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专利名称：集成绕组结构直线电磁阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成绕组结构直线电磁阻尼器，属于电机技术领域。
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，针对系统需求研制开发或购买的直线电机性能以及特性是否满足要求，如何对直线电机系统性能做出正确、客观的评价，都需要有成熟的直线电机系统测试设备来完成。已有的直线电机推力加载测试装置如图11所示，该装置由系统平台、直线电机的动子、直线电机的定子、滑轮、传动绳以及砝码组成。通过滑轮和传动绳，把砝码的自身重量加到直线电机的动子上，形成单方向的拉力加载到直线电机上。不断增加砝码的重量，当直线电机开始勻速运动时，直线电机的制动力等于砝码的重量，既而获得直线电机的最大静态力。但是，该加载测试装置存在如下缺点(1)测试加载推力时，只能进行单方向、单程测量，不适合短行程直线电机测试；( 加载力不能连续变化，只能通过添加或减少砝码来改变负载；C3)系统采用传动绳，加载时产生形变，运动时会产生较大的推力扰动，从而影响加载精度；(4)只能静态加载，无法进行动态加载测试。

发明内容
本发明的目的是解决现有直线电机推力加载测试装置只能单方向单程测量，并且加载力不能连续变化的问题，提供一种集成绕组结构直线电磁阻尼器。本发明所述集成绕组结构直线电磁阻尼器的第一种技术方案为它包括初级和次级，初级包括电枢铁心和单元绕组，电枢铁心由k个铁心单元组成，k为正整数，每个铁心单元由长齿、短齿、短垂直磁轭段、水平磁轭段和长垂直磁轭段组成，长齿和短齿位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿的上段侧面与短垂直磁轭段的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段的上端面与水平磁轭段的一端固定连接，水平磁轭段的另一端与长垂直磁轭段的上端面固定连接，长垂直磁轭段的下端面与短齿上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段与短齿的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元为相互翻转180°方位设置，k个铁心单元在运动方向上叠加排列形成两个齿孔和一个组合齿槽，单元绕组中的每个线圈均穿过所述两个齿孔；次级由阻尼板和基板组成，阻尼板沿与运动方向垂直截面为倒T型，阻尼板的下端面与基板的上端面固定连接，阻尼板的T型的垂直段位于组合齿槽内。本发明所述集成绕组结构直线电磁阻尼器的第二种技术方案为它包括两个初级和两个次级，每个初级包括电枢铁心和单元绕组，电枢铁心由k个铁心单元组成，k为正整数，每个铁心单元由长齿、短齿、短垂直磁轭段、水平磁轭段和长垂直磁轭段组成，长齿和短齿位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿的上段侧面与短垂直磁轭段的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段的上端面与水平磁轭段的一端固定连接，水平磁轭段的另一端与长垂直磁轭段的上端面固定连接，长垂直磁轭段的下端面与短齿上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段与短齿的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元为相互翻转180°方位设置，k个铁心单元在运动方向上叠加排列形成两个齿孔和一个组合齿槽，单元绕组中的每个线圈均穿过所述两个齿孔；每个次级由阻尼板和基板组成，阻尼板沿与运动方向垂直截面为倒T型，阻尼板的下端面与基板的上端面固定连接，阻尼板的T型的垂直段位于组合齿槽内；两个初级相并联连接，并且两个初级中相邻的两个铁心单元的长齿和长齿固定连接，或者短齿和短齿固定连接；两个次级相并联连接。本发明的优点是本发明为直线电机提供了与动子运动方向相反的制动力，能够实现对直线电机推力的双向测试；本发明的加载力可以在直线电机运动过程中连续调节， 从根本上消除了加载力波动，提高了对直线电机的测试精度；本发明装置结构简单、功率密度高、损耗小、成本低、操作方便、可靠性高。


图1为实施方式一的结构示意图；图2为实施方式二的结构示意图；图3为实施方式二的相邻铁心单元的一个铁心单元的设置方位示意图；图4为实施方式二的相邻铁心单元的另一个铁心单元的设置方位示意图；图5为实施方式一或二沿运动方向的结构示意图；图6为实施方式三的结构示意图；图7为实施方式三的两个初级上两个相并联的铁心单元并联后的结构示意图；图8为与图7相间隔设置的两个相并联的铁心单元的结构示意图；图9为实施方式五所述由高电导率材料层与高磁导率材料层复合制成的阻尼板的结构示意图；图10为实施方式七所述基板的结构示意图；图11为已有的直线电机推力加载测试装置的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，它括初级和次级，初级包括电枢铁心和单元绕组2-1，电枢铁心由k个铁心单元2-2组成，k为正整数，每个铁心单元2-2由长齿2-21、短齿2_22、短垂直磁轭段2_23、水平磁轭段和长垂直磁轭段2-25组成，长齿2-21和短齿2-22位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿 2-21的上段侧面与短垂直磁轭段2-23的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段2-23的上端面与水平磁轭段2-M的一端固定连接，水平磁轭段2-M的另一端与长垂直磁轭段2-25的上端面固定连接，长垂直磁轭段2-25的下端面与短齿2-22上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段2-25与短齿2-22的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元2-2沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元2-2为相互翻转 180°方位设置，k个铁心单元2-2在运动方向上叠加排列形成两个齿孔2-3和一个组合齿槽，单元绕组2-1中的每个线圈均穿过所述两个齿孔2-3 ；次级由阻尼板1-1和基板1-2组成，阻尼板1-1沿与运动方向垂直截面为倒T型， 阻尼板1-1的下端面与基板1-2的上端面固定连接，阻尼板1-1的T型的垂直段位于组合齿槽内。本实施方式所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器无永磁体，为电励磁的集成绕组结构直线电磁阻尼器。
具体实施方式
二 下面结合图2至图5说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，本实施方式还包括k个永磁体3，每个铁心单元2-2的长齿2-21和短齿 2-22之间固定有一块永磁体3，并且该永磁体3位于短齿2-22的上半部，相邻铁心单元2_2 的永磁体3的充磁方向相反，所述永磁体3的充磁方向垂直于长齿2-21的齿高方向。本实施方式所述的永磁体3为平板形永磁体。本实施方式可采用10个铁心单元 2-2与10块永磁体3。
具体实施方式
三下面结合图6至图8说明本实施方式，本实施方式所述集成绕组结构直线电磁阻尼器，它包括两个初级和两个次级，每个初级包括电枢铁心和单元绕组2-1，电枢铁心由k个铁心单元2-2组成，k为正整数，每个铁心单元2-2由长齿2-21、短齿2_22、短垂直磁轭段2_23、水平磁轭段和长垂直磁轭段2-25组成，长齿2-21和短齿2-22位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿 2-21的上段侧面与短垂直磁轭段2-23的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段2-23的上端面与水平磁轭段2-M的一端固定连接，水平磁轭段2-M的另一端与长垂直磁轭段2-25的上端面固定连接，长垂直磁轭段2-25的下端面与短齿2-22上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段2-25与短齿2-22的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元2-2沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元2-2为相互翻转 180°方位设置，k个铁心单元2-2在运动方向上叠加排列形成两个齿孔2-3和一个组合齿槽，单元绕组2-1中的每个线圈均穿过所述两个齿孔2-3 ；每个次级由阻尼板1-1和基板1-2组成，阻尼板1-1沿与运动方向垂直截面为倒 T型，阻尼板1-1的下端面与基板1-2的上端面固定连接，阻尼板1-1的T型的垂直段位于组合齿槽内；
两个初级相并联连接，并且两个初级中相邻的两个铁心单元2-2的长齿2-21和长齿2-21固定连接，或者短齿2-22和短齿2-22固定连接；两个次级相并联连接。本实施方式所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器无永磁体，为电励磁的集成绕组结构直线电磁阻尼器。本实施方式采用了两个初级和两个次级，本发明所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器还可以采用多次级、多初级的并联结构，以提高电磁阻尼力。本实施方式中两个初级相并联为分别将两个初级的相对应的铁心单元相并联形成具有左右对称结构的复合铁心单元。
具体实施方式
四本实施方式为对实施方式三的进一步说明，本实施方式的每个初级还包括k个永磁体3，每个铁心单元2-2的长齿2-21和短齿2-22之间形成的单元齿槽2-4的上段设置一个永磁体3，相邻单元齿槽2-4内的永磁体3的充磁方向相反，所述永磁体3的充磁方向垂直于长齿2-21的齿高方向；两个初级上每两个相并联的铁心单元2-2 的两个单元齿槽2-4内的永磁体3的充磁方向相反。 本实施方式所述的永磁体3为平板形永磁体。
具体实施方式
五下面结合图9说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、 二、三或四的进一步说明，所述阻尼板1-1由导电材料制成，或者阻尼板1-1由导电材料层与导磁材料层复合制成，该阻尼板1-1的气隙侧表面层为导电材料层。所述阻尼板1-1由高电导率材料制成，或者阻尼板1-1由高电导率材料层与高磁导率材料层复合制成，阻尼板1-1的气隙侧表面层为高电导率材料层。
具体实施方式
六本实施方式为对实施方式一、二、三、四或五的进一步说明，本实施方式所述长齿2-21和短齿2-22的底端面与阻尼板1-1的上表面平行，长齿2-21和短齿 2-22的底端面与阻尼板1-1的上表面之间为气隙。本实施方式所述的阻尼板1-1可采用高电导率材料层与高磁导率材料层复合制成，阻尼板1-1的气隙侧表面层为高电导率材料层。
具体实施方式
七下面结合图10说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、 二、三、四、五或六的进一步说明，所述基板1-2上沿运动方向开有相互平行的冷却液通道 1-21。本实施方式在次级上采用了液体冷却结构。
具体实施方式
八本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步说明，所述阻尼板1-1的T型的垂直段的两个侧面与长齿2-21和短齿2-22的内侧面平行。本实施方式所述阻尼板1-1可为采用铜或铝制成的薄板状体。
具体实施方式
九本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六、七或八的进一步说明，所述直线电磁阻尼器为动初级结构或者动次级结构。
具体实施方式
十本实施方式为对实施方式五的进一步说明，所述导电材料为铜或铝。
权利要求
1.一种集成绕组结构直线电磁阻尼器，它包括初级和次级，其特征在于初级包括电枢铁心和单元绕组(2-1)，电枢铁心由k个铁心单元(2- 组成，k为正整数，每个铁心单元0-2)由长齿(2-21)、短齿(2-22)、短垂直磁轭段(2-23)、水平磁轭段 (2-24)和长垂直磁轭段0-2 组成，长齿0-21)和短齿0-2 位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿 (2-21)的上段侧面与短垂直磁轭段的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段0-23)的上端面与水平磁轭段0-24)的一端固定连接，水平磁轭段0-24)的另一端与长垂直磁轭段0-2 的上端面固定连接，长垂直磁轭段0-2 的下端面与短齿0-2 上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段0-2 与短齿0-2 的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元0-2)沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元0-2)为相互翻转 180°方位设置，k个铁心单元(2- 在运动方向上叠加排列形成两个齿孔(2- 和一个组合齿槽，单元绕组中的每个线圈均穿过所述两个齿孔0-3)；次级由阻尼板(1-1)和基板(1-2)组成，阻尼板(1-1)沿与运动方向垂直截面为倒T 型，阻尼板(1-1)的下端面与基板(1-2)的上端面固定连接，阻尼板(1-1)的T型的垂直段位于组合齿槽内。
2.根据权利要求1所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于它还包括k个永磁体(3)，每个铁心单元(2- 的长齿0-21)和短齿0-2 之间固定有一块永磁体(3)， 并且该永磁体( 位于短齿0-2 的上半部，相邻铁心单元0-2)的永磁体(3)的充磁方向相反，所述永磁体(3)的充磁方向垂直于长齿0-21)的齿高方向。
3.一种集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于它包括两个初级和两个次级， 每个初级包括电枢铁心和单元绕组0-1)，电枢铁心由k个铁心单元(2- 组成，k为正整数，每个铁心单元0-2)由长齿(2-21)、短齿(2-22)、短垂直磁轭段(2-23)、水平磁轭段 (2-24)和长垂直磁轭段0-2 组成，长齿0-21)和短齿0-2 位于同一个平面内，并且所述平面与运动方向垂直，长齿 (2-21)的上段侧面与短垂直磁轭段的下段侧面固定连接，短垂直磁轭段0-23)的上端面与水平磁轭段0-24)的一端固定连接，水平磁轭段0-24)的另一端与长垂直磁轭段0-2 的上端面固定连接，长垂直磁轭段0-2 的下端面与短齿0-2 上端面的外侧固定连接，并且长垂直磁轭段0-2 与短齿0-2 的外侧面位于同一垂直面上；k个铁心单元(2- 沿运动方向依次等间隔排列，相邻铁心单元0-2)为相互翻转 180°方位设置，k个铁心单元(2- 在运动方向上叠加排列形成两个齿孔(2- 和一个组合齿槽，单元绕组中的每个线圈均穿过所述两个齿孔0-3)；每个次级由阻尼板(1-1)和基板(1-2)组成，阻尼板(1-1)沿与运动方向垂直截面为倒T型，阻尼板(1-1)的下端面与基板(1-2)的上端面固定连接，阻尼板(1-1)的T型的垂直段位于组合齿槽内；两个初级相并联连接，并且两个初级中相邻的两个铁心单元(2- 的长齿0-21)和长齿0-21)固定连接，或者短齿0-2 和短齿0-2 固定连接； 两个次级相并联连接。
4.根据权利要求3所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于每个初级还包括k个永磁体(3)，每个铁心单元(2- 的长齿0-21)和短齿0-2 之间形成的单元齿槽 (2-4)的上段设置一个永磁体(3)，相邻单元齿槽0-4)内的永磁体(3)的充磁方向相反， 所述永磁体C3)的充磁方向垂直于长齿0-21)的齿高方向；两个初级上每两个相并联的铁心单元0-2)的两个单元齿槽0-4)内的永磁体(3)的充磁方向相反。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述阻尼板(1-1)由导电材料制成，或者阻尼板(1-1)由导电材料层与导磁材料层复合制成，该阻尼板(1-1)的气隙侧表面层为导电材料层。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述长齿0-21)和短齿0-2 的底端面与阻尼板(1-1)的上表面平行，长齿0-21)和短齿 (2-22)的底端面与阻尼板(1-1)的上表面之间为气隙。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述基板(1-2)上沿运动方向开有相互平行的冷却液通道(1-21)。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述阻尼板(1-1)的T型的垂直段的两个侧面与长齿0-21)和短齿0-2 的内侧面平行。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述直线电磁阻尼器为动初级结构或者动次级结构。
10.根据权利要求5所述的集成绕组结构直线电磁阻尼器，其特征在于所述导电材料为铜或铝。
全文摘要
集成绕组结构直线电磁阻尼器，属于电机技术领域。它解决了现有直线电机推力加载测试装置只能单方向单程测量，并且加载力不能连续变化的问题。本发明的第一种技术方案为它包括初级和次级，初级包括电枢铁心和单元绕组，电枢铁心由k个铁心单元组成，k为正整数，每个铁心单元由长齿、短齿、短垂直磁轭段、水平磁轭段和长垂直磁轭段组成，次级由阻尼板和基板组成，阻尼板沿与运动方向垂直截面为倒T型，阻尼板的下端面与基板的上端面固定连接，阻尼板的T型的垂直段位于组合齿槽内；本发明的第二种技术方案为它包括两个初级和两个次级，每个初级包括电枢铁心和单元绕组，两个次级相并联连接。本发明作为一种直线电磁阻尼器。
文档编号G01R31/34GK102279362SQ20111012596
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者寇宝泉, 杨俊 , 杨国龙, 贵献国 申请人:哈尔滨工业大学