[发明专利]差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨

说明书

技术领域

本发明涉及一种差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨，属于电机技术领域。

背景技术

目前，直线运动体的支承方式主要有直线滑动轴承、直线滚动轴承、直线导轨以及直线气浮导轨，其中直线滑动轴承和直线滚动轴承只适合短行程运动体的支承；直线导轨又称直线导轨副、滑轨、线性运动导轨、线性滑轨或直线滚动导轨，它具有定位精度高、承载能力强、磨损小、适应高速运动、行程不受限制以及组装容易并具互换性等优点，已成为各种机床、数控加工中心、精密电子机械中不可缺少的重要功能部件；直线气浮导轨具有高速度、高精度、无摩擦力、无磨损、无噪音以及不需要润滑油等优点。但是，直线导轨和直线气浮导轨不能在真空、超净环境中应用。

磁悬浮直线导轨是靠磁场力支承载荷或悬浮平台的一种新型导轨，其定子、动子之间不存在机械接触，动子可以达到很高的运行速度和支承精度。与传统的机床导轨相比，磁悬浮直线导轨具有无摩擦、无磨损、无需润滑、能耗低、噪声小、寿命长、无油污染、维护简单和工作温度范围大等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境。同时，由于相对运动表面间没有接触，因而彻底消除了爬行现象，没有因磨损和接触疲劳所产生的精度下降和寿命问题，又由于电子元件的可靠性优于机械零件，使得其可靠性高于传统的导轨；磁悬浮支承方式采用主动控制，可提高机床的信息处理能力，如工况检测、预报和故障诊断。

现有磁悬浮直线导轨由于电励磁的安匝数大，造成其体积和重量大，同时会增高其损耗和温升，这直接影响到磁悬浮直线导轨的动态响应速度和控制精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有磁悬浮直线导轨由于电励磁的安匝数大造成其体积和重量大的问题，提供一种差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨。

本发明第一种技术方案所述的差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，

所述初级由n+1个铁心、2n个平板形永磁体和n+1个控制线圈组成，其中n为正整数，

n+1个铁心相互平行、并列排布，每个铁心的截横面呈直角C形，每个铁心的背侧缠绕一个控制线圈，相邻铁心上的控制线圈的绕向相反，初级的所有控制线圈串联连接，

所述次级包括导磁轭，次级为沿运动方向狭长的长方体，并且位于所述所有铁心的C形开口所形成的空间内，

相邻的两个铁心之间固定有两块平板形永磁体，所述两块平板形永磁体分别位于次级的上下两侧，每块平板形永磁体与铁心相衔接的端面与该铁心的相应端面形状相同，每块平板形永磁体均为沿次级运动方向平行充磁，所述两块平板形永磁体的充磁方向相同，位于次级同一侧的相邻平板形永磁体的充磁方向相反。

本发明第二种技术方案所述的差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，

所述初级由两个铁心、两个平板形永磁体和六个控制线圈组成，

每个铁心由C形导磁轭和三个铁心极构成，

两个C形导磁轭开口相对设置，两个C形导磁轭的两个相对应的端面之间分别固定一个平板形永磁体，所述平板形永磁体与C形导磁轭相衔接的端面与该C形导磁轭的相应端面形状相同，平板形永磁体沿次级水平运动方向平行充磁，两个平板形永磁体的充磁方向相同；

所述次级包括导磁轭，次级设置于两个C形导磁轭和两个平板形永磁体所形成的空间的中心位置，并且使得该次级的外表面与两个C形导磁轭的内表面之间为等间隙，每个C形导磁轭的内侧的两个近端口处分别设置一个垂向直齿形的铁心极，每个C形导磁轭的内侧的背中部设置一个水平直齿形的铁心极，每个铁心极的末端与次级之间的间隙相等；

每个铁心极上缠绕一个控制线圈，其中位于一个C形导磁轭上的两个垂向直齿形的铁心极上的控制线圈的绕向相同，并且与位于另一个C形导磁轭上的两个垂向直齿形的铁心极上的控制线圈的绕向相反，四个垂向直齿形的铁心极上的控制线圈串联连接；两个水平直齿形的铁心极上的控制线圈串联连接。

本发明的优点是：

本发明提出一种差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨，它通过将高性能的永磁体利用于磁悬浮直线导轨中，在直线导轨的磁路中产生直流磁通偏置，来有效地减少电励磁的安匝数，进而减小直线导轨的体积及重量，同时降低直线导轨的损耗和温升，提高了直线导轨的动态响应速度和控制精度。

本发明可实现次级相对两侧气隙磁场的差动控制，控制特性好、体积小、重量轻；所需要的功率放大器的数量少、损耗及温升低，并且控制简单、成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施方式一所述差动式并联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；

图2为图1的右视图；