專利名稱：雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，特別是涉及一種用于精密重型數(shù)控機(jī)床的無摩擦、直 接進(jìn)給的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，屬于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在加工過程中產(chǎn)生的摩擦阻力，特別是在低速時(shí)的非 線性摩擦不可避免地影響運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精度，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生爬行以及造成反向死區(qū)。摩 擦是引起精密重型數(shù)控機(jī)床熱變形的原因之一，是影響加工精度的重要因素。摩擦也是引 起磨損、產(chǎn)生噪音的因素，需要良好的潤滑來提高機(jī)床壽命。因此，減小或消除摩擦已成為 制約精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)性能的技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)有的精密重型數(shù)控機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)利用直線電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，附加多 點(diǎn)支撐的電磁鐵進(jìn)行懸浮，裝置復(fù)雜，特別是缺乏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直接自動(dòng)懸浮的能力，限制了磁 懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的使用和推廣。同時(shí)，平板式直線電動(dòng)機(jī)通常是軸向短而縱向長的結(jié)構(gòu)，對于精密重型數(shù)控機(jī)床 較重的負(fù)載不可避免的產(chǎn)生軸向以及縱向傾斜，嚴(yán)重影響磁懸浮平臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠 性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)，其目的是解決精密重型數(shù)控機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對于較重的負(fù)載產(chǎn)生的軸向和縱向傾 斜，以及平臺(tái)在加工過程中的摩擦問題。克服以往的精密重型數(shù)控機(jī)床磁懸浮平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、穩(wěn)定性和可靠性差的技術(shù)問題。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述平臺(tái)包括 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)；長定子直線同步電動(dòng)機(jī)包括定子鐵 心和使用時(shí)與定子鐵心做相對移動(dòng)的動(dòng)子鐵心；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在動(dòng)子鐵心上；在定子鐵心 內(nèi)設(shè)置有能使動(dòng)子鐵心在定子鐵心下懸浮的勵(lì)磁繞組；在動(dòng)子鐵心內(nèi)設(shè)置有能推動(dòng)動(dòng)子鐵 心相對于定子鐵心移動(dòng)的推力繞組；在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置有電渦流傳感器；基座穿過運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)和動(dòng)子鐵心；在基座上設(shè)置有長光柵傳感器和輔助導(dǎo)軌；勵(lì)磁繞組和電渦流傳感器連接 至勵(lì)磁繞組的磁懸浮控制系統(tǒng)；推力繞組和長光柵傳感器連接至運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)；定子 鐵心固定安裝在基座的下方；
另一個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)相同。所述磁懸浮控制系統(tǒng)包括直流PWM變換器、比例調(diào)節(jié)器P和電流比例積分調(diào)節(jié)器 PI ；電渦流傳感器連接至比例調(diào)節(jié)器P，比例調(diào)節(jié)器P連接至電流比例積分調(diào)節(jié)器PI，電流 比例積分調(diào)節(jié)器PI連接至直流PWM變換器，直流PWM變換器連接至勵(lì)磁繞組；所述運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)控制系統(tǒng)包括SPWM變換器、位置比例調(diào)節(jié)器P、速度PI調(diào)節(jié)器、電流PI調(diào)節(jié)器和可以產(chǎn)生推力的逆變器；長光柵傳感器連接至位置比例調(diào)節(jié)器P，位置比例調(diào)節(jié)器P連接至速度PI 調(diào)節(jié)器，速度PI調(diào)節(jié)器連接至電流PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器經(jīng)過坐標(biāo)變換連接至SPWM變 換器，SPWM變換器連接至可以產(chǎn)生推力的逆變器，可以產(chǎn)生推力電流的逆變器與推力繞組 連接。磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線同步電動(dòng)機(jī)的磁極既是勵(lì)磁磁極，同時(shí)也是懸浮磁極。兩個(gè)直線同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組固定安裝在基座下方的定子鐵心中，推力繞組安 裝在動(dòng)子鐵心中隨運(yùn)動(dòng)平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的水平方向運(yùn)動(dòng)和垂直方向的磁懸浮運(yùn)動(dòng)，都是由基座下面平行安裝的 兩個(gè)相同的長定子直線同步電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的。
按照運(yùn)動(dòng)平臺(tái)垂直方向的給定懸浮高度，分別自動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)直線同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì) 磁電流來改變磁懸浮力。優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明提供一種雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng) 平臺(tái)。包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)，所述的長定子直線同步電動(dòng)機(jī)主要 包括定子鐵心和可以與定子鐵心做相對運(yùn)動(dòng)的動(dòng)子鐵心，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與動(dòng) 子鐵心固定連接；在所述定子鐵心內(nèi)設(shè)置有勵(lì)磁繞組，在所述動(dòng)子鐵心內(nèi)設(shè)置有推力繞組； 在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置有電渦流傳感器；在所述基座上設(shè)置有長光柵傳感器；所述勵(lì)磁繞 組和電渦流傳感器連接至磁懸浮控制系統(tǒng)；所述推力繞組和長光柵傳感器連接至平臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)控制系統(tǒng)。為了解決以往的精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)存在的問題，本發(fā)明將平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和 磁懸浮由兩臺(tái)相同的直線同步電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，也就是說將直線同步電動(dòng)機(jī)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)合 起來，將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直接安裝在兩個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子上，平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè) 直線同步電動(dòng)機(jī)的切向電磁推力來實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)推力繞組的電流來改變電磁推力；磁 懸浮力是定子上的勵(lì)磁磁極和直線同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子鐵心之間產(chǎn)生的單邊磁拉力，通過電 渦流傳感器檢測懸浮高度，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)磁懸浮力使平臺(tái)保持穩(wěn)定懸浮，而不出現(xiàn) 在水平運(yùn)動(dòng)方向以及軸向的傾斜。直線同步電動(dòng)機(jī)的磁極既是勵(lì)磁磁極，同時(shí)也是懸浮磁 極，這不同于以往的電磁鐵磁懸浮系統(tǒng)，該發(fā)明是靠電動(dòng)機(jī)自身產(chǎn)生的磁懸浮力來運(yùn)行，平 臺(tái)具有直接自動(dòng)懸浮的能力，能夠克服以往的電磁鐵多點(diǎn)支撐懸浮、裝置復(fù)雜，對于精密重 型數(shù)控機(jī)床較重的負(fù)載產(chǎn)生軸向以及縱向傾斜，嚴(yán)重影響磁懸浮平臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠 性。另外，該發(fā)明還包括以下技術(shù)特征
運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由兩個(gè)相同的直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中每一邊有一個(gè)直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)，以便產(chǎn)生大的推力和平衡的懸浮力。直線同步電動(dòng)機(jī)的推力繞組電流為整個(gè)裝置提供電磁推力，并采用 的矢量控制方式。每個(gè)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流大小，由獨(dú)立的磁懸浮控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的主電路為 直流PWM變換器，采用懸浮高度與勵(lì)磁電流雙閉環(huán)控制。懸浮高度控制器為比例調(diào)節(jié)器，以 防止懸浮高度超調(diào)，而勵(lì)磁電流采用PI調(diào)節(jié)器。平臺(tái)的水平運(yùn)動(dòng)過程是由控制系統(tǒng)來完成的，這是一個(gè)位置、速度和電流組成的 三環(huán)控制系統(tǒng)。位置環(huán)為比例調(diào)節(jié)器，速度和電流環(huán)均采用PI調(diào)節(jié)器。
由于磁力線總是沿磁阻最小的路徑閉合，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與直線同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子直接相連，在磁拉力作用下，平臺(tái)與動(dòng)子不會(huì)向側(cè)面偏斜，相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)向電磁鐵。磁 拉力的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電磁推力，因此，相當(dāng)于在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向上兩側(cè)有多個(gè)導(dǎo)向電磁 鐵。本發(fā)明具體優(yōu)點(diǎn)如下
1、平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和磁懸浮是由兩臺(tái)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)共同來完成的，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁 電流來調(diào)節(jié)懸浮高度，無需電磁鐵多點(diǎn)支撐懸浮，平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。通過調(diào)節(jié)電樞 電流來調(diào)節(jié)電磁推力的大小。2、平臺(tái)直接與長定子直線同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子固定相連，平臺(tái)的導(dǎo)軌同時(shí)也是直線 同步電動(dòng)機(jī)的輔助導(dǎo)軌。3、與以往由純永磁直線同步電動(dòng)機(jī)組成的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)比較，克服了氣隙磁場難以調(diào) 節(jié)的缺點(diǎn)。4、與以往永磁和電勵(lì)磁混合勵(lì)磁直線同步電動(dòng)機(jī)組成的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)比較，具有磁極 結(jié)構(gòu)簡單容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。5、該發(fā)明的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型數(shù)控機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，采用雙 直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有承載能力強(qiáng)，無摩擦直接進(jìn)給的特點(diǎn)，提高了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精度和 響應(yīng)速度，消除了爬行以及反向死區(qū)、熱變形、磨損、噪音以及免潤滑，提高了機(jī)床壽命。該發(fā)明采用直流勵(lì)磁直線同步電動(dòng)機(jī)的法向磁拉力使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)懸浮以消除摩擦， 使精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在直接驅(qū)動(dòng)的同時(shí)能夠從根本上消除摩擦實(shí)現(xiàn)無摩擦進(jìn)給， 而不用象以往那樣單獨(dú)另設(shè)電磁鐵，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡化，并且大大提高了工作效率，對進(jìn) 一步提高精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的加工精度具有重要意義。


圖1為本發(fā)明的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的長定子直線同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和磁懸浮控制系統(tǒng)的原理框圖； 圖中標(biāo)號(hào)說明如下
1.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、2.動(dòng)子鐵心、3.推力繞組、4.定子鐵心、5.勵(lì)磁繞組、6.輔助導(dǎo)軌、7.電 渦流傳感器、8.長光柵傳感器、9.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)、10.磁懸浮控制系統(tǒng)、11.另一個(gè)長定 子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)、12.基座。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
如圖1、2所示，一種雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括運(yùn) 動(dòng)平臺(tái)1和兩臺(tái)平行安裝的直線同步電動(dòng)機(jī)，所述長定子直線同步電動(dòng)機(jī)主要包括定子鐵 心4和使用時(shí)與定子鐵心4做相對移動(dòng)的動(dòng)子鐵心2，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1安裝在動(dòng)子鐵心2 上，基座12穿過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1和動(dòng)子鐵心2 ；在所述定子鐵心4內(nèi)設(shè)置有勵(lì)磁繞組5，勵(lì)磁繞 組5可以使得動(dòng)子鐵心2在定子鐵心4下產(chǎn)生懸??；在所述動(dòng)子鐵心2內(nèi)設(shè)置有推力繞組 3，推力繞組3可以使得動(dòng)子鐵心2相對于定子鐵心4做相對移動(dòng)。勵(lì)磁繞組5和推力繞組 3的布線方向與動(dòng)子鐵心2的運(yùn)動(dòng)方向垂直。在所述進(jìn)給平臺(tái)1上設(shè)置有電渦流傳感器7 ； 在所述基座12上設(shè)置有長光柵傳感器8 ；所述勵(lì)磁繞組5，電渦流傳感器7連接至磁懸浮控制系統(tǒng)10 ；所述推力繞組3和長光柵傳感器8連接至運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)9。 如圖3所示，所述磁懸浮控制系統(tǒng)10包括PWM變換器、比例調(diào)節(jié)器P和電流的比 例積分調(diào)節(jié)器PI ；所述電渦流傳感器7連接至比例調(diào)節(jié)器P，比例調(diào)節(jié)器P連接至電流的比 例積分調(diào)節(jié)器PI，電流的比例積分調(diào)節(jié)器PI連接至PWM變換器，PWM變換器連接至勵(lì)磁繞 組5 ；勵(lì)磁繞組5在氣隙中產(chǎn)生磁場，其大小由懸浮高度來決定。將給定懸浮高度與電渦流 傳感器7檢測到的反饋高度相比較形成誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)通過比例調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到勵(lì) 磁電流的給定量，經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器PI產(chǎn)生直流PWM變換器的控制信號(hào)，通過改變占空比來 調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，對氣隙磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變磁拉力的大小，形成一個(gè)懸浮高度的 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1、動(dòng)子鐵心2以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1所負(fù)載的總重量與磁拉力的大小相等時(shí) 平臺(tái)1處于懸浮狀態(tài)，這一過程是由兩個(gè)直線電機(jī)的兩個(gè)磁懸浮控制系統(tǒng)共同來完成的， 以保證在負(fù)載擾動(dòng)時(shí)懸浮高度不變。所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)9，如圖3中上面部分所示。包括SPWM變換器、位置比例調(diào) 節(jié)器、速度PI調(diào)節(jié)器、電流PI調(diào)節(jié)器和可以產(chǎn)生推力的逆變器；所述SPWM變換器就是正弦 波脈沖寬度調(diào)制變換器；所述長光柵傳感器8連接至位置比例調(diào)節(jié)器，位置比例調(diào)節(jié)器連 接至速度PI調(diào)節(jié)器，速度PI調(diào)節(jié)器連接至電流PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器經(jīng)過坐標(biāo)變換連 接至SPWM變換器，SPWM變換器連接至產(chǎn)生推力的逆變器，逆變器與推力繞組3連接。當(dāng)在動(dòng)子鐵心2中的推力繞組3中通入三相對稱正弦電流后，在氣隙中產(chǎn)生行波 磁場。該行波磁場與在定子鐵心4上的勵(lì)磁繞組5產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場相互作用產(chǎn)生電磁推力。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1的運(yùn)動(dòng)過程是由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)9來完成的，這是一個(gè)位置、速度和 電流組成的三環(huán)控制系統(tǒng)。將給定量與長光柵傳感器8檢測到的反饋量相比較形成位置誤 差信號(hào)，該誤差信號(hào)通過位置比例調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到運(yùn)動(dòng)速度的給定量，它與由長光柵傳感 器8檢測到的位置信號(hào)中分離出的速度反饋信號(hào)比較形成平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度誤差信號(hào)，該誤差 信號(hào)通過速度PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算后形成電流的給定量，再與電流的的反饋量相比較形成電流 誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)通過電流PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到逆變器的控制信號(hào)，通過對推力繞組電 流采用U = G的矢量控制方式，來完成的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。因此，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)9本質(zhì) 上是一個(gè)位置伺服系統(tǒng)。另一個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)11的結(jié)構(gòu)和控制過 程與上述結(jié)構(gòu)相同。所述定子鐵心4設(shè)置在基座12下部，在基座12上部還設(shè)置有輔助導(dǎo)軌6。當(dāng)磁懸 浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1不工作時(shí)，停在基座12上的輔助導(dǎo)軌6上，所述動(dòng)子鐵心2工作時(shí)就是沿著 輔助導(dǎo)軌6的方向懸浮移動(dòng)。該發(fā)明的平臺(tái)水平方向運(yùn)動(dòng)和垂直方向磁懸浮運(yùn)動(dòng)，由兩臺(tái)平行安裝的相同的長 定子直線同步電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，平臺(tái)直接安裝在長定子直線同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子上，平臺(tái)的 運(yùn)動(dòng)是由直線同步電動(dòng)機(jī)的切向電磁推力來實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)推力繞組的電流來改變電磁 推力；磁懸浮力是動(dòng)子上的勵(lì)磁磁極和直線同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心之間產(chǎn)生的單邊磁拉 力，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)磁懸浮力，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)依靠兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)自身產(chǎn)生的磁懸浮力來 運(yùn)行，具有直接自動(dòng)懸浮的能力。磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線同步電動(dòng)機(jī)的磁極既是勵(lì)磁磁極，同時(shí)也是懸浮磁極。該發(fā)明采用直線同步電動(dòng)機(jī)的法向磁拉力使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)懸浮以消除摩擦，使精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在直接驅(qū)動(dòng)的同時(shí)能夠從根本上消除摩擦實(shí)現(xiàn)無摩擦運(yùn)動(dòng)，并且不用 單獨(dú)設(shè)置懸浮電磁鐵，結(jié)構(gòu)簡潔合理，對進(jìn)一步提高精密重 型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)加工精度 具有重要意義，比較利于在精密重型數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述平臺(tái)包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)和兩個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)；長定子直線同步電動(dòng)機(jī)包括定子鐵心(4)和使用時(shí)與定子鐵心(4)做相對移動(dòng)的動(dòng)子鐵心(2)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)安裝在動(dòng)子鐵心(2)上；在定子鐵心(4)內(nèi)設(shè)置有能使動(dòng)子鐵心(2)在定子鐵心(4)下懸浮的勵(lì)磁繞組(5)；在動(dòng)子鐵心(2)內(nèi)設(shè)置有能推動(dòng)動(dòng)子鐵心(2)相對于定子鐵心(4)移動(dòng)的推力繞組(3)；在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)上設(shè)置有電渦流傳感器(7)；基座(12)穿過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)和動(dòng)子鐵心(2)；在基座(12)上設(shè)置有長光柵傳感器(8)和輔助導(dǎo)軌(6)；勵(lì)磁繞組(5)和電渦流傳感器(7)連接至勵(lì)磁繞組的磁懸浮控制系統(tǒng)(10)；推力繞組(3)和長光柵傳感器(8)連接至運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)(9)；定子鐵心(4)固定安裝在基座(12)的下方；另一個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)(11)的結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其 特征在于所述磁懸浮控制系統(tǒng)(10)包括直流PWM變換器、比例調(diào)節(jié)器P和電流比例積分 調(diào)節(jié)器PI ；電渦流傳感器(7)連接至比例調(diào)節(jié)器P，比例調(diào)節(jié)器P連接至電流比例積分調(diào) 節(jié)器PI，電流比例積分調(diào)節(jié)器PI連接至直流PWM變換器，直流PWM變換器連接至勵(lì)磁繞組 (5);所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)(9)包括SPWM變換器、位置比例調(diào)節(jié)器P、速度PI調(diào)節(jié)器、電流 PI調(diào)節(jié)器和可以產(chǎn)生推力的逆變器；長光柵傳感器(8)連接至位置比例調(diào)節(jié)器P，位置比例 調(diào)節(jié)器P連接至速度PI調(diào)節(jié)器，速度PI調(diào)節(jié)器連接至電流PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器經(jīng)過 坐標(biāo)變換連接至SPWM變換器，SPWM變換器連接至可以產(chǎn)生推力的逆變器，可以產(chǎn)生推力電 流的逆變器與推力繞組(3 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其 特征在于磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線同步電動(dòng)機(jī)的磁極既是勵(lì)磁磁極，同時(shí)也是懸浮磁極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其 特征在于兩個(gè)直線同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組(5)固定安裝在基座(12)下方的定子鐵心(4) 中，推力繞組(3)安裝在動(dòng)子鐵心(2)中隨運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1) 一起運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其 特征在于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)的水平方向運(yùn)動(dòng)和垂直方向的磁懸浮運(yùn)動(dòng)，都是由基座(12)下面 平行安裝的兩個(gè)相同的長定子直線同步電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其 特征在于按照運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)垂直方向的給定懸浮高度，分別自動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)直線同步電動(dòng) 機(jī)的勵(lì)磁電流來改變磁懸浮力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密重型機(jī)床磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)長定子直線同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)。所述直線同步電動(dòng)機(jī)主要包括定子鐵心和可以與定子鐵心做相對運(yùn)動(dòng)的動(dòng)子鐵心。其特征在于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在動(dòng)子鐵心上；在所述定子鐵心內(nèi)設(shè)置有勵(lì)磁繞組，在所述動(dòng)子鐵心內(nèi)設(shè)置有推力繞組；在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置有電渦流傳感器；在所述基座上設(shè)置有長光柵傳感器；所述勵(lì)磁繞組和電渦流傳感器連接至磁懸浮控制系統(tǒng)；所述推力繞組和長光柵傳感器連接至平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。該發(fā)明采用電勵(lì)磁的直線同步電動(dòng)機(jī)的法向磁拉力使平臺(tái)懸浮以消除摩擦，對進(jìn)一步提高精密重型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精度具有重要意義。
文檔編號(hào)B23Q1/25GK101972933SQ201010549829
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者張鳳閣, 張武, 藍(lán)益鵬, 邱超, 韓曉明 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)