专利名称：一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，属于直线电动机技术领域。
背景技术：
现有的直线运动电机技术由于要用机械装置把旋转运动转化为直线运动，因此造成过程中摩擦损耗，行程受限，发展受限。尽管当前世界先进的交直流伺服系统性能已大有改进，但由于受到传统机械结构进给传动方式限制，其有关伺服性能指标难以突破提高。直线电动机直接驱动方式取消了源动カ和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长度为零，所以这种传动方式也称为“直接驱动”或“零传动”方式。直线电机技术发展很快，应用越来越广，但是其本身也还存在一些问题，尤其是圆筒型直线电机，由 于其气隙均匀难以保持，磁路开端引起的边缘效应，复杂的装置又容易导致散热效果较差的问题。
发明内容
本发明的目的是为解决现有圆筒型直线电机由于其气隙均匀难以保持，磁路开端引起的边缘效应，复杂的装置又容易导致散热效果较差的问题，进而提供一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，包括转子和定子，所述转子和定子之间设有气隙；所述转子呈圆筒形，转子由转子磁钢和转子轭组成，转子磁钢设置在转子轭的外部；所述定子由定子冲片和机壳组成；本发明还包括滚珠丝杠、丝杠螺母、ー对支撑轴承，所述滚珠丝杠与机壳之间分别设有ー对支撑轴承，丝杠螺母固定在转子轭内，滚珠丝杠与丝杠螺母螺纹连接，轴承内圈与滚珠丝杠外圈紧配合连接。当转子旋转时，轴承内圈同时旋转，同时带动滚珠丝杠内圈旋转和轴向进给运动。本发明的无刷直流直线电动机体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号；无刷直流直线电动机的高效区域大，功率和转矩密度高，功率因数(COScl))接近1，系统效率>90%，无刷直流直线电动机在任何情况下转子都是同步运行，交流变频电机是变频调速，无刷直流直线电动机是调速变频，无刷直流直线电动机在同步转速下运行，转子既无铜耗又无铁耗；无刷直流直线电动机具有低电压特性好、转矩过载特性强、启动转矩大(堵转特性)、启动电流小等优点；无刷直流直线电动机因为具有直流有刷电机的特性，同时驱动器也是频率变化的装置，所以又名直流变频，无刷直流直线电动机的运转效率、低速转矩、转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，由于无刷直流直线电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失歩。无刷直流直线电动机具有的宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点，采用无刷直流电机替换传统的电励磁电机可以很好地与滚珠丝杠的优势相结合。可以实现小体积和大容量的作用。本发明结构紧凑、体积小、气隙均匀、散热效果好，启动运行停止快速灵敏自如，特别适用于自动钻孔机、电动式螺丝刀等场合。配合电机位置传感器，采用霍尔元件或旋转变压器则可以提高控制精度，可以实现ー些小型机床或电动工具的高精度直线进给功能。
图I为本发明转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机的结构示意 图2为电机定子冲片 图3为电机转子截面 图4为电机转子轭结构示意 图5为霍尔埋放齿内意图；
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做进ー步的详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。如图f图5所示，本实施例所涉及的一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，包括转子I和定子2，所述转子I和定子2之间设有气隙11 ;所述转子I呈圆筒形，转子I由转子磁钢8和转子轭9组成，转子磁钢8设置在转子轭9的外部；所述定子2由定子冲片3和机壳10组成；本发明还包括滚珠丝杠4、丝杠螺母5、和支撑轴承6，所述滚珠丝杠4与机壳10之间分别设有支撑轴承6，丝杠螺母5固定在转子轭9内，滚珠丝杠4与丝杠螺母5螺纹连接，支撑轴承6的内圈与滚珠丝杠外圈螺母5紧配合连接。当转子旋转时，支撑轴承内圈同时旋转，同时带动滚珠丝杠内圈旋转和轴向进给运动。图5中为节约轴向空间将霍尔埋入定子齿内。所述转子I的转子磁钢8为钕铁棚材料，采用表贴式粘结在转子轭9的表面上。所述转子I的内表面为粗糙结构，转子I的内表面与丝杠螺母5相连接。所述转子轭9为环形硅钢片叠成的鉄心。所述转子I与定子2之间的气隙11均匀分布。所述气隙11的长度为O. 3^0. 5mm。所述定子2由钢板焊接而成，定子槽为梯形槽，槽内为电枢绕组。所述绕组为双层分数槽集中绕组。还包括定子霍尔元件13，所述定子霍尔元件13埋放在定子齿14内。所述ー对支撑轴承6，目的是可以承受较大轴向力。滚珠丝杠4做直线运动的速度由转子的转速和丝杠导程决定，若转子转速为N，导程为I，一般滚珠丝杠中的导程即为螺距P，则丝杠的运动的速度V为
V = px N
对于额定功率为Pn的电机转速为
上式中的τ为电机额定负载下的转矩，电机在匀速运行状态下转矩可由下式计算
权利要求
1.一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，包括转子和定子，所述转子和定子之间设有气隙；所述转子呈圆筒形，转子由转子磁钢和转子轭组成，转子磁钢设置在转子轭的外部；所述定子由定子冲片和机壳组成；其特征在于，还包括滚珠丝杠、丝杠螺母、一对支撑轴承，所述滚珠丝杠与机壳之间分别设有支撑轴承，丝杠螺母固定在转子轭内，滚珠丝杠与丝杠螺母螺纹连接，一对支撑轴承内圈与滚珠丝杠外圈紧配合连接。
2.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述转子的转子磁钢为钕铁棚材料，采用表贴式粘结在转子轭的表面上。
3.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述转子的内表面为粗糙结构，转子的内表面与丝杠螺母相连接。
4.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述转子轭为环形硅钢片叠成的铁心。
5.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述转子与定子之间的气隙均匀分布。
6.根据权利要求5所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述气隙的长度为O. 3^0. 5mm。
7.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述定子由钢板焊接而成，定子槽为梯形槽，槽内为电枢绕组。
8.根据权利要求7所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述绕组为双层分数槽集中绕组。
9.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，还包括定子霍尔元件，所述定子霍尔元件埋放在定子齿内。
10.根据权利要求I所述的转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，其特征在于，所述轴承内圈与丝杠外圈为基孔制连接。
全文摘要
本发明提供了一种转子丝杠结构的永磁无刷直流直线电动机，属于直流直线电动机技术领域。本发明所述转子由转子磁钢和转子轭组成，转子磁钢设置在转子轭的外部；所述定子由定子冲片和机壳组成；本发明还包括滚珠丝杠、丝杠螺母、支撑轴承，所述滚珠丝杠与机壳之间分别设有一对支撑轴承，丝杠螺母固定在转子轭内，滚珠丝杠与丝杠螺母螺纹连接。本发明结构紧凑、体积小、气隙均匀、散热效果好，启动运行停止快速灵敏自如，特别适用于自动钻孔机、电动式螺丝刀等小型机床或电动工具的高精度直线进给功能场合。
文档编号H02K1/16GK102820730SQ20121034838
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者尚静, 王剑飞, 江善林, 王冰弟 申请人:哈尔滨工业大学