[发明专利]基于径向-轴径向磁通的永磁-感应子式混合磁路磁力丝杠

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于径向-轴径向磁通的永磁-感应子式混合磁路磁力丝杠，属于机电传动领域。

背景技术

直线运动系统在国民经济、国防等领域有着广泛的应用。目前实现直线运动的电驱动方案通常是采用旋转电机配合机械丝杠，其优点是传统旋转电机的设计与制造工艺成熟，丝杠系统也有现成的产品，因而系统实现方便，价格较低。然而，由于机械传动链的引入，系统存在卡死、滞回、非线性摩擦等现象，导致系统的可靠性降低，运动精度变差；这些问题虽可通过优化设计、精密加工、误差补偿等手段来缓解，但并不能从根本上避免和消除。

在提高直线运动系统可靠性和运动精度方面，目前国内外一个重要的研究方向是用磁力丝杠来代替机械式丝杠，将机械式螺母和螺杆之间的直接机械接触改为磁性螺母和螺杆之间的磁力耦合，实现系统的无接触动力传递，从而提高系统的可靠性和运动精度。根据原理和结构形式的不同，目前的磁力丝杠主要有磁阻式、感应式和永磁式三种。磁阻式和感应式结构的磁力丝杠的力密度较低。永磁式磁力丝杠系统虽具有力密度高的显著优点，然而，由于气隙磁场难以调节，在螺母螺杆间相对位置一定的情况下，输出力是不可控的，因而随着负载的波动，螺杆与螺母之间的相对位置会发生变化，导致系统运行速度的波动，影响系统动态性能的提高，限制了其在高精度场合的应用。磁阻式和感应式的磁力丝杠也存在着同样的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有磁力丝杠输出力不可控，导致系统动态性能不高，限制其在高精度场合应用的问题，提供了一种基于径向-轴径向磁通的永磁-感应子式混合磁路磁力丝杠。

本发明所述基于径向轴径向磁通的永磁感应子式混合磁路磁力丝杠，它包括静止部件、转子部件和动子部件；

所述静止部件包括前端盖、后端盖、前旋转轴承、后旋转轴承、前直线轴承和后直线轴承；

所述转子部件包括机壳、第一转子螺旋型永磁体和第二转子螺旋型永磁体；第一转子螺旋型永磁体和第二转子螺旋型永磁体的充磁方向为径向充磁，且充磁方向相反；

所述动子部件包括动子轴、前励磁绕组支撑架、后励磁绕组支撑架、前励磁绕组、后励磁绕组、第一动子螺旋型永磁体和第二动子螺旋型永磁体；第一动子螺旋型永磁体和第二动子螺旋型永磁体的充磁方向为径向充磁，且充磁方向相反；

转子部件和动子部件之间留有气隙；

机壳的前端设置有前端盖，且通过前旋转轴承旋转连接，机壳的后端设置有后端盖，且通过后旋转轴承旋转连接，

机壳的内部设置有动子轴，所述动子轴具有前伸出轴和后伸出轴，前伸出轴从前端盖的中心孔穿出，并通过前直线轴承进行连接；后伸出轴与后端盖的中心孔通过后直线轴承连接；动子轴具有前轴肩和后轴肩，前励磁绕组支撑架和后励磁绕组支撑架分别固定在-动子轴的前轴肩和后轴肩，前励磁绕组支撑架与前轴肩围成的半封闭区域中设置前励磁绕组，后励磁绕组支撑架与后轴肩围成的半封闭区域中设置后励磁绕组；

动子轴的外圆表面设置第一动子螺旋型永磁体和第二动子螺旋型永磁体；

机壳的内圆表面设置第一转子螺旋型永磁体和第二转子螺旋型永磁体。

本发明的优点：

a)由于取消了机械传动链，该运动系统具有可靠性高、免维护、自动过载保护等优点；

b)由于引入了电励磁绕组，使得磁力丝杠的磁动势可控和可补偿，通过控制励磁电流可以实现对动子磁场的控制，因而能够克服负载扰动、边端效应等对动子速度和位置的影响，保证螺杆与螺母的实时同步运行，运动精度高；

c)集成度高，结构紧凑。

附图说明

图1是本发明所述基于径向-轴径向磁通的永磁-感应子式混合磁路磁力丝杠的结构示意图；

图2是机壳及其内圆表面设置的第一转子螺旋型永磁体和第二转子螺旋型永磁体的剖面结构图；

图3是动子轴及其外圆表面设置的第一动子螺旋型永磁体和第二动子螺旋型永磁体的剖面结构图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于径向-轴径向磁通的永磁-感应子式混合磁路磁力丝杠，它包括静止部件、转子部件和动子部件；

所述静止部件包括前端盖1-1、后端盖1-2、前旋转轴承2-1、后旋转轴承2-2、前直线轴承5-1和后直线轴承5-2；

所述转子部件包括机壳3、第一转子螺旋型永磁体8-1和第二转子螺旋型永磁体8-2；第一转子螺旋型永磁体8-1和第二转子螺旋型永磁体8-2的充磁方向为径向充磁，且充磁方向相反；