專利名稱：一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，屬于直線電動機技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的直線運動電機技術(shù)由于要用機械裝置把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，因此造成過程中摩擦損耗，行程受限，發(fā)展受限。盡管當前世界先進的交直流伺服系統(tǒng)性能已大有改進，但由于受到傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)進給傳動方式限制，其有關伺服性能指標難以突破提高。直線電動機直接驅(qū)動方式取消了源動カ和工作臺部件之間的一切中間傳動環(huán)節(jié)，使得機床進給傳動鏈的長度為零，所以這種傳動方式也稱為“直接驅(qū)動”或“零傳動”方式。直線電機技術(shù)發(fā)展很快，應用越來越廣，但是其本身也還存在一些問題，尤其是圓筒型直線電機，由 于其氣隙均勻難以保持，磁路開端引起的邊緣效應，復雜的裝置又容易導致散熱效果較差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有圓筒型直線電機由于其氣隙均勻難以保持，磁路開端引起的邊緣效應，復雜的裝置又容易導致散熱效果較差的問題，進而提供一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和定子之間設有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機殼組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、ー對支撐軸承，所述滾珠絲杠與機殼之間分別設有ー對支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接，軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈緊配合連接。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，軸承內(nèi)圈同時旋轉(zhuǎn)，同時帶動滾珠絲杠內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)和軸向進給運動。本發(fā)明的無刷直流直線電動機體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號；無刷直流直線電動機的高效區(qū)域大，功率和轉(zhuǎn)矩密度高，功率因數(shù)(COScl))接近1，系統(tǒng)效率>90%，無刷直流直線電動機在任何情況下轉(zhuǎn)子都是同步運行，交流變頻電機是變頻調(diào)速，無刷直流直線電動機是調(diào)速變頻，無刷直流直線電動機在同步轉(zhuǎn)速下運行，轉(zhuǎn)子既無銅耗又無鐵耗；無刷直流直線電動機具有低電壓特性好、轉(zhuǎn)矩過載特性強、啟動轉(zhuǎn)矩大(堵轉(zhuǎn)特性)、啟動電流小等優(yōu)點；無刷直流直線電動機因為具有直流有刷電機的特性，同時驅(qū)動器也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，無刷直流直線電動機的運轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好，由于無刷直流直線電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失歩。無刷直流直線電動機具有的寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點，采用無刷直流電機替換傳統(tǒng)的電勵磁電機可以很好地與滾珠絲杠的優(yōu)勢相結(jié)合?？梢詫崿F(xiàn)小體積和大容量的作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣隙均勻、散熱效果好，啟動運行停止快速靈敏自如，特別適用于自動鉆孔機、電動式螺絲刀等場合。配合電機位置傳感器，采用霍爾元件或旋轉(zhuǎn)變壓器則可以提高控制精度，可以實現(xiàn)ー些小型機床或電動工具的高精度直線進給功能。


圖I為本發(fā)明轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機的結(jié)構(gòu)示意 圖2為電機定子沖片 圖3為電機轉(zhuǎn)子截面 圖4為電機轉(zhuǎn)子軛結(jié)構(gòu)示意 圖5為霍爾埋放齒內(nèi)意圖；
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步的詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。如圖f圖5所示，本實施例所涉及的一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，包括轉(zhuǎn)子I和定子2，所述轉(zhuǎn)子I和定子2之間設有氣隙11 ;所述轉(zhuǎn)子I呈圓筒形，轉(zhuǎn)子I由轉(zhuǎn)子磁鋼8和轉(zhuǎn)子軛9組成，轉(zhuǎn)子磁鋼8設置在轉(zhuǎn)子軛9的外部；所述定子2由定子沖片3和機殼10組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠4、絲杠螺母5、和支撐軸承6，所述滾珠絲杠4與機殼10之間分別設有支撐軸承6，絲杠螺母5固定在轉(zhuǎn)子軛9內(nèi)，滾珠絲杠4與絲杠螺母5螺紋連接，支撐軸承6的內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈螺母5緊配合連接。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，支撐軸承內(nèi)圈同時旋轉(zhuǎn)，同時帶動滾珠絲杠內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)和軸向進給運動。圖5中為節(jié)約軸向空間將霍爾埋入定子齒內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)子磁鋼8為釹鐵棚材料，采用表貼式粘結(jié)在轉(zhuǎn)子軛9的表面上。所述轉(zhuǎn)子I的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子I的內(nèi)表面與絲杠螺母5相連接。所述轉(zhuǎn)子軛9為環(huán)形硅鋼片疊成的鉄心。所述轉(zhuǎn)子I與定子2之間的氣隙11均勻分布。所述氣隙11的長度為O. 3^0. 5mm。所述定子2由鋼板焊接而成，定子槽為梯形槽，槽內(nèi)為電樞繞組。所述繞組為雙層分數(shù)槽集中繞組。還包括定子霍爾元件13，所述定子霍爾元件13埋放在定子齒14內(nèi)。所述ー對支撐軸承6，目的是可以承受較大軸向力。滾珠絲杠4做直線運動的速度由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和絲杠導程決定，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為N，導程為I，一般滾珠絲杠中的導程即為螺距P，則絲杠的運動的速度V為
V = px N
對于額定功率為Pn的電機轉(zhuǎn)速為
上式中的τ為電機額定負載下的轉(zhuǎn)矩，電機在勻速運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩可由下式計算
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和定子之間設有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機殼組成；其特征在于，還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、一對支撐軸承，所述滾珠絲杠與機殼之間分別設有支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接，一對支撐軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈緊配合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁鋼為釹鐵棚材料，采用表貼式粘結(jié)在轉(zhuǎn)子軛的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面與絲杠螺母相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軛為環(huán)形硅鋼片疊成的鐵心。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述氣隙的長度為O. 3^0. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述定子由鋼板焊接而成，定子槽為梯形槽，槽內(nèi)為電樞繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述繞組為雙層分數(shù)槽集中繞組。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，還包括定子霍爾元件，所述定子霍爾元件埋放在定子齒內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，其特征在于，所述軸承內(nèi)圈與絲杠外圈為基孔制連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流直線電動機，屬于直流直線電動機技術(shù)領域。本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機殼組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、支撐軸承，所述滾珠絲杠與機殼之間分別設有一對支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣隙均勻、散熱效果好，啟動運行停止快速靈敏自如，特別適用于自動鉆孔機、電動式螺絲刀等小型機床或電動工具的高精度直線進給功能場合。
文檔編號H02K1/16GK102820730SQ20121034838
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者尚靜, 王劍飛, 江善林, 王冰弟 申請人:哈爾濱工業(yè)大學