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扩展直线电机推力输出范围的方法

阅读：914发布：2020-05-12

IPRDB可以提供扩展直线电机推力输出范围的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种扩展直线电机推力输出范围的方法，包括以下步骤：1）设置两个或两个以上轴线平行的直线电机；2）将所有直线电机的初级连为一体，将所有直线电机的次级连为一体，每个初级均与各自的数控伺服驱动器相连；3）当需要获得推力大于任何一个直线电机的最大输出推力时，通过两个或两个以上的数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和；当需要获得的推力在一个较小直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可。本发明能扩展直线电机在小推力段的输出范围，避免因无法获得精确控制的小推力而产生爬行和振动。，下面是扩展直线电机推力输出范围的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种扩展直线电机推力输出范围的方法，其特征在于包括以下步骤：1）设置两个或两个以上轴线平行的直线电机：2）将所有直线电机的初级连为一体，将所有直线电机的次级连为一体，每个初级均与各自的数控伺服驱动器相连；3）当需要获得推力大于任何一个直线电机的最大输出推力时，通过两个或两个以上的数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和；当需要获得的推力在一个较小直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可获所需要的推力。

2. 如权利要求1所述的扩展直线电机推力输出范围的方法，其特征在于在步骤1）中还设有与一个或一个以上直线电机同轴的直线电机。

说明书全文

扩展直线电机推力输出范围的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种扩展直线电机推力输出范围的方法。

背景技术

[0002] 直线电机广泛用于各种高速、精密机械及机床的传动系统中，它包括初级、次级和与初级相连的数控伺服驱动器，通过数控伺服驱动器控制初级输入电流的大小和方向，可控制直线电机输出推力的大小和方向；任何直线电机均有有效输出范围，其最大和最小有效推力之间有一定的必然联系，如图1所示，F1和F2分别为较大推力和较小推力的直线电机的推力输出范围，相比于F2，当F1的最大推力F1max提高时，其对应的最小有效推力F1min相对于F2min也要随之提高，这是由伺服驱动器控制域（范围）、数控系统、反馈控制等软硬件自身特点决定的。

[0003] 常见的直线电机，最大与最小推力之比约为50—90倍左右。因此，应用大推力直线电机时，需要精确控制输出力的变化范围大于50至90倍时，如所需的负载推力区域为F3，则存在较大推力的直线电机应用中不可控的小负载区域F4，如果不解决此瓶颈就会因推力在此区域不受控而产生爬行、振动等问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种扩展直线电机推力输出范围的方法，它能扩展直线电机在小推力段的输出范围，避免因输出小推力不受控而产生爬行、振动等问题。

[0005] 为达到上述目的，本发明的扩展直线电机推力输出范围的方法，其特征在于包括以下步骤：1）设置两个或两个以上轴线平行的直线电机：2）将所有直线电机的初级连为一体，将所有直线电机的次级连为一体，每个初级均与各自的数控伺服驱动器相连；3）当需要获得推力大于任何一个直线电机的最大输出推力时，通过两个或两个以上的数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和；当需要获得的推力在一个较小直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可获所需要的推力。

[0006] 作为本发明的进一步改进，在步骤1）中还设有与一个或一个以上直线电机同轴的直线电机，而步骤2）和步骤3）中的内容不变，可完善直线电机的设置形式，适用于不同的工况；本发明通过将多个轴线平行或同轴的直线电机并联、串联，实现混联结构，由多个直线电机组成一个大的直线电机；当需要获得推力大于任何一个直线电机的最大输出推力时，通过两个或两个以上的数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和，可满足输出大推力的需要；当需要获得的推力在一个直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可获所需要的推力；相比于使用一个大推力直线电机，本发明在达到相同或更大最大推力的同时，由于每个直线电机在小推力段能实现更低的最小有效推力，本发明能扩展直线电机在小推力段的输出范围，避免因无法获得精确控制的小推力而产生爬行和振动。

附图说明

[0007] 图1为现有两种不同推力的直线电机推力范围及所需负载推力的坐标对比图。

[0008] 图2为实施本发明直线电机实施例的结构示意简图。

[0009] 图3为图2中各直线电机推力范围及一个大推力直线电机推力范围的坐标对比图。

具体实施方式

[0010] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

[0011] 如图2所示，本发明的扩展直线电机推力输出范围的方法，包括以下步骤：1）设置三个轴线平行布置的直线电机，它们包括各自的次级1、2、3，以及各自的初级5、6、7，另还设置有与中间直线电机同轴的直线电机，它包括初级8、次级9；2）将所有直线电机的初级5、6、7、8通过连接板4连为一体，将所有直线电机的次级1、2、3、9连为一体，每个初级均与各自的数控伺服驱动器（未示出）相连；3）当需要获得推力大于任何一个直线电机的最大输出推力时，通过两个至四个数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和，可满足输出大推力的需要；当需要获得的推力在一个直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可获所需要的推力；
本实施例通过将三个平行布置的直线电机并联、将两个同轴布置的直线电机串联，从而将四个较小的直线电机混联组成一个大的直线电机，四个较小的直线电机的推力输出范围，如图3所示，分别为F5、F6、F7和F8；当需要获得推力大于任何一个较小直线电机的最大输出推力时，通过两个至四个数控伺服驱动器同步、同向驱动对应的直线电机的初级，获得各直线电机推力之和，此时推力为L3区域，驱动的初级越多，获得的推力越大，可满足输出大推力的需要；当需要获得的推力在一个较小直线电机的推力范围内时，通过一数控伺服驱动器，驱动一个直线电机的初级即可获所需要的推力，此时推力为L2区域，它能输出的最小有效推力，亦即四个较小的直线电机中的最小有效推力F8min，相比于一个大推力直线电机的输出范围F1, 可获得的最小有效推力已经大为减小。

[0012] 综上所述，相比于使用一个大推力直线电机，本发明在达到相同或更大最大推力的同时，由于每个较小的直线电机在小推力段能实现更低的最小有效推力，在最大输出推力相同的情况下，较小直线电机的数量越多，最小有效输出推力越小，因此本发明能扩展直线电机在小推力区域的输出范围，避免因无法获得精确控制的小推力而产生爬行和振动。

[0013] 本发明不限于上述实施方式，如根据行程的不同，次级可分段设置为同轴的三段或更多，对应的初级数量也可增加；次级根据需要也可设置为环形，它们均属于本发明的保护范围。

[0014] 本发明是来源于国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项中的《高速龙门五轴加工中心（AC摆角）》课题（2009ZX04002-013）的研究成果。

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