CN111404318A - 一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，属于直线电机应用领域，本发明为解决外置式磁力提升驱动机构存在的问题。本发明包括定子和动子，动子包括托盘和驱动轴，定子包括定子轭管、套管、驱动部和导向部；定子轭管为具有轴向通孔的圆柱体，套管固定支撑于该轴向通孔内，且套管两端伸出，套管上端开口、下端封闭；定子轭管的内壁从上至下交错嵌放m+1个驱动部和m层导向部；驱动轴的顶端设置有托盘，驱动轴的底端从套管上端开口同轴***，且驱动轴与套管之间存在气隙；驱动轴在驱动部的作用下实现上下运动，并通过导向部实现定点悬停。

Description

一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构
技术领域
本发明涉及一种内置磁力提升电机驱动机构，属于直线电机应用领域。
背景技术
在工业、军事领域，某些场合需要驱动机构在竖直方向上实现一些特殊的运动，如在竖直方向某一高度保持位置不变、根据***指令实现快速提升、快速***或快速跌落退出等，这都需要伺服驱动机构具有竖直方向上快速运动及精确定位等功能。
世界上技术比较成熟、应用比较广泛的该类型驱动方式主要有机械驱动、电磁驱动和液体静压驱动等。电磁驱动方式又可称为磁力提升型驱动机构，与其他型式相比，具有结构简单、制造方便、提升力大、磨损小、寿命长、经济性好等优点。同时，即使关键零部件发生故障，也能快速停堆。因此，磁力提升型驱动机构得到了广泛应用
目前，磁力提升式驱动机构大部分采用外置磁力提升式结构。外置磁力提升式驱动具有机构简单、加工容易、提升力大、准确性高、拆装和维修方便等优点。但是，其提升和下插动作不连续，也不可微调，而是以预先设定的步距作阶跃运动；主要执行机构都是电子器件，一旦发生故障，容易出现控制棒卡死，无法停堆等严重事故；此外，外置式驱动的最大缺点是传动线长，增加总体高度和隐患。
发明内容
本发明目的是为了解决外置式磁力提升驱动机构存在的问题，提供了一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构。
本发明所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构包括定子和动子，动子包括托盘1和驱动轴2，定子包括定子轭管4、套管5、驱动部和导向部；
定子轭管4为具有轴向通孔的圆柱体，套管5固定支撑于该轴向通孔内，且套管5两端伸出，套管5上端开口、下端封闭；
定子轭管4的内壁从上至下交错嵌放m+1个驱动部和m层导向部，m≥2；
驱动轴2的顶端设置有托盘1，驱动轴2的底端从套管5上端开口同轴***，且驱动轴2与套管5之间存在气隙；
驱动轴2在驱动部的作用下实现上下运动，并通过导向部实现定点悬停。
优选地，还包括位移传感器3，位移传感器3设置在定子轭管4的顶部，用于检测托盘1距离定子轭管4的距离。
优选地，还包括缓冲器9，缓冲器9设置在套管5内腔的下端部，用于驱动轴2的机械缓冲。
优选地，定子轭管4的内壁开设n(m+1)个环形槽4-1，每个驱动部由n套驱动线圈6构成n相交流绕组，并嵌放在n个连续环形槽4-1中，n≥3。
优选地，定子轭管4的内壁开设m层导向槽4-2，每层导向槽4-2包括k个沿周向均布的柱形槽，所有柱形槽均与定子轭管4的轴向通孔连通，k≥3。
优选地，每套导向部包括k个导向铁芯8和k套导向线圈7；导向铁芯8包括弧形部和绕线柱，k个弧形部沿周向拼接于套管5外圆周，绕线柱设置于弧形部的外圆周，每个绕线柱上绕制一套导向线圈7，每个导向铁芯8及绕制其上的导向线圈7嵌放于导向槽4-2的一个柱形槽内。
优选地，定子轭管4由多层硅钢片堆叠而成。
优选地，定子轭管4为分体结构，由实心铁芯分段加工后轴向叠加组装而成。
本发明的优点：本发明为内置式磁力提升驱动机构，该机构体积小、结构简单、响应速度快、适用于恶劣环境、可靠性高，可实现被驱动对象在竖直方向的上下快速运动和精确定位，具有自锁能力，在断电情况下可快速降落并具有相应防护措施。
附图说明
图1是本发明所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是定子轭管的结构示意图；
图5是图4的C-C剖视图；
图6是图4的D-D剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构包括定子和动子，动子包括托盘1和驱动轴2，定子包括定子轭管4、套管5、驱动部和导向部；
定子轭管4为具有轴向通孔的圆柱体，套管5固定支撑于该轴向通孔内，且套管5两端伸出，套管5上端开口、下端封闭；
定子轭管4的内壁从上至下交错嵌放m+1个驱动部和m层导向部，m≥2；
驱动轴2的顶端设置有托盘1，驱动轴2的底端从套管5上端开口同轴***，且驱动轴2与套管5之间存在气隙；
驱动轴2在驱动部的作用下实现上下运动，并通过导向部实现定点悬停。
定子轭管4的内壁开设n(m+1)个环形槽4-1，每个驱动部由n套驱动线圈6构成n相交流绕组，并嵌放在n个连续环形槽4-1中，n≥3。
定子轭管4的内壁开设m层导向槽4-2，每层导向槽4-2包括k个沿周向均布的柱形槽，所有柱形槽均与定子轭管4的轴向通孔连通，k≥3。
每套导向部包括k个导向铁芯8和k套导向线圈7；导向铁芯8包括弧形部和绕线柱，k个弧形部沿周向拼接于套管5外圆周，绕线柱设置于弧形部的外圆周，每个绕线柱上绕制一套导向线圈7，每个导向铁芯8及绕制其上的导向线圈7嵌放于一个柱形槽内，定子轭管4中共开设k×m个柱形槽。参见图3，每层导向槽4-2中设置有四个导向部，即四个导向铁芯8和四套导向线圈7周向均布。
被驱动对象固定于托盘1上随动子上下运动。
当给驱动部中的n套驱动线圈6中通入三相对称正弦电流后，会产生一个气隙磁场，这个气隙磁场的分布情况与旋转感应电机的类似，可看成沿直线方向呈正弦形分布，当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A、B、C相序在垂直方向沿直线移动，形成行波磁场。把驱动轴2看成是无限多根环形导条并列放置，这样，在行波磁场的切割下，驱动轴2中感应出电动势并产生电流，电流与气隙磁场相互作用便产生电磁推力，定子的驱动线圈6与动子的驱动轴2之间的电磁推力是相互的，此时，驱动轴2将在电磁推力的作用下沿垂直方向做直线运动，因驱动轴2与套管5之间存在气隙，动子实现悬浮运动。当对换驱动部中任意两相的电流后，运动也会反向，根据这一原理，可使圆筒型直线感应电机在垂直方向作往复直线运动。当需要悬停在垂直方向某一位置时，由控制***下达指令，令驱动部和导向部协同工作，即可将驱动轴2悬停在垂直方向某一位置保持不动，实现锁定。
具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，还包括位移传感器3，位移传感器3设置在定子轭管4的顶部，用于检测托盘1距离定子轭管4的距离。
动子的行程由位移传感器3监测。位移传感器3设置在定子轭管4的顶部，并置于托盘1的下方位置，使得位移传感器3能获得托盘1与定子轭管4之间的距离数据，作为动子的位置信号提供给控制***。控制***根据位移传感器3引入的位置信号形成闭环控制，实现圆筒型直线感应电机的精密运行和定位。
具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，还包括缓冲器9，缓冲器9设置在套管5内腔的下端部，用于驱动轴2的机械缓冲。为动子快速降落提供防护措施。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式给出定子轭管4的两种结构及装配方式：
其一为定子轭管4由多层硅钢片堆叠而成。在硅钢片加工时按位置加工出各槽，多层硅钢片堆叠成定子轭管4时，其内部的各槽也自然形成。
其二为定子轭管4为分体结构，由实心铁芯分段加工后轴向叠加组装而成。每段铁芯内部分段加工各槽，组装后内部各槽也拼接而成。

Claims (8)

1.一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，包括定子和动子，动子包括托盘(1)和驱动轴(2)，定子包括定子轭管(4)、套管(5)、驱动部和导向部；
定子轭管(4)为具有轴向通孔的圆柱体，套管(5)固定支撑于该轴向通孔内，且套管(5)两端伸出，套管(5)上端开口、下端封闭；
定子轭管(4)的内壁从上至下交错嵌放m+1个驱动部和m层导向部，m≥2；
驱动轴(2)的顶端设置有托盘(1)，驱动轴(2)的底端从套管(5)上端开口同轴***，且驱动轴(2)与套管(5)之间存在气隙；
驱动轴(2)在驱动部的作用下实现上下运动，并通过导向部实现定点悬停。
2.根据权利要求1所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，还包括位移传感器(3)，位移传感器(3)设置在定子轭管(4)的顶部，用于检测托盘(1)距离定子轭管(4)的距离。
3.根据权利要求1或2所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，还包括缓冲器(9)，缓冲器(9)设置在套管(5)内腔的下端部，用于驱动轴(2)的机械缓冲。
4.根据权利要求1所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，定子轭管(4)的内壁开设n(m+1)个环形槽(4-1)，每个驱动部由n套驱动线圈(6)构成n相交流绕组，并嵌放在n个连续环形槽(4-1)中，n≥3。
5.根据权利要求1所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，定子轭管(4)的内壁开设m层导向槽(4-2)，每层导向槽(4-2)包括k个沿周向均布的柱形槽，所有柱形槽均与定子轭管(4)的轴向通孔连通，k≥3。
6.根据权利要求5所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，每套导向部包括k个导向铁芯(8)和k套导向线圈(7)；导向铁芯(8)包括弧形部和绕线柱，k个弧形部沿周向拼接于套管(5)外圆周，绕线柱设置于弧形部的外圆周，每个绕线柱上绕制一套导向线圈(7)，每个导向铁芯(8)及绕制其上的导向线圈(7)嵌放于一个柱形槽内。
7.根据权利要求1所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，定子轭管(4)由多层硅钢片堆叠而成。
8.根据权利要求1所述一种基于圆筒型直线感应电机的驱动机构，其特征在于，定子轭管(4)为分体结构，由实心铁芯分段加工后轴向叠加组装而成。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1316131A (en) * 1969-09-18 1973-05-09 Tracked Hovercraft Ltd Linear induction motor
GB1335251A (en) * 1971-04-29 1973-10-24 Tracked Hovercraft Ltd Linear induction motor primary member
CN101098100A (zh) * 2006-06-26 2008-01-02 株式会社日立制作所 圆筒直线电动机以及使用了该电动机的车辆
CN201550007U (zh) * 2009-09-18 2010-08-11 沈阳新城石油机械制造有限公司 节能高寿命深井潜油直线电机
CN101951114A (zh) * 2010-10-08 2011-01-19 中南大学 一种永磁悬浮支承圆筒型直线电机
CN101976989A (zh) * 2010-10-08 2011-02-16 中南大学 一种主动磁浮支承圆筒型直线电机
CN102956274A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国核动力研究设计院 混合式直线磁阻电机型控制棒驱动机构
DE102012020407A1 (de) * 2012-10-18 2013-12-24 Audi Ag Elektrischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug
CN105570300A (zh) * 2016-03-16 2016-05-11 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种轴向磁悬浮轴承
CN208656576U (zh) * 2018-09-14 2019-03-26 上海久能机电制造有限公司 一种吊具转销驱动用的直线运动电机
CN208749336U (zh) * 2018-07-02 2019-04-16 河北国创石油设备有限公司 井下直线电机抽油装置
CN209150974U (zh) * 2018-06-30 2019-07-23 淮阴工学院 一种磁阻型磁悬浮直线电机

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1316131A (en) * 1969-09-18 1973-05-09 Tracked Hovercraft Ltd Linear induction motor
GB1335251A (en) * 1971-04-29 1973-10-24 Tracked Hovercraft Ltd Linear induction motor primary member
CN101098100A (zh) * 2006-06-26 2008-01-02 株式会社日立制作所 圆筒直线电动机以及使用了该电动机的车辆
CN201550007U (zh) * 2009-09-18 2010-08-11 沈阳新城石油机械制造有限公司 节能高寿命深井潜油直线电机
CN101951114A (zh) * 2010-10-08 2011-01-19 中南大学 一种永磁悬浮支承圆筒型直线电机
CN101976989A (zh) * 2010-10-08 2011-02-16 中南大学 一种主动磁浮支承圆筒型直线电机
CN102956274A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国核动力研究设计院 混合式直线磁阻电机型控制棒驱动机构
DE102012020407A1 (de) * 2012-10-18 2013-12-24 Audi Ag Elektrischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug
CN105570300A (zh) * 2016-03-16 2016-05-11 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种轴向磁悬浮轴承
CN209150974U (zh) * 2018-06-30 2019-07-23 淮阴工学院 一种磁阻型磁悬浮直线电机
CN208749336U (zh) * 2018-07-02 2019-04-16 河北国创石油设备有限公司 井下直线电机抽油装置
CN208656576U (zh) * 2018-09-14 2019-03-26 上海久能机电制造有限公司 一种吊具转销驱动用的直线运动电机

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