数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台制造技术

本实用新型专利技术提供一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台，包括进给平台和长定子直线同步电动机，所述长定子直线同步电动机主要包括定子铁心和可以与定子铁心做相对运动的动子铁心，其特征在于：所述进给平台安装在动子铁心上；在所述动子铁心内设置有励磁绕组，在所述定子铁心内设置有推力绕组；在所述进给平台上设置有电涡流传感器；在所述定子铁心上设置有长光栅传感器；所述励磁绕组和电涡流传感器连接至磁悬浮控制系统；所述推力绕组和长光栅传感器连接至进给控制系统。该实用新型专利技术采用电励磁的直线同步电动机的法向磁拉力使进给平台悬浮以消除摩擦，对进一步提高数控机床进给平台的加工精度具有重要意义。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种进给平台，特别是涉及一种用于数控机床的无摩 擦、直接进给的直线同步电动机磁悬浮进给平台，属于数控

技术介绍
数控机床进给平台在加工过程中产生的摩擦阻力，特别是在低速时的 非线性摩擦不可避免地影响进给系统的精度，导致进给系统产生爬行以及造成反向死区。 摩擦是引起数控机床热变形的原因之一，是影响加工精度的重要因素。摩擦也是引起磨损、 产生噪音的因素，需要良好的润滑来提高机床寿命。因此，如何有效的减小或消除摩擦已成 为制约数控机床进给平台性能的技术瓶颈。现有的数控机床磁悬浮进给平台利用永磁直线电动机，或者利用其它类型的直线 电动机作为驱动元件，附加多点支撑的电磁铁进行悬浮，装置复杂，特别是缺乏进给平台直 接自动悬浮的能力，在机床本体设计时不得不考虑悬浮问题，限制了磁悬浮进给平台的使 用和推广，影响磁悬浮进给平台运行的稳定性和可靠性
技术实现思路
技术目的本技术提供一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台， 其目的是解决以往的数控机床磁悬浮进给平台依靠电磁铁多点支撑悬浮，结构复杂、稳定 性和可靠性差，特别是无法很好的解决摩擦阻力的技术问题。技术方案本技术是通过以下技术方案实现的一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台，其特征在于所述进给平台包括 进给平台和长定子直线同步电动机，所述长定子直线同步电动机主要包括定子铁心和使用 时与定子铁心做相对移动的动子铁心；所述进给平台安装在动子铁心上；在所述动子铁心 内设置有能使动子铁心在定子铁心上悬浮的励磁绕组，在所述定子铁心内设置有能推动动 子铁心相对于定子铁心移动的推力绕组；在所述进给平台上设置有电涡流传感器；在所述 定子铁心上设置有长光栅传感器；所述励磁绕组和电涡流传感器连接至磁悬浮控制系统； 所述推力绕组和长光栅传感器连接至进给控制系统。所述磁悬浮控制系统包括直流PWM变换器、比例调节器和电流PI调节器，所述电 涡流传感器连接至比例调节器，比例调节器连接至电流PI调节器，电流PI调节器连接至直 流PWM变换器，直流PWM变换器连接至励磁绕组；所述进给控制系统包括SPWM变换器、位置 比例调节器、速度PI调节器、电流PI调节器和可以产生推力的逆变器；所述长光栅传感器 连接至位置比例调节器，位置比例调节器连接至速度PI调节器，速度PI调节器连接至进给 控制系统内的电流PI调节器，该电流PI调节器连接至SPWM变换器，SPWM变换器连接至可 以产生推力的逆变器，可以产生推力电流的逆变器与推力绕组连接。所述定子铁心设置在基座下部，在基座上部还设置有辅助导轨。长定子直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是悬浮磁极。优点及效果本技术提供一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台，包 括进给平台和长定子直线同步电动机，所述长定子直线同步电动机主要包括定子铁心和可 以与定子铁心做相对运动的动子铁心，其特征在于所述进给平台与动子铁心固定连接；在所述动子铁心内设置有励磁绕组，在所述定子铁心内设置有推力绕组；在所述进给平台 上设置有电涡流传感器；在所述定子铁心上设置有长光栅传感器；所述励磁绕组和电涡流 传感器连接至磁悬浮控制系统；所述推力绕组和长光栅传感器连接至进给控制系统。为了解决以往的数控机床进给平台存在的问题，本技术将进给平台的进给和 磁悬浮由同一台直线同步电动机同时来实现，也就是说将直线同步电动机与进给平台结合 起来，将进给平台直接安装在长定子直线同步电动机的动子上，进给平台的进给运动是由 直线同步电动机的切向电磁推力来实现的，通过调节推力绕组的电流来改变电磁推力；磁 悬浮力是动子铁心上的励磁磁极和直线同步电动机的定子铁心之间产生的单边磁拉力，通 过调节励磁电流来调节磁悬浮力。长定子直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是 悬浮磁极。这不同于以往的电磁铁磁悬浮系统，该技术是靠电动机自身产生的磁悬浮 力来运行，进给平台具有直接自动悬浮的能力，能够克服以往进给平台电磁铁多点支撑悬 浮、装置复杂使得其影响运行稳定性和可靠性的技术问题。另外，该技术还包括以下技术特征长定子直线同步电动机的推力绕组电流 为整个装置提供电磁推力，并采用id = 0的矢量控制方式。励磁电流的大小由磁悬浮控制系统来完成，系统的主电路为直流PWM变换器，采 用悬浮高度与励磁电流双闭环控制。悬浮高度控制器为比例调节器，以防止悬浮高度超调， 而励磁电流采用PI调节器。平台的进给过程是由进给控制系统来完成的，这是一个位置、速度和电流组成的 三环控制系统。位置环为比例调节器，速度和电流采用PI调节器。由于磁力线总是沿磁阻最小的路径闭合，进给平台与长定子直线同步电动机的动 子铁心直接相连，在磁拉力作用下，进给平台与动子铁心不会向侧面偏斜，相当于现有技术 中的导向电磁铁。磁拉力的作用远远大于电磁推力，因此，相当于在电动机的运动方向上两 侧有多个导向电磁铁。本技术具体优点如下1、进给平台的进给和磁悬浮是由同一台直线同步电动机同时来完成的，无需电磁 铁多点支撑悬浮，平台结构简单、可靠性高。2、进给平台直接与直线同步电动机的动子固定相连，进给平台的导轨同时也是直 线同步电动机的辅助导轨。3、与以往由纯永磁直线同步电动机组成的进给平台比较，克服了气隙磁场难以调 节的缺点。4、与以往永磁和电励磁混合励磁直线同步电动机组成的进给平台比较，具有磁路 结构简单容易实现的特点。5、该技术的进给平台为无摩擦直接进给，与导轨之间不存在摩擦阻力，提高 了进给系统的精度和响应速度，消除了爬行以及反向死区、热变形、磨损、噪音以及免润滑， 提高了机床寿命。该技术采用电励磁的直线同步电动机的法向磁拉力使进给平台悬浮以消除 摩擦，使数控机床进给平台在直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦进给，而 不用象以往那样单独另设电动机和电磁铁；彻底将整个装置简化，并且大大提高了工作效 率，对进一步提高数控机床进给平台的加工精度具有重要意义。附图说明图1为本技术的数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台结构示意图；图2为该技术平台控制系统原理框图；图中标号说明如下1、进给平台；2、动子铁心；3、励磁绕组；4、定子铁心；5、推力绕组；6、辅助导轨； 7、电涡流传感器；8、长光栅传感器；9、进给控制系统；10、磁悬浮控制系统；11、基座。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的说明一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台，包括进给平台1和长定子直线同 步电动机，所述长定子直线同步电动机主要包括定子铁心4和使用时与定子铁心4做相对 移动的动子铁心2，所述进给平台1安装在动子铁心2上；在所述动子铁心2内设置有励磁 绕组3，励磁绕组3可以使得动子铁心2与定子铁心4之间产生磁悬浮；在所述定子铁心4 内设置有推力绕组5，推力绕组5可以使得动子铁心2相对于定子铁心4做相对移动。如图 1所示，励磁绕组3和推力绕组5的布线方向与动子铁心2沿定子铁心4的移动方向垂直。 在所述进给平台1上设置有电涡流传感器7 ；在所述定子铁心4上设置有长光栅传感器8 ； 所述励磁绕组3和电涡流传感器7连接至磁悬浮控制系统10 ；所述推力绕组5和长光栅传 感器8连接至进给控制系统9。如图2所示，所述磁悬浮控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台，其特征在于：所述进给平台包括进给平台（１）和长定子直线同步电动机，所述长定子直线同步电动机主要包括定子铁心（４）和使用时与定子铁心（４）做相对移动的动子铁心（２）；所述进给平台（１）安装在动子铁心（２）上；在所述动子铁心（２）内设置有能使动子铁心（２）在定子铁心（４）上悬浮的励磁绕组（３），在所述定子铁心（４）内设置有能推动动子铁心（２）相对于定子铁心（４）移动的推力绕组（５）；在所述进给平台（１）上设置有电涡流传感器（７）；在所述定子铁心（４）上设置有长光栅传感器（８）；所述励磁绕组（３）和电涡流传感器（７）连接至磁悬浮控制系统（１０）；所述推力绕组（５）和长光栅传感器（８）连接至进给控制系统（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝益鹏，蓝宏宣，李成军，赵辉，张武，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]