专利名称：高精度电磁力控制直线电机及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直线电机及其控制系统。
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，而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，传统的直线电机电枢绕组通常为一套绕组，采用一个驱动控制器来控制。电机加减速时，为了提高系统响应速度，需要大的驱动力驱动动子，因此，这时希望电机的推力系数大，通常要采用大电流驱动；而电机在勻速运动或定位控制时，为了提高速度与位置控制精度，需要的驱动力往往较小，通常要采用小电流驱动，因此，这时希望电机的推力系数小、力与电流的分辨率高。即，在直线电机系统中，高精度和高速度这两个指标是相互矛盾的，这种矛盾，在传统的直线电机系统中难以解决。同时，在直线电机系统中，由于加速度突变或外部扰动不经过任何中间环节的衰减而直接传到直线电机上，直线电机驱动系统缺少中间阻尼环节，使得系统的系统阻尼小、抗扰动能力弱，易产生振荡和超调，从而限制了系统稳定性和定位精度的进一步提高。
发明内容
本发明为了解决传统直线电机加减速时需要大的驱动力与勻速运动或定位控制时需要小驱动力、高分辨率之间的矛盾，以及电机在加速度突变或外部扰动的情况下，抗扰动能力弱，易产生振荡和超调的问题；而提出的高精度电磁力控制直线电机及其控制系统。高精度电磁力控制直线电机，它包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙； 所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭和下导磁轭组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体、两个长条形辅助永磁体组成；所述两个主永磁体采用平行充磁的平板形永磁体；所述四个主永磁体均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；上边主永磁体组固定设置在上导磁轭的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的两个主永磁体的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体的极性相反；上边主永磁体组中的一个主永磁体与下边主永磁体组中相对应的一个主永磁体的极性相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体与下边主永磁体组中相对应的另一个主永磁体的极性相同；所述上边主永磁体组中的两个主永磁体之间留有气隙；所述下边主永磁体组中的两个主永磁体之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体分别装设在两个主永磁体组的两端；所述四个主永磁体和两个长条形辅助永磁体合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭和下导磁轭之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈和外线圈组成；所述内线圈和外线圈为矩形线圈；外线圈的匝数大于内线圈的匝数；所述内线圈的两个有效边和外线圈的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体之间。上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。上所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器和四个切换开关组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连；所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。高精度电磁力控制直线电机，它由初级、次级和两个加强板组成；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭和下导磁轭组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体、四个长条形辅助永磁体和两个块状辅助永磁体组成；所述四个主永磁体采用平行充磁的平板形永磁体；四个主永磁体均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；所述上边主永磁体组固定装设在上导磁轭的下表面上；所述下边主永磁体组固定装设在下导磁轭的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的一个主永磁体的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的一个主永磁体的充磁方向相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的另一个主永磁体的充磁方向相同；上边主永磁体组中的两个主永磁体的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体的极性相反；一个块状辅助永磁体装设在上边主永磁体组中两个主永磁体之间；所述块状辅助永磁体的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体的磁力线方向与上导磁轭中磁力线方向相同；另一个块状辅助永磁体装设在下边主永磁体组中两个主永磁体之间；所述块状辅助永磁体的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体的磁力线方向与下导磁轭中磁力线方向相同；所述四个长条形辅助永磁体均分为两组；一组两个长条形辅助永磁体分别装设在上边主永磁体组的两端；另一组两个长条形辅助永磁体分别装设在下边主永磁体组的两端；装设在上边主永磁体组两端的两个长条形辅助永磁体的充磁方向与装设在上边主永磁体组中两个主永磁体之间的块状辅助永磁体的充磁方向相反；装设在下边主永磁体组两端的两个长条形辅助永磁体的充磁方向与装设在下边主永磁体组中两个主永磁体之间的块状辅助永磁体的充磁方向相反；所述四个主永磁体、两个块状辅助永磁体和四个长条形辅助永磁体合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭和下导磁轭之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈和外线圈组成；所述内线圈和外线圈为矩形线圈；外线圈的匝数大于内线圈的匝数；所述内线圈的两个有效边和外线圈的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体之间。所述加强板采用磁性材料加强板；所述两个加强板分别装设在每个永磁体单元的两端。 上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。 上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器和四个切换开关组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连；所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。高精度电磁力控制直线电机，它包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙； 所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭和下导磁轭组成；所述每个永磁体单元由十二个主永磁体、两个长条形辅助永磁体组成；所述十二个主永磁体采用平行充磁的平板形永磁体；所述十二个主永磁体均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；上边主永磁体组固定设置在上导磁轭的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭的上表面上； 所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中相邻两个主永磁体的极性相反；下边主永磁体组中相邻两个主永磁体的极性相反；上边主永磁体组中的每个主永磁体与下边主永磁体组中相对应的每个主永磁体的极性相同；所述上边主永磁体组中每相邻两个主永磁体之间留有气隙；所述下边主永磁体组中每相邻两个主永磁体之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体分别装设在两个主永磁体组的两端；所述十二个主永磁体和两个长条形辅助永磁体合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭和下导磁轭之间；所述初级为多相电枢绕组；所述多相电枢绕组由五个相互独立的线圈构成；所述五个线圈沿运动方向依次排列在上边永磁体组和下边永磁体组之间；所述五个线圈的匝数由中心线圈向两侧线圈依次递减。上述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。本发明所述直线电机具有在加速度突变或外部扰动的情况下，抗扰动能力强，不易产生振荡和超调的优点。本发明还具备有如下优点1、通过对绕组分段控制，减小了绕组电感，提高了电流控制频响。2、电机加减速、勻速运动以及定位控制，采用不同推力系数的绕组与不同电流大小的驱动控制器，可提高电磁力控制的分辨率，提高系统频响与速度、位置控制精度。3、电机在定位控制时，通过控制相关绕组输出端短路，可提高系统阻尼力，减小调整时间、提高定位精度。4、通过采用多驱动控制器协调控制，可提高控制的灵活性，提高系统响应速度、提高系统控制精度。5、通过对绕组分段控制，可减小绕组铜耗，降低电机温升、提高电机效率。
图1为具体实施方式
一所述高精度电磁力控制直线电机的结构示意图；图2为具体实施方式
五所述高精度电磁力控制直线电机的结构示意图；图3为具体实施方式
九所述高精度电磁力控制直线电机的结构示意图；图4为高精度电磁力控制直线电机系统采用多驱动控制器驱动的结构示意图；图5为高精度电磁力控制直线电机系统采用单驱动控制器驱动的结构示意图；图6为高精度电磁力控制直线电机系统采用多驱动控制器单段驱动的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式所述高精度电磁力控制直线电机包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭1和下导磁轭2组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体3、两个长条形辅助永磁体4组成；所述两个主永磁体2采用平行充磁的平板形永磁体；所述四个主永磁体3均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；
上边主永磁体组固定设置在上导磁轭1的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭2的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的两个主永磁体3的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体3的极性相反；上边主永磁体组中的一个主永磁体3与下边主永磁体组中相对应的一个主永磁体3的极性相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体3与下边主永磁体组中相对应的另一个主永磁体3的极性相同；所述上边主永磁体组中的两个主永磁体3之间留有气隙；所述下边主永磁体组中的两个主永磁体3之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体4分别装设在两个主永磁体组的两端；所述四个主永磁体3和两个长条形辅助永磁体4合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭1和下导磁轭2之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈5和外线圈6组成；所述内线圈5和外线圈6为矩形线圈；外线圈6的匝数大于内线圈5的匝数；所述内线圈5的两个有效边和外线圈6的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体3之间。
具体实施方式
二结合图4说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
一所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器9组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连； 第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
具体实施方式
三结合图5说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
一所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器9和四个切换开关10组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关10分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连；所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。
具体实施方式
四结合图6说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
一所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器9组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器9分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器9的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。
具体实施方式
五结合图2说明本实施方式，本实施方式所述高精度电磁力控制直线电机由初级、次级和两个加强板8组成；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭1和下导磁轭2组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体3、四个长条形辅助永磁体4和两个块状辅助永磁体7组成；所述四个主永磁体3采用平行充磁的平板形永磁体；四个主永磁体3均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；所述上边主永磁体组固定装设在上导磁轭1的下表面上；所述下边主永磁体组固定装设在下导磁轭2的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的一个主永磁体3的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的一个主永磁体3的充磁方向相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体3的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的另一个主永磁体3的充磁方向相同；上边主永磁体组中的两个主永磁体3的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体3的极性相反；一个块状辅助永磁体7装设在上边主永磁体组中两个主永磁体3之间；所述块状辅助永磁体7的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体7的磁力线方向与上导磁轭1中磁力线方向相同；另一个块状辅助永磁体7 装设在下边主永磁体组中两个主永磁体3之间；所述块状辅助永磁体7的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体7的磁力线方向与下导磁轭2中磁力线方向相同；所述四个长条形辅助永磁体4均分为两组；一组两个长条形辅助永磁体4分别装设在上边主永磁体组的两端；另一组长条形辅助永磁体4分别装设在下边主永磁体组的两端；装设在上边主永磁体组两端的两个长条形辅助永磁体4的充磁方向与装设在上边主永磁体组中两个主永磁体3之间的块状辅助永磁体7的充磁方向相反；装设在下边主永磁体组两端的两个条形辅助永磁体4的充磁方向与装设在下边主永磁体组中两个主永磁体3之间的块状辅助永磁体7的充磁方向相反；所述四个主永磁体3、两个块状辅助永磁体7和四个长条形辅助永磁体4合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭1和下导磁轭2之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈5和外线圈6组成；所述内线圈5和外线圈6为矩形线圈；外线圈6的匝数大于内线圈5的匝数；所述内线圈5的两个有效边和外线圈6的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体3之间。所述加强板8采用磁性材料加强板；所述两个加强板8分别装设在每个永磁体单元的两端。
具体实施方式
六结合图4说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
五所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱
10动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器9组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连; 第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
具体实施方式
七结合图5说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
五所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器9和四个切换开关10组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关10分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连；所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。
具体实施方式
八结合图6说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
五所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器9组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器9分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器9的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。
具体实施方式
九结合图3说明本实施方式，本实施方式所述高精度电磁力控制直线电机包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭1和下导磁轭2组成；所述每个永磁体单元由十二个主永磁体3、两个长条形辅助永磁体4组成；所述十二个主永磁体3采用平行充磁的平板形永磁体；所述十二个主永磁体3均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；上边主永磁体组固定设置在上导磁轭1的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭2的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中相邻两个主永磁体3的极性相反；下边主永磁体组中相邻两个主永磁体3的极性相反；上边主永磁体组中的每个主永磁体3与下边主永磁体组中相对应的每个主永磁体3的极性相同；所述上边主永磁体组中每相邻两个主永磁体3之间留有气隙；所述下边主永磁体组中每相邻两个主永磁体3之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体4分别装设在两个主永磁体组的两端；
所述十二个主永磁体3和两个长条形辅助永磁体4合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭1和下导磁轭2之间；所述初级为多相电枢绕组；所述多相电枢绕组由五个相互独立的线圈构成；所述五个线圈沿运动方向依次排列在上边永磁体组和下边永磁体组之间；所述五个线圈的匝数由中心线圈向两侧线圈依次递减。
具体实施方式
十结合图4说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
九所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器9组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连; 第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
具体实施方式
十一结合图5说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
九所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器9和四个切换开关10组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关10分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连；所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。
具体实施方式
十二 结合图6说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式
九所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器9组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器9分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器9的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.高精度电磁力控制直线电机，其特征在于它包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭(1)和下导磁轭( 组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体(3)、两个长条形辅助永磁体(4)组成；所述四个主永磁体C3)均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；上边主永磁体组固定设置在上导磁轭 (1)的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭( 的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的两个主永磁体(3)的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体(3)的极性相反；上边主永磁体组中的一个主永磁体(3)与下边主永磁体组中相对应的一个主永磁体(3)的极性相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体 (3)与下边主永磁体组中相对应的另一个主永磁体(3)的极性相同；所述上边主永磁体组中的两个主永磁体C3)之间留有气隙；所述下边主永磁体组中的两个主永磁体C3)之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体(4)分别装设在两个主永磁体组的两端；所述四个主永磁体( 和两个长条形辅助永磁体(4)合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭(1)和下导磁轭( 之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈(5)和外线圈(6)组成；所述内线圈(5)和外线圈(6)为矩形线圈；外线圈(6)的匝数大于内线圈(5)的匝数；所述内线圈(5)的两个有效边和外线圈(6)的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体C3)之间。
2.如权利要求1所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器(9)组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
3.如权利要求1所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器(9)和四个切换开关(10)组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关(10)分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连; 所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。
4.如权利要求1所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器(9)组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器(9)分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器(9)的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。
5.高精度电磁力控制直线电机，其特征在于它由初级、次级和两个加强板(8)组成；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭(1)和下导磁轭( 组成；所述每个永磁体单元由四个主永磁体(3)、四个长条形辅助永磁体(4)和两个块状辅助永磁体(7)组成；所述四个主永磁体C3)采用平行充磁的平板形永磁体；四个主永磁体( 均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；所述上边主永磁体组固定装设在上导磁轭(1)的下表面上；所述下边主永磁体组固定装设在下导磁轭O)的上表面上； 所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中的一个主永磁体(3)的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的一个主永磁体(3)的充磁方向相同；上边主永磁体组中的另一个主永磁体(3)的充磁方向与位置相对的下边主永磁体组中的另一个主永磁体(3)的充磁方向相同；上边主永磁体组中的两个主永磁体(3)的极性相反；下边主永磁体组中的两个主永磁体(3)的极性相反；一个块状辅助永磁体(7)装设在上边主永磁体组中两个主永磁体C3)之间；所述块状辅助永磁体(7)的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体(7)的磁力线方向与上导磁轭(1)中磁力线方向相同；另一个块状辅助永磁体(7)装设在下边主永磁体组中两个主永磁体( 之间；所述块状辅助永磁体(7)的充磁方向与运动方向相同；所述块状辅助永磁体(7)的磁力线方向与下导磁轭O)中磁力线方向相同；所述四个长条形辅助永磁体(4)均分为两组；一组两个长条形辅助永磁体(4)分别装设在上边主永磁体组的两端；另一组两个长条形辅助永磁体(4)分别装设在下边主永磁体组的两端；装设在上边主永磁体组两端的两个长条形辅助永磁体的充磁方向与装设在上边主永磁体组中两个主永磁体C3)之间的块状辅助永磁体(7)的充磁方向相反；装设在下边主永磁体组两端的两个长条形辅助永磁体的充磁方向与装设在下边主永磁体组中两个主永磁体C3)之间的块状辅助永磁体(7)的充磁方向相反；所述四个主永磁体 (3)、两个块状辅助永磁体(7)和四个长条形辅助永磁体(4)合围成一个矩形永磁体单元； 所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭(1)和下导磁轭( 之间；所述初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；所述电枢绕组由同心的内线圈(5)和外线圈(6)组成；所述内线圈(5)和外线圈 (6)为矩形线圈；外线圈(6)的匝数大于内线圈(5)的匝数；所述内线圈(5)的两个有效边和外线圈(6)的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的两对主永磁体( 之间。所述加强板(8)采用磁性材料加强板；所述两个加强板(8)分别装设在每个永磁体单元的两端。
6.如权利要求5所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器(9)组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
7.如权利要求5所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由驱动控制器(9)和四个切换开关(10)组成；所述驱动控制器的一个控制输出端通过四个切换开关(10)分别与一相电枢绕组的首端、一相电枢绕组的第一抽头、一相电枢绕组的第二抽头和一相电枢绕组的第三抽头相连； 所述驱动控制器的另一个控制输出端与一相电枢绕组的尾端。
8.如权利要求5所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制器(9)组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组分为四段相互独立的绕组段；所述四段绕组段的线径相同；所述四段绕组段的匝数不同；所述每个驱动控制器(9)分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组的一个绕组段上；所述每个驱动控制器(9)的两个控制输出端分别与一个电枢绕组段的首端和尾端相连。
9.高精度电磁力控制直线电机，其特征在于它包括初级和次级；所述初级和次级之间留有气隙；所述次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭(1)和下导磁轭( 组成；所述每个永磁体单元由十二个主永磁体(3)、两个长条形辅助永磁体(4)组成；所述十二个主永磁体( 采用平行充磁的平板形永磁体；所述十二个主永磁体( 均分为上边主永磁体组和下边主永磁体组；上边主永磁体组固定设置在上导磁轭(1)的下表面上；下边主永磁体组固定设置在下导磁轭O)的上表面上；所述两个主永磁体组的装设位置相互对应；上边主永磁体组中相邻两个主永磁体(3)的极性相反；下边主永磁体组中相邻两个主永磁体 (3)的极性相反；上边主永磁体组中的每个主永磁体C3)与下边主永磁体组中相对应的每个主永磁体(3)的极性相同；所述上边主永磁体组中每相邻两个主永磁体( 之间留有气隙；所述下边主永磁体组中每相邻两个主永磁体C3)之间留有气隙；所述两个长条形辅助永磁体(4)分别装设在两个主永磁体组的两端；所述十二个主永磁体( 和两个长条形辅助永磁体(4)合围成一个矩形永磁体单元；所述相邻两个永磁体单元之间的极性相反；所述多个永磁体单元沿运动方向相间设置在上导磁轭(1)和下导磁轭( 之间；所述初级为多相电枢绕组；所述多相电枢绕组由五个相互独立的线圈构成；所述五个线圈沿运动方向依次排列在上边永磁体组和下边永磁体组之间；所述五个线圈的匝数由中心线圈向两侧线圈依次递减。
10.如权利要求9所述高精度电磁力控制直线电机的控制系统，其特征在于它由高精度电磁力控制直线电机和多个相同的驱动控制单元组成；所述高精度电磁力控制直线电机初级的每相电枢绕组引出三个抽头；所述每个驱动控制单元分别对应地装设在所述直线电机初级的一相电枢绕组上；所述每个驱动控制单元由四个驱动控制器(9)组成；所述第一驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的首端和尾端相连；第二驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第一抽头和尾端相连；第三驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第二抽头和尾端相连；第四驱动控制器的两个控制输出端分别与一相电枢绕组的第三抽头和尾端相连。
全文摘要
高精度电磁力控制直线电机及其控制系统。它涉及一种直线电机及其控制系统。它为解决传统直线电机加减速时需要大的驱动力与匀速运动或定位控制时需要小驱动力、高分辨率之间的矛盾，以及电机在加速度突变或外部扰动的情况下，抗扰动能力弱，易产生振荡和超调的问题而提出的。初级和次级之间留有气隙；次级由多个相同结构的永磁体单元、上导磁轭和下导磁轭组成；初级为多相电枢绕组；每相电枢绕组由多个线圈串联构成；内线圈、外线圈的两个有效边分别位于永磁体单元内相对设置的主永磁体之间。电机系统由直线电机和多个驱动控制单元组成；所述直线电机具有在加速度突变或外部扰动的情况下，抗扰动能力强，不易产生振荡和超调的优点。
文档编号H02K41/02GK102158040SQ201110074159
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘奉海, 寇宝泉, 李立毅, 潘东华 申请人:哈尔滨工业大学