一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，至少包括定子永磁直線電機、箱體、觸摸屏控制器、光柵位移傳感器組件、上模、下模、開關按鈕面板、直線電機驅(qū)動器；箱體包括上殼體和下殼體；定子永磁直線電機固定在箱體的上殼體頂部，使定子永磁直線電機的電機軸桿垂直向下，電機軸桿固定上模；箱體的下殼體上部固定下模；驅(qū)動定子永磁直線電機帶動上模上下往復移動與下模合模和開模；完成對沖壓件沖壓工藝；觸摸屏控制器用于人機交互控制指令發(fā)送和壓力機狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控；光柵位移傳感器組件用于測量反饋上模的位置信號；直線電機驅(qū)動器用于定子永磁直線電機的驅(qū)動控制，開關按鈕面板用于所述觸摸屏控制器和直線電機驅(qū)動器的電源開關控制。
【專利說明】
一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于高速壓力機領域，特別涉及一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機。
【背景技術】
[0002]高速壓力機的滑塊行程次數(shù)一般在200次/分鐘以上，滑塊行程次數(shù)越高，要求驅(qū)動傳動系統(tǒng)可調(diào)速范圍越大。目前高速壓力機傳動機構大多為各種不同形式的多連桿機構，其能在降低滑塊工作行程速度的同時，提高了滑塊空行程時的速度，從而達到了提高生產(chǎn)效率的目的。但多連桿高速壓力機對振動噪聲、摩擦系數(shù)、機身剛度、下死點動態(tài)精度和制動性能等方面提出非常高的要求。尤其是需要設計合理的動平衡機構平衡曲柄連桿滑塊機構工作時產(chǎn)生的不平衡慣性力。
[0003]取消一切中間傳動機構，由直線電機直接驅(qū)動沖頭往復運動，無需額外設置動平衡機構，大大簡化高速壓力機傳動系統(tǒng)。直線電機線速度可達到5m/s，普遍滿足高速壓力機行程次數(shù)要求。直線電機驅(qū)動能實現(xiàn)沖頭全行程的壓力、速度和位置的精確控制，同時傳動摩擦力只存在于線性導向部件上，摩擦系數(shù)較小。但由于采用零傳動方式，壓力機沖壓力需要完全由直線電機輸出電磁推力實現(xiàn)。在傳統(tǒng)直線電機類型中，直感應電機運行效率低、輸出推力小;永磁直線同步電機輸出推力較大，但電機推力密度低，造價昂貴，且壓力機連續(xù)工作的溫升效應對電機輸出性能影響嚴重，永磁體容易過熱退磁;開關磁阻直線電機結構魯棒性強，但輸出推力脈動大，控制精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能避免了壓力機連續(xù)沖擊載荷對永磁體造成結構損壞；同時壓力機沖頭慣量輕，加減速、啟停換向等動態(tài)響應快;提高電機推力和壓力機沖壓力;大大減小其用量，降低電機制造成本筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:至少包括定子永磁直線電機、箱體、觸摸屏控制器、光柵位移傳感器組件、上模、下模、開關按鈕面板、直線電機驅(qū)動器;箱體包括上殼體和下殼體;定子永磁直線電機固定在箱體的上殼體頂部，使定子永磁直線電機的電機軸桿垂直向下，電機軸桿固定上模;箱體的下殼體上部固定下模;驅(qū)動定子永磁直線電機帶動上模上下往復移動與下模合模和開模;完成對沖壓件沖壓工藝;所述觸摸屏控制器用于人機交互控制指令發(fā)送和壓力機狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控;所述光柵位移傳感器組件用于測量反饋所述上模的位置信號;所述直線電機驅(qū)動器用于所述定子永磁直線電機的驅(qū)動控制，所述開關按鈕面板用于所述觸摸屏控制器和直線電機驅(qū)動器的電源開關控制。
[0006]所述筒型定子永磁直線電機包括沖頭主軸、動子小齒環(huán)、動子大齒環(huán)、定子鐵心模塊、永磁體、電樞繞組;所述沖頭主軸沿軸向設置在電機機座中心，所述動子小齒環(huán)和動子大齒環(huán)沿軸向依次間隔嵌套在所述沖頭主軸外圓面上，組成該直線電機次級動子;所述次級動子軸向兩側設置有次級滑套，用于次級動子的沿軸定向往復運動;所述沖頭主軸一端設置鎖緊螺母，用于次級動子的鎖緊固定;所述沖頭主軸的另一端為沖頭連接端，用于與所述上模連接。
所述電樞繞組沿周向繞制成正多邊形狀，各邊分別嵌套在各個定子鐵心模塊的外側大槽內(nèi)；所述動子小齒環(huán)和動子大齒環(huán)為正多邊形狀;所述正多邊形動子大齒環(huán)外側周向等間隔設置多個相同的定子鐵心模塊，所述各個定子鐵心模塊沿周向設置在所述電機機座內(nèi)圓周向各凹槽上。
[0007]所述永磁體為間隔沿軸向分布的方塊狀，每個方塊狀永磁體分別設置在沿沖頭主軸周向和軸向分布的定子鐵心模塊的中間槽內(nèi)；中間槽與永磁體對應間隔沿軸分布;永磁體沿軸向充磁，軸向相鄰兩個永磁體充磁方向相反;所述永磁體軸向兩側相鄰的兩個電樞繞組的繞線方向相反，并串聯(lián)連接成對，沿軸向依次設置為A，B，C三相繞組。
[0008]所述筒型定子永磁直線電機固定在所述上蓋板和電機安裝板之間;所述觸摸屏控制器設置在箱體的前面板上;所述光柵位移傳感器組件設置在箱體中間支撐板上;所述下模設置在箱體模架安裝板上;所述開關按鈕面板設置在箱體模架安裝板和下底板之間；所述直線電機驅(qū)動器設置在箱體中間支撐板和后蓋板之間。
[0009]所述沖頭主軸通過所述沖頭連接端與所述上模連接，由此使所述筒型定子永磁直線電機次級動子的電磁推力驅(qū)動所述上模實現(xiàn)往復沖壓;所述光柵位移傳感器組件包括光柵尺支架和光柵讀數(shù)頭，所述光柵讀數(shù)頭設置在光柵尺支架上;所述上模與光柵讀數(shù)頭連接，反饋所述上模的位置信息到所述直線電機驅(qū)動器，實現(xiàn)所述筒型定子永磁直線電機的位置閉環(huán)控制。
[0010]所述各定子鐵心模塊外側設置有冷卻液管道，所述冷卻液管道橫向穿過所述定子鐵心模塊兩側并沿軸向延伸;所述冷卻液管道出入兩端分別設置冷卻液入口環(huán)和冷卻液出口環(huán);冷卻液由所述冷卻液入口環(huán)入口進入，在環(huán)內(nèi)形成六個分支分別流入各定子鐵心模塊的所述冷卻液管道內(nèi)，并在所述冷卻液出口環(huán)匯合流出。
[0011]本發(fā)明的筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機至少具有以下優(yōu)點:本發(fā)明將直線電機、光柵尺位移傳感器、上下模具、直線電機驅(qū)動器等一體化集成在壓力機機箱內(nèi)，使系統(tǒng)整體結構簡單。通過筒型直線電機定子鐵心模塊化結構，使直線電機加工裝配方便;設置磁鋼和繞組在直線電機定子上，降低直線電機材料用量和造價;壓力機沖頭只存在動子齒環(huán)，沖頭結構魯棒性強，響應迅速。另外，本發(fā)明通過設置冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，使得磁鋼、電樞繞組共同散熱，大大提高壓力機的沖壓負荷和耐熱穩(wěn)定性。因此，相比現(xiàn)有的高速壓力機，本發(fā)明筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機更具有優(yōu)勢，工作性能更佳。
【附圖說明】
[0012]下面結合說明書附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機的三維整體結構示意圖；
圖2是圖1中壓力機箱體的左側蓋板展開結構示意圖；
圖3是圖1中筒型定子永磁直線電機的軸向剖面結構示意圖；
圖4是圖1中筒型定子永磁直線電機的三維結構結構示意圖； 圖5是圖1中壓力機沖壓運動部件連接示意圖；
圖6是圖1中筒型定子永磁直線電機的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖中，1、定子永磁直線電機，2、定子永磁直線電機，3、觸摸屏控制器，4、光柵位移傳感器組件，5、上模，6、下模，7、開關按鈕面板，8、直線電機驅(qū)動器。
【具體實施方式】
[0014]結合圖1、圖2和圖3所示，一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，至少包括定子永磁直線電機1、箱體2、觸摸屏控制器3、光柵位移傳感器組件4、上模5、下模6、開關按鈕面板7、直線電機驅(qū)動器8;箱體2包括上殼體和下殼體;定子永磁直線電機I固定在箱體2的上殼體頂部，使定子永磁直線電機I的電機軸桿垂直向下，電機軸桿固定上模5 ；箱體2的下殼體上部固定下模6;驅(qū)動定子永磁直線電機I帶動上模5上下往復移動與下模6合模和開模;完成對沖壓件沖壓工藝。
[0015]所述筒型定子永磁直線電機I包括沖頭主軸101、動子小齒環(huán)102、動子大齒環(huán)103、定子鐵心模塊104、永磁體105、電樞繞組106;所述沖頭主軸101沿軸向設置在電機機座107中心，所述動子小齒環(huán)102和動子大齒環(huán)103沿軸向依次間隔嵌套在所述沖頭主軸101外圓面上，組成該直線電機次級動子;所述次級動子軸向兩側設置有次級滑套109，用于次級動子的沿軸定向往復運動;所述沖頭主軸101—端設置鎖緊螺母113，用于次級動子的鎖緊固定;所述沖頭主軸101的另一端為沖頭連接端112，用于與所述上模5連接。所述電樞繞組106沿周向繞制成正多邊形狀，各邊分別嵌套在各個定子鐵心模塊104的外側大槽內(nèi)；所述動子小齒環(huán)102和動子大齒環(huán)103為正多邊形狀;所述正多邊形動子大齒環(huán)103外側周向等間隔設置多個相同的定子鐵心模塊104，所述各個定子鐵心模塊104沿周向設置在所述電機機座107內(nèi)圓周向各凹槽上。
[0016]所述永磁體105為間隔沿軸向分布的方塊狀，每個方塊狀永磁體105分別設置在沿沖頭主軸101周向和軸向分布的定子鐵心模塊104的中間槽內(nèi)；中間槽與永磁體105對應間隔沿軸分布;永磁體105沿軸向充磁，軸向相鄰兩個永磁體105充磁方向相反;所述永磁體105軸向兩側相鄰的兩個電樞繞組106的繞線方向相反，并串聯(lián)連接成對，沿軸向依次設置為A，B，C三相繞組。
[0017]所述電樞繞組106沿周向繞制成正六邊形狀，分別嵌套在所述六個定子鐵心模塊104 內(nèi)。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述筒型定子永磁直線電機I的動子小齒環(huán)102和動子大齒環(huán)103為正六邊形狀，所述六個定子鐵心模塊設置在正六邊形次級動子的六個側面外側，沿周向等間隔設置在所述電機機座107的六個凹槽上。所述定子鐵心模塊104由硅鋼片沖裁疊壓而成。
[0019]所述開關按鈕面板7用于所述觸摸屏控制器3和直線電機驅(qū)動器8的電源開關控制。所述壓力機箱體2包括前面板201，上蓋板202，電機安裝板203，左側蓋板204，右側蓋板205，中間支撐板206，模架安裝板207，后蓋板208，下底板209。
[0020]所述觸摸屏控制器3用于人機交互控制指令發(fā)送和壓力機狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控。
[0021]所述光柵位移傳感器組件4用于測量反饋所述上模5的位置信號。所述直線電機驅(qū)動器8用于所述定子永磁直線電機I的驅(qū)動控制，所述開關按鈕面板7用于所述觸摸屏控制器3和直線電機驅(qū)動器8的電源開關控制。
[0022]所述筒型定子永磁直線電機I固定在所述上蓋板202和電機安裝板203之間。所述觸摸屏控制器3設置在所述前面板201上。所述光柵位移傳感器組件4設置在所述中間支撐板206上。所述下模6設置在所述模架安裝板207上。所述開關按鈕面板7設置在所述模架安裝板207和下底板209之間。所述直線電機驅(qū)動器8設置在所述中間支撐板206和后蓋板208之間。
[0023]結合圖4和圖5所示，所述沖頭主軸101通過所述沖頭連接端112與所述上模5連接，由此使所述筒型定子永磁直線電機I次級動子的電磁推力驅(qū)動所述上模5實現(xiàn)往復沖壓。所述光柵位移傳感器組件4包括光柵尺支架401和光柵讀數(shù)頭402，所述光柵讀數(shù)頭402設置在光柵尺支架401上。所述上模5與光柵讀數(shù)頭402連接，反饋所述上模5的位置信息到所述直線電機驅(qū)動器8，實現(xiàn)所述筒型定子永磁直線電機I的位置閉環(huán)控制。
[0024]參閱圖6所示，所述各定子鐵心模塊104外側設置有冷卻液管道108，所述冷卻液管道108橫向穿過所述定子鐵心模塊102兩側并沿軸向延伸。所述冷卻液管道108出入兩端分別設置冷卻液入口環(huán)114和冷卻液出口環(huán)115。冷卻液由所述冷卻液入口環(huán)114入口進入，在環(huán)內(nèi)形成六個分支分別流入各定子鐵心模塊104的所述冷卻液管道108內(nèi)，并在所述冷卻液出口環(huán)115匯合流出。冷卻液循環(huán)由現(xiàn)成液壓栗系統(tǒng)實現(xiàn)，此處不再累述。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵。
【主權項】
1.一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:至少包括定子永磁直線電機(1)、箱體(2)、觸摸屏控制器(3)、光柵位移傳感器組件(4)、上模(5)、下模(6)、開關按鈕面板(7)、直線電機驅(qū)動器(8);箱體(2)包括上殼體和下殼體;定子永磁直線電機(I)固定在箱體(2 )的上殼體頂部，使定子永磁直線電機(I)的電機軸桿垂直向下，電機軸桿固定上模(5);箱體(2)的下殼體上部固定下模(6);驅(qū)動定子永磁直線電機(I)帶動上模(5)上下往復移動與下模(6)合模和開模;完成對沖壓件沖壓工藝;所述觸摸屏控制器(3)用于人機交互控制指令發(fā)送和壓力機狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控;所述光柵位移傳感器組件(4)用于測量反饋所述上模(5)的位置信號;所述直線電機驅(qū)動器(8)用于所述定子永磁直線電機(I)的驅(qū)動控制，所述開關按鈕面板(7)用于所述觸摸屏控制器(3)和直線電機驅(qū)動器(8)的電源開關控制。2.根據(jù)權利要求1所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述筒型定子永磁直線電機(I)包括沖頭主軸(101)、動子小齒環(huán)(102)、動子大齒環(huán)(103)、定子鐵心模塊(104)、永磁體(105)、電樞繞組(106);所述沖頭主軸(101)沿軸向設置在電機機座(107)中心，所述動子小齒環(huán)(102)和動子大齒環(huán)(103)沿軸向依次間隔嵌套在所述沖頭主軸(101)外圓面上，組成該直線電機次級動子；所述次級動子軸向兩側設置有次級滑套(109)，用于次級動子的沿軸定向往復運動;所述沖頭主軸(101)—端設置鎖緊螺母(113)，用于次級動子的鎖緊固定;所述沖頭主軸(101)的另一端為沖頭連接端(112)，用于與所述上模(5)連接。3.根據(jù)權利要求2所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述電樞繞組(106)沿周向繞制成正多邊形狀，各邊分別嵌套在各個定子鐵心模塊(104)的外側大槽內(nèi)；所述動子小齒環(huán)(102)和動子大齒環(huán)(103)為正多邊形狀;所述正多邊形動子大齒環(huán)(103)外側周向等間隔設置多個相同的定子鐵心模塊(104)，所述各個定子鐵心模塊(104 )沿周向設置在所述電機機座(107 )內(nèi)圓周向各凹槽上。4.根據(jù)權利要求2所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述永磁體(105)為間隔沿軸向分布的方塊狀，每個方塊狀永磁體(105)分別設置在沿沖頭主軸(101)周向和軸向分布的定子鐵心模塊(104)的中間槽內(nèi)；中間槽與永磁體(105)對應間隔沿軸分布;永磁體(105)沿軸向充磁，軸向相鄰兩個永磁體(105)充磁方向相反;所述永磁體(105)軸向兩側相鄰的兩個電樞繞組(106)的繞線方向相反，并串聯(lián)連接成對，沿軸向依次設置為A，B，C三相繞組。5.根據(jù)權利要求1所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述筒型定子永磁直線電機(I)固定在所述上蓋板(202)和電機安裝板(203)之間；所述觸摸屏控制器(3)設置在箱體(2)的前面板(201)上;所述光柵位移傳感器組件(4)設置在箱體(2)中間支撐板(206)上;所述下模(6)設置在箱體(2)模架安裝板(207)上;所述開關按鈕面板(7)設置在箱體(2)模架安裝板(207)和下底板(209)之間；所述直線電機驅(qū)動器(8)設置在箱體(2)中間支撐板(206)和后蓋板(208)之間。6.根據(jù)權利要求2所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述沖頭主軸(101)通過所述沖頭連接端(112)與所述上模(5)連接，由此使所述筒型定子永磁直線電機(I)次級動子的電磁推力驅(qū)動所述上模(5)實現(xiàn)往復沖壓;所述光柵位移傳感器組件(4)包括光柵尺支架(401)和光柵讀數(shù)頭(402)，所述光柵讀數(shù)頭(402)設置在光柵尺支架(401)上;所述上模(5)與光柵讀數(shù)頭(402)連接，反饋所述上模(5)的位置信息到所述直線電機驅(qū)動器(8)，實現(xiàn)所述筒型定子永磁直線電機(I)的位置閉環(huán)控制。7.根據(jù)權利要求2所述的一種筒型定子永磁直線電機驅(qū)動高速壓力機，其特征是:所述各定子鐵心模塊(104)外側設置有冷卻液管道(108)，所述冷卻液管道(108)橫向穿過所述定子鐵心模塊(102)兩側并沿軸向延伸;所述冷卻液管道(108)出入兩端分別設置冷卻液入口環(huán)(114)和冷卻液出口環(huán)(115);冷卻液由所述冷卻液入口環(huán)(114)入口進入，在環(huán)內(nèi)形成六個分支分別流入各定子鐵心模塊(104)的所述冷卻液管道(108)內(nèi)，并在所述冷卻液出口環(huán)(I 15)匯合流出。
【文檔編號】B30B1/00GK106003781SQ201610385415
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】梁錦濤, 明正峰, 張超, 陳娟, 田博, 賀迪
【申請人】西安電子科技大學