端盖8通过第一螺钉11和第二螺钉16与采用铝合金材料的左端盖10相连。
[0034]图4是控制电路框图，从图中可以看出，系统的控制电路共分两路，一路是输入给定电流信号与电流传感器反馈信号相比较形成控制信号，此信号经放大器处理后再经极性鉴别电路形成励磁、消磁两种电流信号(即电信号电路)，励磁信号输入到PWM控制电路中，消磁信号则输入到门电路。另一路是利用D触发器形成如图4所示的四种不同相位波形触发信号，四路触发信号各自与消磁信号共同通过门电路来产生控制分割绕组线圈循环工作的控制信号(即触发信号电路)。同时，绕组线圈的控制电流主要是由PWM控制电路驱动，通过PWM控制电路控制输出信号的占空比来调节输出电流。PWM控制电路将处理后的信号传递给驱动电路，驱动电路进而控制直线电机运行。
[0035]对于每组绕组线圈的控制方式，主要是利用D触发器输出的循环工作信号来控制绕组线圈的运行，电流大小的调节主要采用脉宽调制(PWM)方式进行控制，即通过控制输出信号的占空比来控制电流的大小。
[0036]本实施例中绕组线圈工作方式如图5所示，图中四条波形图分别表示一组分割线圈中4个绕组线圈的工作波形。可以看出，这4个绕组线圈的工作周期都存在一定的相位差，脉冲的循环出现就能控制绕组线圈电流大小。具体实现方式是利用回路中加入D触发器，以输出4个不同的触发信号来控制与控制信号相连的控制门，从而达到输出不同控制电流信号的目的。
[0037]本实施中实现高速响应的核心是控制电路，以便对控制信号进行整形、运算和功率放大。本实施中，放大器可对初始电流的幅值进行调动；放大器的输出电流含有一定频率和幅值的颤振电流，减少了滞环的影响；对阶跃信号能自动产生速率可调的斜坡信号，减小了过渡过程的冲击。此外本实施例中放大器的零点漂移较小。
[0038]本实用新型还提供一种上述高响应直线电机的控制方法，包括:
[0039]当启动电机时，控制电路对绕组线圈按控制要求给定电流进行励磁，每个绕组线圈通入同向电流，且根据绕组位置，其电流大小可各异，这样载流线圈的总安匝数将叠加，启动时峰值电磁力的大大增加，产生较大的推力；
[0040]当关闭电机时，部分控制电路控制绕组线圈以通入反向大电流，以增加瞬时反向加速度，控制直线电机的快速和精确回位或定位。
[0041]综上所述，本实用新型所述的高响应直线电机采用各自独立的三组绕组线圈或者五组绕组线圈，每个绕组线圈分别与一路控制电路连接，对各绕组线圈按控制要求给定电流进行励磁，直线电机启动时，每个绕组线圈通入同向电流，且根据绕组位置，其电流大小可各异，这样载流线圈的总安匝数将叠加，这样使得启动时峰值电磁力大大增加，可产生较大的推力；停止时，控制部分绕组线圈通入反向大电流，以增加瞬时反向加速度，从而实现直线电机的快速和精确回位或定位，有利于提升直线电机的响应速度。
[0042]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种高响应直线电机，其特征在于，包括左端盖、与左端盖连接的右端盖、设于左端盖与右端盖间且与左端盖连接的中端盖； 所述右端盖内设有若干片呈环形分布的瓦型永磁体，每片瓦型永磁体内设有铁芯，所述铁芯连接右端盖，铁芯与瓦型永磁体间设有载流线圈，载流线圈缠绕在绕线筒上，所述绕线筒的中心设有一端伸出左端盖的输出轴； 所述载流线圈为各自独立的三组绕组线圈或五组绕组线圈，每个绕组线圈分别与一路控制电路连接； 所述控制电路包括电信号电路和触发信号电路； 所述电信号电路用于比较输入给定电流信号与电流传感器反馈信号，并形成控制信号，此信号再经极性鉴别形成励磁信号、消磁信号两种电流信号； 所述触发信号电路用于根据输入的脉冲振荡信号形成四种不同相位波形触发信号，并利用这四路触发信号通过门电路来产生控制分割绕组线圈循环工作的控制信号。
2.根据权利要求1所述的高响应直线电机，其特征在于，所述右端盖上方安装有接线插座。
3.根据权利要求1所述的高响应直线电机，其特征在于，所述绕线筒通过定位销、垫片和螺母固定于输出轴，并经由一导向销支撑于铁芯与瓦型永磁体间。
4.根据权利要求1所述的高响应直线电机，其特征在于，所述中端盖材料采用白铜。
5.根据权利要求1所述的高响应直线电机，其特征在于，所述电信号电路包括放大器和极性鉴别电路。
6.根据权利要求5所述的高响应直线电机，其特征在于，所述放大器用于对初始电流的幅值进行调动，放大器的输出电流含有一定频率和幅值的颤振电流，并对阶跃信号自动产生速率可调的斜坡信号。
7.根据权利要求1所述的高响应直线电机，其特征在于，所述触发信号电路包括D触发器和PWM控制电路。
【专利摘要】本实用新型提供一种高响应直线电机，包括左端盖、中端盖及右端盖，右端盖内设有若干片环形分布的瓦型永磁体，铁芯与瓦型永磁体间安装有载流线圈，载流线圈缠绕在绕线筒上，绕线筒与输出轴相连。在输入信号加载到载流线圈后，载流线圈在恒定磁场中受到电磁力作用，从而带动输出轴产生往复直线运动。本实用新型采用各自独立的三组绕组线圈或者五组绕组线圈，每个绕组线圈分别与一路控制电路连接，对各绕组线圈按控制要求给定电流进行励磁，直线电机启动时，每个绕组线圈通入同向电流，且根据绕组位置，其电流大小可各异，这样载流线圈的总安匝数将叠加，使得启动时峰值电磁力大大增加，产生较大的推力；停止时，控制部分绕组线圈通入反向大电流，以增加瞬时反向加速度，实现直线电机的快速和精确回位或定位，提升了直线电机的响应速度。
【IPC分类】H02K41-02, H02P25-06
【公开号】CN204517631
【申请号】CN201520271732
【发明人】张弓, 王卫军, 陈贤帅, 梁济民, 罗良维
【申请人】广州中国科学院先进技术研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月28日