CN106003781B - 一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，至少包括定子永磁直线电机、箱体、触摸屏控制器、光栅位移传感器组件、上模、下模、开关按钮面板、直线电机驱动器；箱体包括上壳体和下壳体；定子永磁直线电机固定在箱体的上壳体顶部，使定子永磁直线电机的电机轴杆垂直向下，电机轴杆固定上模；箱体的下壳体上部固定下模；驱动定子永磁直线电机带动上模上下往复移动与下模合模和开模；完成对冲压件冲压工艺；触摸屏控制器用于人机交互控制指令发送和压力机状态数据监控；光栅位移传感器组件用于测量反馈上模的位置信号；直线电机驱动器用于定子永磁直线电机的驱动控制，开关按钮面板用于所述触摸屏控制器和直线电机驱动器的电源开关控制。

Description

一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机

技术领域

本发明属于高速压力机领域，特别涉及一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机。

背景技术

高速压力机的滑块行程次数一般在200次/分钟以上，滑块行程次数越高，要求驱动传动***可调速范围越大。目前高速压力机传动机构大多为各种不同形式的多连杆机构，其能在降低滑块工作行程速度的同时，提高了滑块空行程时的速度，从而达到了提高生产效率的目的。但多连杆高速压力机对振动噪声、摩擦系数、机身刚度、下死点动态精度和制动性能等方面提出非常高的要求。尤其是需要设计合理的动平衡机构平衡曲柄连杆滑块机构工作时产生的不平衡惯性力。

取消一切中间传动机构，由直线电机直接驱动冲头往复运动，无需额外设置动平衡机构，大大简化高速压力机传动***。直线电机线速度可达到5m/s，普遍满足高速压力机行程次数要求。直线电机驱动能实现冲头全行程的压力、速度和位置的精确控制，同时传动摩擦力只存在于线性导向部件上，摩擦系数较小。但由于采用零传动方式，压力机冲压力需要完全由直线电机输出电磁推力实现。在传统直线电机类型中，直感应电机运行效率低、输出推力小；永磁直线同步电机输出推力较大，但电机推力密度低，造价昂贵，且压力机连续工作的温升效应对电机输出性能影响严重，永磁体容易过热退磁；开关磁阻直线电机结构鲁棒性强，但输出推力脉动大，控制精度低。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能避免了压力机连续冲击载荷对永磁体造成结构损坏；同时压力机冲头惯量轻，加减速、启停换向等动态响应快；提高电机推力和压力机冲压力；大大减小其用量，降低电机制造成本筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：至少包括定子永磁直线电机、箱体、触摸屏控制器、光栅位移传感器组件、上模、下模、开关按钮面板、直线电机驱动器；箱体包括上壳体和下壳体；定子永磁直线电机固定在箱体的上壳体顶部，使定子永磁直线电机的电机轴杆垂直向下，电机轴杆固定上模；箱体的下壳体上部固定下模；驱动定子永磁直线电机带动上模上下往复移动与下模合模和开模；完成对冲压件冲压工艺；所述触摸屏控制器用于人机交互控制指令发送和压力机状态数据监控；所述光栅位移传感器组件用于测量反馈所述上模的位置信号；所述直线电机驱动器用于所述定子永磁直线电机的驱动控制，所述开关按钮面板用于所述触摸屏控制器和直线电机驱动器的电源开关控制。

所述筒型定子永磁直线电机包括冲头主轴、动子小齿环、动子大齿环、定子铁心模块、永磁体、电枢绕组；所述冲头主轴沿轴向设置在电机机座中心，所述动子小齿环和动子大齿环沿轴向依次间隔嵌套在所述冲头主轴外圆面上，组成该直线电机次级动子；所述次级动子轴向两侧设置有次级滑套，用于次级动子的沿轴定向往复运动；所述冲头主轴一端设置锁紧螺母，用于次级动子的锁紧固定；所述冲头主轴的另一端为冲头连接端，用于与所述上模连接。

所述电枢绕组沿周向绕制成正多边形状，各边分别嵌套在各个定子铁心模块的外侧大槽内；所述动子小齿环和动子大齿环为正多边形状；所述正多边形动子大齿环外侧周向等间隔设置多个相同的定子铁心模块，所述各个定子铁心模块沿周向设置在所述电机机座内圆周向各凹槽上。

所述永磁体为间隔沿轴向分布的方块状，每个方块状永磁体分别设置在沿冲头主轴周向和轴向分布的定子铁心模块的中间槽内；中间槽与永磁体对应间隔沿轴分布；永磁体沿轴向充磁，轴向相邻两个永磁体充磁方向相反；所述永磁体轴向两侧相邻的两个电枢绕组的绕线方向相反，并串联连接成对，沿轴向依次设置为A，B，C三相绕组。

所述筒型定子永磁直线电机固定在所述上盖板和电机安装板之间；所述触摸屏控制器设置在箱体的前面板上；所述光栅位移传感器组件设置在箱体中间支撑板上；所述下模设置在箱体模架安装板上；所述开关按钮面板设置在箱体模架安装板和下底板之间；所述直线电机驱动器设置在箱体中间支撑板和后盖板之间。

所述冲头主轴通过所述冲头连接端与所述上模连接，由此使所述筒型定子永磁直线电机次级动子的电磁推力驱动所述上模实现往复冲压；所述光栅位移传感器组件包括光栅尺支架和光栅读数头，所述光栅读数头设置在光栅尺支架上；所述上模与光栅读数头连接，反馈所述上模的位置信息到所述直线电机驱动器，实现所述筒型定子永磁直线电机的位置闭环控制。

所述各定子铁心模块外侧设置有冷却液管道，所述冷却液管道横向穿过所述定子铁心模块两侧并沿轴向延伸；所述冷却液管道出入两端分别设置冷却液入口环和冷却液出口环；冷却液由所述冷却液入口环入口进入，在环内形成六个分支分别流入各定子铁心模块的所述冷却液管道内，并在所述冷却液出口环汇合流出。

本发明的筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机至少具有以下优点：本发明将直线电机、光栅尺位移传感器、上下模具、直线电机驱动器等一体化集成在压力机机箱内，使***整体结构简单。通过筒型直线电机定子铁心模块化结构，使直线电机加工装配方便；设置磁钢和绕组在直线电机定子上，降低直线电机材料用量和造价；压力机冲头只存在动子齿环，冲头结构鲁棒性强，响应迅速。另外，本发明通过设置冷却液循环***，使得磁钢、电枢绕组共同散热，大大提高压力机的冲压负荷和耐热稳定性。因此，相比现有的高速压力机，本发明筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机更具有优势，工作性能更佳。

附图说明

下面结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机的三维整体结构示意图；

图2是图1中压力机箱体的左侧盖板展开结构示意图；

图3是图1中筒型定子永磁直线电机的轴向剖面结构示意图；

图4是图1中筒型定子永磁直线电机的三维结构结构示意图；

图5是图1中压力机冲压运动部件连接示意图；

图6是图1中筒型定子永磁直线电机的冷却液循环***示意图。

图中，1、定子永磁直线电机，2、定子永磁直线电机，3、触摸屏控制器，4、光栅位移传感器组件，5、上模，6、下模，7、开关按钮面板，8、直线电机驱动器。

具体实施方式

结合图1、图2和图3所示，一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，至少包括定子永磁直线电机1、箱体2、触摸屏控制器3、光栅位移传感器组件4、上模5、下模6、开关按钮面板7、直线电机驱动器8；箱体2包括上壳体和下壳体；定子永磁直线电机1固定在箱体2的上壳体顶部，使定子永磁直线电机1的电机轴杆垂直向下，电机轴杆固定上模5；箱体2的下壳体上部固定下模6；驱动定子永磁直线电机1带动上模5上下往复移动与下模6合模和开模；完成对冲压件冲压工艺。

所述筒型定子永磁直线电机1包括冲头主轴101、动子小齿环102、动子大齿环103、定子铁心模块104、永磁体105、电枢绕组106；所述冲头主轴101沿轴向设置在电机机座107中心，所述动子小齿环102和动子大齿环103沿轴向依次间隔嵌套在所述冲头主轴101外圆面上，组成该直线电机次级动子；所述次级动子轴向两侧设置有次级滑套109，用于次级动子的沿轴定向往复运动；所述冲头主轴101一端设置锁紧螺母113，用于次级动子的锁紧固定；所述冲头主轴101的另一端为冲头连接端112，用于与所述上模5连接。所述电枢绕组106沿周向绕制成正多边形状，各边分别嵌套在各个定子铁心模块104的外侧大槽内；所述动子小齿环102和动子大齿环103为正多边形状；所述正多边形动子大齿环103外侧周向等间隔设置多个相同的定子铁心模块104，所述各个定子铁心模块104沿周向设置在所述电机机座107内圆周向各凹槽上。

所述永磁体105为间隔沿轴向分布的方块状，每个方块状永磁体105分别设置在沿冲头主轴101周向和轴向分布的定子铁心模块104的中间槽内；中间槽与永磁体105对应间隔沿轴分布；永磁体105沿轴向充磁，轴向相邻两个永磁体105充磁方向相反；所述永磁体105轴向两侧相邻的两个电枢绕组106的绕线方向相反，并串联连接成对，沿轴向依次设置为A，B，C三相绕组。

所述电枢绕组106沿周向绕制成正六边形状，分别嵌套在所述六个定子铁心模块104内。

作为本发明的优选实施例，所述筒型定子永磁直线电机1的动子小齿环102和动子大齿环103为正六边形状，所述六个定子铁心模块设置在正六边形次级动子的六个侧面外侧，沿周向等间隔设置在所述电机机座107的六个凹槽上。所述定子铁心模块104由硅钢片冲裁叠压而成。

所述开关按钮面板7用于所述触摸屏控制器3和直线电机驱动器8的电源开关控制。所述压力机箱体2包括前面板201，上盖板202，电机安装板203，左侧盖板204，右侧盖板205，中间支撑板206，模架安装板207，后盖板208，下底板209。

所述触摸屏控制器3用于人机交互控制指令发送和压力机状态数据监控。

所述光栅位移传感器组件4用于测量反馈所述上模5的位置信号。所述直线电机驱动器8用于所述定子永磁直线电机1的驱动控制，所述开关按钮面板7用于所述触摸屏控制器3和直线电机驱动器8的电源开关控制。

所述筒型定子永磁直线电机1固定在所述上盖板202和电机安装板203之间。所述触摸屏控制器3设置在所述前面板201上。所述光栅位移传感器组件4设置在所述中间支撑板206上。所述下模6设置在所述模架安装板207上。所述开关按钮面板7设置在所述模架安装板207和下底板209之间。所述直线电机驱动器8设置在所述中间支撑板206和后盖板208之间。

结合图4和图5所示，所述冲头主轴101通过所述冲头连接端112与所述上模5连接，由此使所述筒型定子永磁直线电机1次级动子的电磁推力驱动所述上模5实现往复冲压。所述光栅位移传感器组件4包括光栅尺支架401和光栅读数头402，所述光栅读数头402设置在光栅尺支架401上。所述上模5与光栅读数头402连接，反馈所述上模5的位置信息到所述直线电机驱动器8，实现所述筒型定子永磁直线电机1的位置闭环控制。

参阅图6所示，所述各定子铁心模块104外侧设置有冷却液管道108，所述冷却液管道108横向穿过所述定子铁心模块102两侧并沿轴向延伸。所述冷却液管道108出入两端分别设置冷却液入口环114和冷却液出口环115。冷却液由所述冷却液入口环114入口进入，在环内形成六个分支分别流入各定子铁心模块104的所述冷却液管道108内，并在所述冷却液出口环115汇合流出。冷却液循环由现成液压泵***实现，此处不再累述。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵。

Claims (5)

1.一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：至少包括定子永磁直线电机（1）、箱体（2）、触摸屏控制器（3）、光栅位移传感器组件（4）、上模（5）、下模（6）、开关按钮面板（7）、直线电机驱动器（8）；箱体（2）包括上壳体和下壳体；定子永磁直线电机（1）固定在箱体（2）的上壳体顶部，使定子永磁直线电机（1）的电机轴杆垂直向下，电机轴杆固定上模（5）；箱体（2）的下壳体上部固定下模（6）；驱动定子永磁直线电机（1）带动上模（5）上下往复移动与下模（6）合模和开模；完成对冲压件冲压工艺；所述触摸屏控制器（3）用于人机交互控制指令发送和压力机状态数据监控；所述光栅位移传感器组件（4）用于测量反馈所述上模（5）的位置信号；所述直线电机驱动器（8）用于所述定子永磁直线电机（1）的驱动控制，所述开关按钮面板（7）用于所述触摸屏控制器（3）和直线电机驱动器（8）的电源开关控制；所述筒型定子永磁直线电机（1）包括冲头主轴（101）、动子小齿环（102）、动子大齿环（103）、定子铁心模块（104）、永磁体（105）、电枢绕组（106）；所述冲头主轴（101）沿轴向设置在电机机座（107）中心，所述动子小齿环（102）和动子大齿环（103）沿轴向依次间隔嵌套在所述冲头主轴（101）外圆面上，组成该直线电机次级动子；所述次级动子轴向两侧设置有次级滑套（109），用于次级动子的沿轴定向往复运动；所述冲头主轴（101）一端设置锁紧螺母（113），用于次级动子的锁紧固定；所述冲头主轴（101）的另一端为冲头连接端（112），用于与所述上模（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：所述电枢绕组（106）沿周向绕制成正多边形状，各边分别嵌套在各个定子铁心模块（104）的外侧大槽内；所述动子小齿环（102）和动子大齿环（103）为正多边形状；所述正多边形动子大齿环（103）外侧周向等间隔设置多个相同的定子铁心模块（104），所述各个定子铁心模块（104）沿周向设置在所述电机机座（107）内圆周向各凹槽上。

3.根据权利要求1所述的一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：所述永磁体（105）为间隔沿轴向分布的方块状，每个方块状永磁体（105）分别设置在沿冲头主轴（101）周向和轴向分布的定子铁心模块（104）的中间槽内；中间槽与永磁体（105）对应间隔沿轴分布；永磁体（105）沿轴向充磁，轴向相邻两个永磁体（105）充磁方向相反；所述永磁体（105）轴向两侧相邻的两个电枢绕组（106）的绕线方向相反，并串联连接成对，沿轴向依次设置为A，B，C三相绕组。

4.根据权利要求1所述的一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：所述冲头主轴（101）通过所述冲头连接端（112）与所述上模（5）连接，由此使所述筒型定子永磁直线电机（1）次级动子的电磁推力驱动所述上模（5）实现往复冲压；所述光栅位移传感器组件（4）包括光栅尺支架（401）和光栅读数头（402），所述光栅读数头（402）设置在光栅尺支架（401）上；所述上模（5）与光栅读数头（402）连接，反馈所述上模（5）的位置信息到所述直线电机驱动器（8），实现所述筒型定子永磁直线电机（1）的位置闭环控制。

5.根据权利要求1所述的一种筒型定子永磁直线电机驱动高速压力机，其特征是：所述各定子铁心模块（104）外侧设置有冷却液管道（108），所述冷却液管道（108）横向穿过所述定子铁心模块（102）两侧并沿轴向延伸；所述冷却液管道（108）出入两端分别设置冷却液入口环（114）和冷却液出口环（115）；冷却液由所述冷却液入口环（114）入口进入，在环内形成六个分支分别流入各定子铁心模块（104）的所述冷却液管道（108）内，并在所述冷却液出口环（115）汇合流出。