专利名称：纵向磁通结构直线涡流制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直线电机特性测试系统用纵向磁通结构直线涡流制动器，属于电机技术领域。
背景技术：
在现代加工工业领域，诸如激光切割、高速磨床、精密车床、加工中心等很多场合都需要高速度高精度的直线运动，传统的方法只能借助于旋转电动机和滚珠丝杆等中间环节来获得直线运动，这就不可避免地存在惯性大、摩擦大、有反向间隙等缺点。近年来，随着直线电机技术的进步，越来越多的场合开始直接应用它来获得直线运动。由于采用直接驱动技术，直线电机具有速度快、加速度高、定位精度高、行程长和动态响应快等优点，而这恰恰满足了高速精密加工技术的要求。但是，针对系统需求研制开发或购买的直线电机性能以及特性是否满足要求，如何对直线电机系统性能做出正确、客观的评价，都需要有成熟的直线电机系统测试设备来完成。已有的直线电机推力加载测试装置如图8所示，该装置由系统平台、直线电机的动子、直线电机的定子、滑轮、传动绳以及砝码组成。通过滑轮和传动绳，把砝码的自身重量加到直线电机的动子上，形成单方向的拉力加载到直线电机上。不断增加砝码的重量，当直线电机开始勻速运动时，直线电机的制动力等于砝码的重量，既而获得直线电机的最大静态力。但是，该加载测试装置存在如下缺点(1)测试加载推力时，只能进行单方向、单程测量，不适合对短行程直线电机的测试；( 加载力不能连续变化，只能通过添加或减少砝码来改变负载；C3)系统采用传动绳，加载时产生形变，运动时会产生较大的推力扰动，从而影响加载精度；(4)只能静态加载，无法进行动态加载测试。
发明内容
本发明的目的是解决现有直线电机推力加载测试装置存在的只能单方向测试并且加载力不能连续变化的问题，提供一种纵向磁通结构直线涡流制动器。本发明提供的第一种技术方案—种纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为单边结构，由一个初级和一个次级组成，初级与次级之间为气隙，初级由电枢铁心和电枢绕组组成，在电枢铁心的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组；次级由反应板和导磁轭板组成，反应板贴附在导磁轭板的气隙侧表面上。本发明提供的第二种技术方案一种纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为双边结构，由两个初级和一个次级组成，两个初级呈镜像对称设置于次级的两侧，一个次级与两个初级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心、电枢绕组、多个永磁体和多个导磁轭组成，在电枢铁心的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体，每块永磁体与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭，用来固定永磁体；永磁体的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，相邻永磁体的充磁方向相反； 次级两侧相对的永磁体的充磁方向相反；次级为反应板。本发明提供的第三种技术方案一种纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为双边结构，它包括初级和两个次级，初级为镜像对称结构，两个次级呈镜像对称设置于初级的两侧，初级与两个次级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心、电枢绕组、多块永磁体和多块导磁轭组成，在电枢铁心的每个气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，沿制动器动子运动方向相邻的两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体，每块永磁体与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭，用来固定永磁体；永磁体的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，沿动子运动方向相邻的永磁体的充磁方向相反；垂直于动子运动方向相邻的两块永磁体的充磁方向相反；每个次级由反应板和导磁轭板组成，反应板贴附在导磁轭板的气隙侧表面上。本发明的优点是本发明针对目前各种直线电机加载测试装置存在的主要问题， 提供了一种装置结构简单、功率密度高、损耗小、成本低、操作方便、可靠性高的制动器，它可以为直线电机提供与动子运动方向相反的制动力，实现双向测试；本发明的加载力可以在直线电机运动过程中连续调节，且从根本上消除了加载力波动，提高了系统测试精度。
图1为本发明实施方式一所述的电励磁的纵向磁通结构直线涡流制动器的结构示意图；图2为本发明实施方式二的结构示意图；图3为本发明实施方式三的结构示意图；图4为本发明实施方式四的结构示意图；图5为本发明实施方式五的结构示意图；图6为本发明实施方式九的结构示意图7为本发明次级的液体冷却结构的结构示意图；图8为现有的直线电机推力加载测试装置结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为单边结构，由一个初级和一个次级组成，初级与次级之间为气隙，初级由电枢铁心1-1和电枢绕组1-2组成，在电枢铁心1-1的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心1-1形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组1-2 ；次级由反应板2-1和导磁轭板2-2组成，反应板2-1贴附在导磁轭板2_2的气隙侧表面上。本实施方式为电励磁的结构的制动器。
具体实施方式
二 下面结合图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，本实施方式所述初级还包括多个永磁体1-3和多个导磁轭1-4，永磁体1-3为平板形，每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体1-3，每块永磁体1-3与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭1-4，用来固定永磁体1-3 ；永磁体1-3的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，相邻永磁体1-3的充磁方向相反。本实施方式中每个矩形通槽沿电枢铁心1-1的齿高方向分成了两段，靠近槽底段用于嵌放电枢绕组1-2，靠近槽口段用于嵌放永磁体，本实施方式中每个矩形通槽内嵌放的两块导磁轭1-4可以与电枢铁心1-1为一体式结构，即在电枢铁心1-1上形成T型槽，使每相邻两个矩形通槽之间位于T型水平段之间的齿宽小于T型竖真段之间的齿宽。
具体实施方式
三下面结合图3说明本实施方式，本实施方式所述纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为双边结构，由两个初级和一个次级组成，两个初级呈镜像对称设置于次级的两侧，一个次级与两个初级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心1-1、电枢绕组1-2、多个永磁体1-3和多个导磁轭1_4组成，在电枢铁心1-1的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心1-1形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组1-2 ；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体1-3，每块永磁体1-3与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭1-4，用来固定永磁体1-3 ；永磁体1-3的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，相邻永磁体1-3的充磁方向相反；次级两侧相对的永磁体1-3的充磁方向相反；次级为反应板2-1。
具体实施方式
四下面结合图4说明本实施方式，本实施方式为对实施方式三的进一步说明，本实施方式所述次级还包括导磁轭板2-2，所述反应板2-1为两块，导磁轭板 2-2的气隙侧表面上分别贴附一块反应板2-1。
具体实施方式
五下面结合图5说明本实施方式，本实施方式所述纵向磁通结构直线涡流制动器，所述制动器为双边结构，它包括初级和两个次级，初级为镜像对称结构，两个次级呈镜像对称设置于初级的两侧，初级与两个次级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心1-1、电枢绕组1-2、多块永磁体1-3和多块导磁轭1_4组成，在电枢铁心1-1的每个气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心1-1形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，沿制动器动子运动方向相邻的两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组1-2 ；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体1-3，每块永磁体1-3与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭1-4，用来固定永磁体1-3 ；永磁体1-3的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，沿动子运动方向相邻的永磁体1-3的充磁方向相反；垂直于动子运动方向相邻的两块永磁体1-3的充磁方向相反；每个次级由反应板2-1和导磁轭板2-2组成，反应板2-1贴附在导磁轭板2_2的气隙侧表面上。
具体实施方式
六本实施方式为对实施方式五的进一步说明，本实施方式所述初级的电枢铁心1-1由两块铁心通过连接板3固定连接在一起形成镜像对称结构。
具体实施方式
七本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五或六的进一步说明， 本实施方式所述反应板2-1由低电阻率材料制成。
具体实施方式
八本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步说明，本实施方式所述电枢绕组1-2采用直流电源励磁，直流电源励磁产生的磁通与永磁体 1-3产生的磁通在穿过气隙时方向相同。
具体实施方式
九下面结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六、七或八的进一步说明，本实施方式所述次级采用液体冷却结构，次级上均勻开有相互平行的冷却通道4，冷却通道4的开通方向平行于制动器动子的运动方向。冷却通道4可以设置在反应板2-1上或导磁轭板2-2上，图7所示的冷却通道4 设置在次级的导磁轭板2-2上。
具体实施方式
十本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九的进一步说明，所述制动器为动初级结构或者动次级结构。
权利要求
1.一种纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于所述制动器为单边结构，由一个初级和一个次级组成，初级与次级之间为气隙，初级由电枢铁心(1-1)和电枢绕组(1-2)组成，在电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心(1-1)形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组(1-2)；次级由反应板(2-1)和导磁轭板(2-2)组成，反应板贴附在导磁轭板0-2)的气隙侧表面上。
2.根据权利要求1所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于所述初级还包括多个永磁体(1-3)和多个导磁轭(1-4)，永磁体(1-3)为平板形，每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体(1-3)，每块永磁体(1- 与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭(1-4)，用来固定永磁体(1-3)；永磁体(1- 的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，相邻永磁体(1- 的充磁方向相反。
3.一种纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于所述制动器为双边结构，由两个初级和一个次级组成，两个初级呈镜像对称设置于次级的两侧，一个次级与两个初级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心(1-1)、电枢绕组(1-2)、多个永磁体(1-3)和多个导磁轭(1-4)组成， 在电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心(1-1)形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组(1-2)；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体(1-3)，每块永磁体(1- 与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭(1-4)，用来固定永磁体(1-3)；永磁体(1- 的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，相邻永磁体(1- 的充磁方向相反；次级两侧相对的永磁体(1-3)的充磁方向相反；次级为反应板0-1)。
4.根据权利要求3所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于次级还包括导磁轭板0-2)，所述反应板为两块，导磁轭板0-2)的气隙侧表面上分别贴附一块反应板。
5.一种纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于所述制动器为双边结构，它包括初级和两个次级，初级为镜像对称结构，两个次级呈镜像对称设置于初级的两侧，初级与两个次级之间为两个相互平行的气隙；初级由电枢铁心(1-1)、电枢绕组(1-2)、多块永磁体(1-3)和多块导磁轭(1-4)组成， 在电枢铁心(1-1)的每个气隙侧表面上均勻开有多个矩形通槽，使电枢铁心(1-1)形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，沿制动器动子运动方向相邻的两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组(1-2)；每个矩形通槽内靠近气隙侧居中设置一块永磁体(1-3)，每块永磁体(1- 与其所在矩形通槽的两个侧壁之间分别嵌放一块导磁轭(1-4)，用来固定永磁体(1-3)；永磁体(1- 的充磁方向平行于制动器动子的运动方向，沿动子运动方向相邻的永磁体(1-3)的充磁方向相反；垂直于动子运动方向相邻的两块永磁体(1-3)的充磁方向相反；每个次级由反应板(2-1)和导磁轭板(2- 组成，反应板(2-1)贴附在导磁轭板(2-2) 的气隙侧表面上。
6.根据权利要求5所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于所述初级的电枢铁心(1-1)由两块铁心通过连接板(3)固定连接在一起形成镜像对称结构。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于 所述反应板由低电阻率材料制成。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于 所述电枢绕组(1- 采用直流电源励磁，直流电源励磁产生的磁通与永磁体(1- 产生的磁通在穿过气隙时方向相同。
9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于 所述次级采用液体冷却结构，次级上均勻开有相互平行的冷却通道G)，冷却通道的开通方向平行于制动器动子的运动方向。
10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的纵向磁通结构直线涡流制动器，其特征在于 所述制动器为动初级结构或者动次级结构。
全文摘要
纵向磁通结构直线涡流制动器，属于电机技术领域。它解决了现有直线电机推力加载测试装置存在的只能单方向测试并且加载力不能连续变化的问题。本发明所述制动器为单边结构，由一个初级和一个次级组成，初级与次级之间为气隙，初级由电枢铁心和电枢绕组组成，在电枢铁心的气隙侧表面上均匀开有多个矩形通槽，使电枢铁心形成齿槽结构，矩形通槽的开槽方向垂直于制动器动子的运动方向，每相邻两个矩形通槽之间的齿上缠绕一个绕组线圈，相邻两个齿上缠绕的绕组线圈的绕向相反，各个齿上的绕组线圈依次串联起来形成电枢绕组；次级由反应板和导磁轭板组成，反应板贴附在导磁轭板的气隙侧表面上。本发明适用于直线电机的推力加载测试。
文档编号H02K41/02GK102355117SQ20111028396
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者寇宝泉, 杨俊 , 贵献国, 金银锡 申请人:哈尔滨工业大学