专利名称：无芯交流直线电机的制作方法
技术领域：
本发明是一种无芯交流直线电机，由定子提供固定磁场，通过电源端子给动子的输入UVW三相交流电流使其产生相对于定子的推力的无芯交流直线电机。本发明涉及一种无芯交流直线电机，尤其是实用于真空状态下使用的无芯交流直线电机。
背景技术：
无芯交流直线电机的构造由定子和动子构成为一般所知，其中定子通常由永久磁铁按照特定的排列组成，动子通常由线圈组按照特定的排列构成；由动子引出电源端子，通过向动子提供电流产生推力以便于动子相对于定子沿排列方向直线运动。但有两种情况限制了无芯交流直线电机的性能，一种情况为线圈在通入电流后发热，产生大量的热量导致无芯交流电机的效率降低，并且容易因为发热而烧毁无芯交流电机本身；另一种情况为由于构成无芯交流直线电机绕组的高分子材料在通电发热时易放出微弱气体，在大气条件下使用时不产生大的影响，但是在真空条件下使用时造成困难。
在精密数控机床设备和半导体设备领域，为实现高精密或者高速运动控制时，必须保证无芯交流电机有良好的散热性能，以保证无芯交流电机发热对运动控制造成的影响尽量减少，并且提高无芯交流电机额定推力；尤其在半导体领域，个别种类的精密设备需要在真空环境下使用，所以保证无芯交流电机释放的气体尽量减少成为一个必须研究的课题。
本发明的目的是为了在实现无芯交流电机的功能的同时，解决上述的两个难题而设计。
发明内容
为了克服现有的无芯交流直线电机的发热问题的缺陷，对无芯交流电机的发热体进行直接冷却，使无芯交流直线电机的发热被直接带走，从而解决电机的散热的课题，达到最有效的冷却效果，进而提高无芯交流电机的推力与效率；并且通过设计线圈承载机构，使得采用气体释放尽量少的线圈可行，从而解决真空环境下气体释放的课题。
本发明设计了一种贯通式承载机构，将无芯线圈套于该承载机构上，然后在承载机构中直接穿入扁平冷却管构成冷却机构，通过向冷却管中通入特定流量的冷却媒质，直接带走线圈发出的热量，从而有效地冷却无芯交流直线电机，并提高无芯交流直线电机推力的功能。
本发明所述的无芯直线电机使用不释放气体(GAS)的漆包线作为线圈材料，这种材料在绕制成线圈时保持固形很难，采用本发明中所述的线圈承载机构，使得线圈能很自然地固形，解决了在真空环境下使用时造成气体释放的课题。
本发明的效果本发明的有益效果分为两个方面。第一方面，本发明设计的冷却机构可以直接带走无芯交流直线电机的热源产生的热量，有效地冷却无芯交流直线电机和提高无芯交流直线电机推力与效率。冷却机构结构灵巧简洁，并且易于制造。
第二方面，本发明设计的线圈承载机构使得线圈自然在承载机构上固形方便，导致采用任意品种的气体释放最小的线圈材料成为可能，从而解决过去为了保持线圈形状不得不采用特殊线圈材料来保证线圈本身的形状固形，使得过去采用的材料气体释放较大而无法实用于真空环境的课题。
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述的无芯交流直线电机的正视图。
图2是本发明所述的无芯交流直线电机的俯视图。
图3是本发明所述的无芯交流直线电机的侧视图。
图4是本发明所述的无芯交流直线电机的线圈及其承载体结构图。
图5是本发明所述的无芯交流直线电机的具体实施例图。
图中1.无芯交流直线电机定子；2.无芯交流直线电机动子；31…3n.永久磁铁单元41…4n.配对的磁铁单元；51…5n.线圈组；6.冷却管；71，72.冷却管支撑件；8.3相交流电电源端子；9.覆盖件；10.冷却进口；11.冷却出口；12.线圈承载体；13.连接销；14.单个线圈。
具体实施例方式
下面结合附图来说明本发明所述无芯交流电机的具体实施例。该实施例的系统如图5所示。该系统由CNC控制器15、交流伺服器16、光栅尺17及本发明所述的无芯交流电机构成。
CNC控制器15是由完成CNC控制算法计算的数字信号处理器DSP、存储数据的闪存FLASH-ROM、输入输出用的接口芯片等构成的集成电路系统；交流伺服器16是一种接受5V电压的脉宽调制PWM指令，然后将接受到经过IGBT模块将指令信号放大成无芯交流直线电机所需要的三相UVW电流的装置。光栅尺17是一种反馈电机位置到CNC控制器15的激光检测装置。
CNC控制器15发送PWM指令给交流伺服器16，交流伺服器16将接受的脉宽调制PWM指令放大处理后转换为本发明所述的无芯交流直线电机能接受的三相PWM交流电流，无芯交流直线电机通过电源端子8接受该3相PWM交流电流。光栅尺17的标尺连接于无芯交流直线电机的定子1上，光栅尺17的读数头连接于无芯交流直线电机的动子2上。光栅尺17反馈位置数据至CNC控制器，该位置数据通过计数相位相差90度的A/B两相信号的上升沿和下降沿的次数来表示。
根据弗莱明左手定则，图1中的无芯交流直线电机动子2中的线圈组51…5n便于产生相对于无芯交流直线电机定子1的轴向推力，使得无芯交流直线电机动子2相对于图2中所示的无芯交流直线电机定子1沿永久磁铁31…3n，41…4n排列方向即轴向进行直线运动；无芯交流直线电机动子2的冷却机构的顶部连接有图3中所示的覆盖件9，用于连接本发明所述的无芯交流直线电机与外部机构之间的装配。
无芯交流电机冷却的具体实施例中，在通入外部来的电流进入无芯交流直线电机动子2后，无芯交流直线电机动子线圈发热量为Q＝I2×R×t，其中由I为线圈的电流，R为线圈的电阻。消除这些发热量的方法为通过向图1中所示的支撑件71的冷却进口10流入冷却剂，冷却剂在图4的冷却管6中流通，带走线圈发的热，从图1中所示的支撑件72的冷却出口11流出；冷却管的截面如图3所示，冷却剂可以是气体或者液体形态；通过冷却直接的发热体，能高效地达到冷却效果。
该实施例在真空环境下使用时，真空环境下产生气体(GAS)的最大发源体为本发明所述的无芯交流直线电机的动子，由于采用了图4中所示的线圈承载体12，使得本发明所述的无芯交流直线电机的无芯线圈能采用不同与市场上流通的无芯交流直线电机所采用的自己粘结性漆包线制作成为可能，而采用图4中所示的不产生气体(GAS)的漆包线种类线圈14，从而使得真空环境下实现释放气体达到最小得以实现，各个相邻的无芯线圈的承载体12之间用定位销13相互连接。
权利要求
1.一种无芯交流直线电机，其特征在于由无芯交流直线电机定子提供固定磁场，通过电源端子给无芯交流直线电机动子输入UVW三相交流电流使其产生相对于定子的推力，具体包括由特定尺寸的永久磁铁单元及与其配对的磁铁单元按照一定间隔平行排列成两排，构成固定磁场；无芯长方形线圈组中的每个线圈分别嵌入到特殊构造的承载机构，这些承载机构由连接销紧密连接，使线圈组相邻排列；由线圈组引出三相交流电输入用的端子，从而构成无芯交流直线电机动子；无芯长方形线圈组的承载机构中穿入特定的冷却机构，其由一根扁平直通的长方形冷却管和连接冷却管两端的攴撑件构成，并且有成对的进口和出口，冷却机构的顶部连接有覆盖件；通过向冷却管中输入口流入冷却剂，从输出口带走线圈发出的热量，从而实现冷却性能的一种无芯交流直线电机。
2.根据权利要求1所述的无芯交流直线电机，其特征是组成无芯交流直线电机动子的无芯线圈中的每个线圈分别嵌入到特殊构造的承载机构，线圈及承载机构形状皆为中空的长方形。
3.根据权利要求1所述的无芯交流直线电机，其特征是组成无芯交流直线电机动子的无芯线圈中的每个线圈的承载机构是无磁性的，而且由无磁性材料制造。
4.根据权利要求1所述的无芯交流直线电机，其特征是组成无芯交流直线电机动子的冷却机构的扁平冷却管及其两端的支撑件是无磁性的，而且由无磁性材料制造。
全文摘要
一种无芯交流直线电机，其特征在于由电机定子(1)提供固定磁场，电源端子(8)接入UVW三相交流电流使其产生相对于定子(1)的推力，具体包括由永久磁铁单元(31，...，3n)及与其配对的磁铁单元按照一定间隔平行排列成两排，构成固定磁场；无芯线圈组(51，...，5n)中的每个线圈分别嵌入到特殊构造的承载机构，使线圈组相邻排列；由线圈组引出三相交流电输入用的端子，从而构成无芯交流直线电机动子(2)；无芯线圈组的承载机构中贯通特定的特殊的冷却机构，冷却机构由扁平直通的长方形冷却管(6)和连接冷却管两端的支撑件(71，72)构成，其有成对的进口(10)和出口(11)；通过向冷却管中流通冷却剂进行散热的一种无芯交流直线电机。
文档编号H02K41/02GK1972093SQ200610138358
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者伍鹏 申请人:伍鹏