一種磁浮式驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁浮式驅(qū)動裝置。該裝置采用磁浮單元，并將其中磁浮支撐體一端與移動工件臺固定相連，另一端的凸出部分承載永磁動子，與主支座的凸出部分所承載的永磁定子呈上下相對、存間隙的放置結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)直線電機(jī)動子通以電流，使直線電機(jī)動子與永磁定子之間產(chǎn)生直線推力時，一方面能夠帶動承載著移動部件的移動工件臺隨滑塊在導(dǎo)軌上移動，另一方面由于直線電機(jī)動子與定子間的法向吸力平衡該移動部件的負(fù)載重力，從而有效地降低了導(dǎo)軌的負(fù)載，大大減小了其機(jī)械磨損，提高了使用壽命。
【專利說明】一種磁浮式驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精密自動化領(lǐng)域的驅(qū)動裝置，特別涉及一種磁浮式驅(qū)動裝置，適用于長行程重載直線移動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的直線移動單元一般采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)加機(jī)械傳動件如齒輪齒條、絲杠、同步帶、鏈條等，實(shí)現(xiàn)間接驅(qū)動式直線運(yùn)動。這種間接驅(qū)動方式雖然可以實(shí)現(xiàn)一般乃至較高速度的直線運(yùn)動，但機(jī)械傳動件容易降低系統(tǒng)可靠性和傳動效率，且存在機(jī)械磨損和機(jī)械間隙，系統(tǒng)壽命因機(jī)械磨損或疲勞失效而比較有限，需要定期維護(hù)或更換機(jī)械傳動件。在某些長行程重載場合，因重載而產(chǎn)生的機(jī)械磨損、能量損失和疲勞失效會更加明顯。因此，間接驅(qū)動方式往往成本較高，精度有限，速度較低，壽命較短，且需經(jīng)常維護(hù)，甚至?xí)霈F(xiàn)不能滿足實(shí)際需求的情況。
[0003]為解決上述間接驅(qū)動方式的不足，不少科技人員提出了直線電機(jī)直接驅(qū)動方式，即采用直線電機(jī)直接驅(qū)動而不需任何機(jī)械傳動件。這種直接驅(qū)動方式可以實(shí)現(xiàn)與移動部件的剛性耦合以取消各類機(jī)械傳動件，也可以實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動零部件間的無接觸運(yùn)行以消除機(jī)械磨損、降低噪音、提高使用壽命并減少維護(hù)，因而易于實(shí)現(xiàn)間接驅(qū)動方式難以達(dá)到的性能、壽命和可靠性。
[0004]但在實(shí)際運(yùn)用中，長行程重載場合的直動單元，需要較大推力的直線電機(jī)，所以，一般采用平板型永磁同步直線電機(jī)。但平板型永磁同步直線電機(jī)的動子與定子之間，存在單邊法向吸力，且法向吸力往往達(dá)電機(jī)推力的數(shù)倍以上。在常規(guī)直線電機(jī)直驅(qū)直動單元結(jié)構(gòu)中，單邊法向吸力往往會增加直動單元的負(fù)載，進(jìn)而增大導(dǎo)軌磨損，減少系統(tǒng)使用壽命，并增加維護(hù)次數(shù)和維護(hù)成本。
[0005]對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，已有部分研究人員提出多種結(jié)構(gòu)，從而將平板型永磁同步直線電機(jī)的單邊法向吸力轉(zhuǎn)化為有利因素。如申請?zhí)枮镃N201210245637.8的中國專利申請公開了一種磁浮式門機(jī)裝置，利用移動門所受豎直向上的法向吸力去平衡該移動門豎直向下的重力，使直線軌道所受正面壓力大大降低。但實(shí)際運(yùn)用中的被移動部件往往位于移動工件臺表面，隨移動工件臺一起移動，因而不能通過固定懸掛方式直接利用單邊法向吸力。若要利用法向吸力，需要形狀復(fù)雜的工件臺結(jié)構(gòu)和支撐輔助結(jié)構(gòu)，往往加工困難，成本高，安裝調(diào)整困難。因而在精密自動化領(lǐng)域，一般不在直動單元上利用法向吸力平衡移動部件重力。
[0006]在軌道交通領(lǐng)域，如發(fā)明專利CN201210062887.8所述，有研究人員提出了利用法向吸力的磁浮結(jié)構(gòu)，但這些磁浮結(jié)構(gòu)往往僅采用滑輪或車輪進(jìn)行輔助支撐和導(dǎo)向，不適用于精密直動領(lǐng)域。此外，很多帶磁浮結(jié)構(gòu)的直動單元中磁浮支撐部位一般只有兩處，往往易導(dǎo)致移動臺面較大變形，也不適用于精密直動領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種磁浮式驅(qū)動裝置，其中移動部件只需位于移動臺面上，而不必固定懸掛，就能夠有效利用平板型永磁同步直線電機(jī)的單邊法向吸力平衡該移動部件重力，從而降低導(dǎo)軌負(fù)載，減小其機(jī)械磨損，提高使用壽命。
[0008]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為:一種磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:包括底座、主支座、移動工件臺、滑塊、導(dǎo)軌；所述的導(dǎo)軌與主支座相連；所述的移動工件臺與滑塊相連，隨滑塊在導(dǎo)軌上移動；其特征是:還包括磁浮單元，所述的磁浮單元包括磁浮支撐體、永磁定子與直線電機(jī)動子；
[0009]所述的主支座數(shù)目是大于或等于2的偶數(shù)，兩個為一組；每組中，兩個主支座有間隔地位于底座兩側(cè)；每個主支座一端與底座上表面固定連接，另一端帶有第一凸出部分；
[0010]所述的磁浮單元數(shù)目與主支座數(shù)目相等；
[0011]所述的磁浮支撐體一端與移動工件臺下表面固定連接，另一端帶有第二凸出部分；
[0012]所述的永磁定子位于該第一凸出部分的下表面，所述的直線電機(jī)動子位于該第二凸出部分的上表面，二者呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)；當(dāng)直線電機(jī)動子通以電流，直線電機(jī)動子與永磁定子之間產(chǎn)生直線推力。
[0013]所述的主支座的結(jié)構(gòu)不限，包括呈倒L型結(jié)構(gòu)等。
[0014]所述的磁浮支撐體的結(jié)構(gòu)不限，包括呈L型結(jié)構(gòu)等。
[0015]作為優(yōu)選，所述的每組主支座中，兩個主支座以底座上表面幾何對稱線為軸，呈對稱分布。
[0016]作為優(yōu)選，與所述的每組主支座中的兩個主支座相匹配的兩個磁浮支撐體以移動工件臺下表面幾何對稱線為軸，呈對稱分布。
[0017]作為優(yōu)先，所述的永磁定子采用模塊化結(jié)構(gòu)，可沿主支座下表面的長度方向進(jìn)行模塊拼接。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的磁浮式驅(qū)動裝置具有如下有益效果:
[0019](I)采用磁浮單元，并將其中磁浮支撐體一端與移動工件臺固定相連，另一端的凸出部分承載永磁動子，與主支座的凸出部分所承載的永磁定子呈上下相對、存間隙的放置結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)直線電機(jī)動子通以電流，使直線電機(jī)動子與永磁定子之間產(chǎn)生直線推力時，一方面能夠帶動承載著移動部件的移動工件臺隨滑塊在導(dǎo)軌上移動，另一方面由于直線電機(jī)動子與定子間的法向吸力能夠平衡該移動部件的負(fù)載重力，從而有效地降低了導(dǎo)軌的負(fù)載，大大減小了其機(jī)械磨損，從而提高了使用壽命。
[0020](2)底座的長度、永磁定子的長度，以及每個主支座的長度均可擴(kuò)展到較長的長度，甚至能達(dá)數(shù)米以上，因此該磁浮式驅(qū)動裝置的程不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)長程運(yùn)動；
[0021](3)該主支座數(shù)目與磁浮單元數(shù)目可擴(kuò)展，因此該該磁浮式驅(qū)動裝置能夠承載重量較大的移動部件；
[0022](4)采用導(dǎo)軌進(jìn)行輔助支撐和導(dǎo)向，可以實(shí)現(xiàn)較高的導(dǎo)向精度，易于實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性和平穩(wěn)性；
[0023](5)磁浮單元、移動工件臺、主支座等之間采用分體式結(jié)構(gòu)，利于提高加工精度和安裝精度，降低加工成本和難度，并便于安裝調(diào)整。
[0024]本發(fā)明中，由于直線電機(jī)動子與直線電機(jī)永磁定子之間存在法向吸力，且直線電機(jī)動子受到豎直向上的法向吸力，所以磁浮支撐體，以及與該磁浮支撐體相連接位置的平移工件臺受到豎直向上的法向吸力的磁浮支撐。但是，另一方面，與主支座相匹配，磁浮支撐體與平移工件臺相連接的位置一般位于平移工件臺的兩端位置，因此，該磁浮支撐往往集中在平移工件臺的兩端位置，而中間位置則可能由于負(fù)載重量大而變形。為此，作為一種優(yōu)選方式，該磁浮式驅(qū)動裝置還包括至少一個副磁浮模塊。
[0025]所述的副磁浮模塊包括副底座、副支座與副磁浮單元；
[0026]所述的副底座與底座上表面固定連接，并且位于兩個主支座之間；
[0027]所述的副支座數(shù)目是兩個；每個副支座一端與副底座上表面固定連接，另一端帶有第三凸出部分；
[0028]所述的副磁浮單元包括副磁浮支撐體與永磁體；所述的副磁浮支撐體一端與移動工件臺下表面固定連接，另一端的兩側(cè)分別帶有第四凸出部分與第五凸出部分；
[0029]所述的永磁體位于第四凸出部分與第五凸出部分上表面；所述的第三凸出部分下表面材料為磁性材料；所述的永磁體與該磁性材料呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)，二者之間產(chǎn)生磁性吸引力。
[0030]所述的副支座的結(jié)構(gòu)不限，包括呈倒T型結(jié)構(gòu)等。
[0031]所述的磁性材料不限，包括鐵質(zhì)磁性材料等。
[0032]作為優(yōu)選，所述的副底座位于底座上表面幾何對稱線上。
[0033]作為優(yōu)選，副支座整體采用磁性材料,包括鐵質(zhì)磁性材料等。
[0034]采用上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)時，永磁體與副支座之間存在永磁吸力，且該永磁體受到豎直向上的永磁吸力，因此移動工件臺的中部會受到豎直向上的永磁吸力的磁浮支撐。從而進(jìn)一步提高了磁浮支撐力，有效防止了移動工件臺的中部因負(fù)載量大而變形，使該磁浮式驅(qū)動裝置在移動過程中更加平穩(wěn)，同時磁浮支撐使負(fù)載重量大幅降低，導(dǎo)軌磨損大幅降低，導(dǎo)軌壽命大幅延長，維護(hù)次數(shù)和維護(hù)成本也可有效降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中磁浮式驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0037]圖1中的附圖標(biāo)記為:主磁浮模塊20、移動工件臺21、滑塊22、導(dǎo)軌23、主支座24、磁浮支撐體25、直線電機(jī)永磁定子26、直線電機(jī)動子27、底座28、副磁浮模塊30、副支座31、永磁體32、副磁浮支撐體33、副底座34。
[0038]本實(shí)施例中的磁浮式驅(qū)動裝置如圖1所示，包括主磁浮模塊20和副磁浮模塊30。
[0039]所述的主磁浮模塊20包括底座28、移動工件臺21、滑塊22、導(dǎo)軌23、主支座24、以及磁浮單元。該磁浮單元包括磁浮支撐體25、直線電機(jī)永磁定子26、直線電機(jī)動子27、。所述的導(dǎo)軌23與主支座28相連；所述的移動工件臺21與滑塊22相連，能夠隨滑塊22在導(dǎo)軌23上移動.[0040]所述的主支座24的數(shù)目是兩個。兩個主支座有間隔地位于底座兩側(cè)；每個主支座24 一端與底座28上表面固定連接，另一端帶有第一凸出部分，整體呈倒L型結(jié)構(gòu)。兩個主支座24分別固定連接在底座28的左右兩側(cè)，以底座28上表面幾何對稱線為軸，呈對稱分布。
[0041]所述的磁浮單元數(shù)目是兩個。
[0042]所述的磁浮支撐體25 —端與移動工件臺21下表面固定連接，另一端帶有第二凸出部分，整體呈L型結(jié)構(gòu)。
[0043]所述的直線電機(jī)永磁定子26位于該第一凸出部分的下表面，所述的直線電機(jī)動子27位于該第二凸出部分的上表面，即該直線電機(jī)永磁定子26與直線電機(jī)動子27呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)。
[0044]所述的永磁定子26采用模塊化結(jié)構(gòu)，可沿主支座28下表面的長度方向進(jìn)行模塊拼接。
[0045]當(dāng)該直線電機(jī)動子27通以電流，直線電機(jī)動子27與直線電機(jī)永磁定子26之間產(chǎn)生直線推力，一方面能夠帶動承載著移動部件的移動工件臺21隨滑塊22在導(dǎo)軌23上移動，另一方面由于直線電機(jī)動子27與定子26間的法向吸力能夠平衡該移動部件的負(fù)載重力，從而有效地降低了導(dǎo)軌23的負(fù)載，大大減小了其機(jī)械磨損，從而提高了使用壽命。
[0046]考慮到該磁浮式驅(qū)動裝置產(chǎn)生的磁浮支撐集中在平移工件臺的兩端位置，而中間位置則可能由于負(fù)載重量大而變形。為此，作為一種優(yōu)選方式，該磁浮式驅(qū)動裝置還包括一個副磁浮模塊30。
[0047]所述的副磁浮模塊包括副底座34、副支座31與副磁浮單元。
[0048]所述的副底座34與底座28上表面固定連接，并且位于兩個主支座24之間。
[0049]所述的副支座31的數(shù)目是兩個。每個副支座31的一端與副底座34上表面固定連接，另一端帶有第三凸出部分，整體呈倒L型結(jié)構(gòu)。
[0050]所述的副磁浮單元包括副磁浮支撐體33與永磁體32。所述的副磁浮支撐體33 —端與移動工件臺21下表面固定連接，另一端的兩側(cè)分別帶有第四凸出部分與第五凸出部分，整體呈倒T型結(jié)構(gòu)。
[0051]所述的永磁體32位于第四凸出部分與第五凸出部分上表面。所述的副支座整體采用鐵質(zhì)導(dǎo)磁材料。所述的永磁體32與該導(dǎo)磁材料呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)，二者之間產(chǎn)生磁性吸引力。
[0052]采用上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)時，永磁體32與副支座31之間存在永磁吸力，且該永磁體受到豎直向上的永磁吸力，因此移動工件臺21的中部會受到豎直向上的永磁吸力的磁浮支撐，從而進(jìn)一步提高了磁浮支撐力，有效防止了移動工件臺的中部因負(fù)載量大而變形，使該磁浮式驅(qū)動裝置在移動過程中更加平穩(wěn)，同時磁浮支撐使負(fù)載重量大幅降低，導(dǎo)軌磨損大幅降低，導(dǎo)軌壽命大幅延長，維護(hù)次數(shù)和維護(hù)成本也可有效降低。
[0053]以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁浮式驅(qū)動裝置，包括底座(28)、主支座(24)、移動工件臺(21)、滑塊(22)、導(dǎo)軌(23);所述的導(dǎo)軌(22)與主支座(24)相連；所述的移動工件臺(21)與滑塊(22)相連，隨滑塊(22)在導(dǎo)軌(23)上移動；其特征是:還包括磁浮單元，所述的磁浮單元包括磁浮支撐體(25 )、直線電機(jī)永磁定子(26 )與直線電機(jī)動子(27 ); 所述的主支座(24)數(shù)目是大于或等于2的偶數(shù)，兩個為一組；每組中，兩個主支座(24)有間隔地位于底座(28 )兩側(cè)；每個主支座(24 ) 一端與底座(28 )上表面固定連接，另一端帶有第一凸出部分； 所述的磁浮單元數(shù)目與主支座數(shù)目相等； 所述的磁浮支撐體(25)—端與移動工件臺(21)下表面固定連接，另一端帶有第二凸出部分； 所述的永磁定子(26)位于該第一凸出部分的下表面，所述的直線電機(jī)動子(27)位于該第二凸出部分的上表面，二者呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)；當(dāng)直線電機(jī)動子(27)通以電流，直線電機(jī)動子(27)與永磁定子(26)之間產(chǎn)生直線推力。
2.如權(quán)利要求1所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的主支座(24)呈倒L型結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的磁浮支撐體(25)呈L型結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的每組主支座中，兩個主支座(24)以底座(28)上表面幾何對稱線為軸，呈對稱分布。
5.如權(quán)利要求1所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:與每組主支座中的兩個主支座相匹配的兩個磁浮支撐體(25)以移動工件臺(21)下表面幾何對稱線為軸，呈對稱分布。
6.如權(quán)利要求1所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的永磁定子(26)采用模塊化結(jié)構(gòu)，沿主支座(24)下表面的長度方向進(jìn)行模塊拼接。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:還包括至少一個副磁浮模塊，所述的副磁浮模塊包括副底座(34)、副支座(31)與副磁浮單元； 所述的副底座(34 )與底座(28 )上表面固定連接，并且位于兩個主支座(24 )之間； 所述的副支座(31)數(shù)目是兩個；每個副支座(31)—端與副底座(34)上表面固定連接，另一端帶有第三凸出部分； 所述的副磁浮單元包括副磁浮支撐體(33)與永磁體(32);所述的副磁浮支撐體(33)一端與移動工件臺(21)下表面固定連接，另一端的兩側(cè)分別帶有第四凸出部分與第五凸出部分； 所述的永磁體(32)位于第四凸出部分與第五凸出部分上表面；所述的第三凸出部分下表面材料為磁性材料；所述的永磁體與該磁性材料呈上下相對、有間隙的放置結(jié)構(gòu)，二者之間產(chǎn)生磁性吸引力。
8.如權(quán)利要求7所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的副支座呈倒T型結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的磁性材料為鐵質(zhì)磁性材料。
10.如權(quán)利要求7所述的磁浮式驅(qū)動裝置，其特征是:所述的副支座(31)整體采用磁性材料。
【文檔編號】H02N15/00GK103715859SQ201310754299
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】黃彬彬, 廖有用, 張馳 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所