專利名稱：轉(zhuǎn)軸呈通孔狀的全數(shù)控直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種結(jié)構(gòu)新穎的動力機(jī)械，確切地說，涉及一種轉(zhuǎn)軸呈通孔狀的全數(shù)控直線電機(jī)。
在傳動裝置中，經(jīng)常需要把電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的低速大力矩直線運動?，F(xiàn)在，實現(xiàn)直線位移的機(jī)械傳動裝置以油缸、作用筒最為普遍。這種裝置本身結(jié)構(gòu)比較簡單，但是為其配套的系統(tǒng)裝置也相當(dāng)龐雜繁鎖，需要有油泵、油箱，各種控制閥和管路，還有功率增益、行程控制和狀態(tài)反饋等裝置；而且，還只是模擬狀態(tài)的控制方式，不能直接實現(xiàn)計算機(jī)數(shù)字控制。再者，輸出力矩較小，占用空間(整個液壓系統(tǒng)配置)很大，平時的維護(hù)管理工作也較繁重。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的全數(shù)控直線電機(jī)。
本實用新型是由圓筒形稀土永磁材料作轉(zhuǎn)子的數(shù)控全速同步電機(jī)，與該電機(jī)同軸安裝并連接成一個整體的諧波減速器以及電機(jī)的數(shù)控驅(qū)動裝置構(gòu)成的；其中該電機(jī)的轉(zhuǎn)軸呈通孔狀，并與諧波減速器的波發(fā)生器緊固成一體，在該諧波減速器的輸出軸內(nèi)腔嵌固裝有中空的內(nèi)螺紋芯套，該內(nèi)螺紋芯套與驅(qū)動對象的絲杠組成螺旋式直線運動付，在稀土同步電機(jī)的定子線圈端口外接有可變頻逆變電源，有對可變頻逆變電源進(jìn)行控制的，并可以與其他設(shè)備共有的可編程控制器。
本實用新型是一種集功率電機(jī)、減速器和伺服系統(tǒng)于一體的高性能直線電機(jī)，也是申請人在其原有的專利“數(shù)控全速稀土同步電機(jī)”(專利號CN91203427.0)和專利申請“全數(shù)控電力拖動系統(tǒng)”(專利申請?zhí)朇N92100001.4)基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造。
本實用新型是以圓筒形的數(shù)控全速稀土同步電機(jī)作為動力機(jī)，以與電機(jī)做成一個整體的，也為圓筒形的諧波減速器作為減速裝置，再輔以能對電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、扭矩和行程進(jìn)行全矢量實時控制的數(shù)控程序裝置構(gòu)成的。本實用新型的三個組成部分結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、技術(shù)先進(jìn)，是一項甚有發(fā)展前景的機(jī)電一體化實時控制新型設(shè)備。由于諧波減速器減速比大，扭矩大，體積小，可以實現(xiàn)全封閉傳動，尤其是其結(jié)構(gòu)特征允許將中心輸出軸作成中空的，可以與也把轉(zhuǎn)軸做成中空的圓筒形電機(jī)結(jié)構(gòu)匹配，這樣在減速器的輸出軸內(nèi)孔可以嵌套安裝一個用錫青銅或其他耐磨材料制成的內(nèi)螺紋芯套，由此內(nèi)螺紋芯套的旋轉(zhuǎn)使得與其嚙合的驅(qū)動對象的絲杠轉(zhuǎn)動，而使驅(qū)動對象作直線位移。由于本實用新型為圓筒形結(jié)構(gòu)，可以嵌套安裝在驅(qū)動對象的絲杠上，使得機(jī)械傳動的整體結(jié)構(gòu)大為簡化，其所占據(jù)的執(zhí)行機(jī)械的使用空間和重量減小。特別是本實用新型用數(shù)字信號指令控制電機(jī)運動的各要素，從而可以精確控制其輸出的直線位移量，尤其適用航空機(jī)載裝置中取代各種電液伺服系統(tǒng)的作用筒或油缸。本實用新型也可用于地面裝備中的各種線位移機(jī)構(gòu)，如各種閥門、水庫水閘的啟閉機(jī)械，螺旋式起重裝置等。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖中電機(jī)外殼1、定子線圈2、用稀土材料永磁體制成的轉(zhuǎn)子3和中空的轉(zhuǎn)子軸4，電機(jī)端蓋5構(gòu)成本實用新型的電力與機(jī)械動力轉(zhuǎn)換部分。由于轉(zhuǎn)軸4的外緣固裝有稀土永磁轉(zhuǎn)子3。當(dāng)在定子線圈2中通入交變電流時，該交變電流就產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，此旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的永磁場相互作用，帶動轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生輸出扭矩。由于轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度與交變電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度相同，故該電機(jī)是以同步方式工作的。電機(jī)左側(cè)與其同軸緊貼安裝的是由諧波發(fā)生器6、諧波滾柱軸承7、柔輪8，相當(dāng)于剛輪及輸出構(gòu)件的中空內(nèi)螺紋芯套9及其外殼10，軸承端蓋11構(gòu)成的諧波減速器。其中諧波發(fā)生器6與電機(jī)的通孔轉(zhuǎn)軸4緊固成一體，轉(zhuǎn)軸4的輸出扭矩籍此帶動諧波發(fā)生器6一起同步旋轉(zhuǎn)。而諧波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動，強迫柔輪8產(chǎn)生對稱和諧的波動變形，使其與作為剛輪輸出軸的內(nèi)螺紋芯套9發(fā)生相對位移而起到減速增力的旋轉(zhuǎn)傳動目的。內(nèi)螺紋芯套9與驅(qū)動對象的絲杠12構(gòu)成螺旋式直線運動付。芯套9的轉(zhuǎn)動通過絲杠12的傳遞就可以實現(xiàn)驅(qū)動對象的直線位移。本實用新型是一種標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)控動力機(jī)械，而它所驅(qū)動的工作機(jī)械的絲杠卻是各不相同的。為了使它們兩者適配，可以把內(nèi)螺紋芯套9制成若干種不同規(guī)格的選配件，以滿足不同用戶的需求。內(nèi)螺紋芯套與絲杠之間可以采用普通螺母、絲杠結(jié)構(gòu)，也可以采用滾珠絲杠－螺母結(jié)構(gòu)或靜壓絲杠－螺母結(jié)構(gòu)。本實用新型可以象普通電機(jī)一樣，采用法蘭盤13固定，也可以采用普通機(jī)架14固裝，視工作機(jī)械情況而定。
本實用新型采用可變頻逆變電源15給定子線圈2饋電，可變頻逆變電源15在可編程控制器16的數(shù)字指令控制下把普通工頻交流電或直流電轉(zhuǎn)換成頻率和相位都可變的交流電輸出，它可以通過被控改變輸出電流的頻率和相位關(guān)系，以控制改變轉(zhuǎn)軸4的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，通過改變輸出電流的大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸4的輸出扭矩，從而控制其工況，并通過對其輸出電流頻率積分來實現(xiàn)對本實用新型直線位移的行程長短的控制。這種全數(shù)控電力拖動裝置可以取消常規(guī)的反饋和增益裝置，直接采用數(shù)字信號指令，精度高，工作可靠，操作方便，能對驅(qū)動的工作機(jī)械實現(xiàn)速度、加速度、方向、行程等全矢量的實時控制，且裝置的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換效率高，可以滿足各種直線位移的工作機(jī)械運動需求。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)軸呈通孔狀的全數(shù)控直線電機(jī)，包括有電機(jī)、減速器和驅(qū)動控制裝置，其特征在于該裝置是由圓筒形稀土永磁材料作轉(zhuǎn)子的數(shù)控全速同步電機(jī)、與該電機(jī)同軸安裝并連接成一個整體的諧波減速器以及電機(jī)的數(shù)控驅(qū)動裝置構(gòu)成的；其中該電機(jī)的轉(zhuǎn)軸呈通孔狀并與諧波減速器的波發(fā)生器緊固成一體，在該諧波減速器的輸出軸內(nèi)腔嵌固裝有中空的內(nèi)螺紋芯套，該內(nèi)螺紋芯體與驅(qū)動對象的絲杠組成螺旋式直線運動付；在稀土同步電機(jī)的定子線圈端口外接有可變頻逆變電源，有對可變頻逆變電源進(jìn)行控制的，并可以和其他設(shè)備共有的可編程控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)控直線電機(jī)，其特征在于諧波減速器輸出軸內(nèi)腔嵌固的內(nèi)螺紋芯套可以制成不同規(guī)格的選配件，以適應(yīng)驅(qū)動對象的不同絲杠。
專利摘要一種轉(zhuǎn)軸呈通孔狀的全數(shù)控直線電機(jī)，是由圓筒形稀土永磁全速同步電機(jī)，與該電機(jī)同軸安裝并連接成一個整體的諧波減速器以及電機(jī)的數(shù)控驅(qū)動裝置構(gòu)成的。呈通孔狀的電機(jī)轉(zhuǎn)軸與諧波發(fā)生器緊固成一體，而在減速器輸出軸內(nèi)腔嵌固有中空的內(nèi)螺紋芯套，該內(nèi)螺紋芯套與驅(qū)動對象的絲杠構(gòu)成螺旋式直線運動副。稀土同步電機(jī)的定子線圈則由受可編程控制器控制的可變頻逆變電源對其饋電，以實現(xiàn)對本實用新型的運動參數(shù)實時控制。
文檔編號H02P7/00GK2148431SQ9321035
公開日1993年12月1日 申請日期1993年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠