一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，由定子部件、动子部件、位置检测装置、微电脑驱动器和控制器组成，动子部件与定子部件的相对应位置，通过三个霍尔传感器、透视带及穿透式编码器或磁栅反馈与微电脑连接；动子部件与定子部件之间间隙通过滚轮组件分隔，滚轮组件通过U型滚轮与定子型材上的轨道的配合实现滑动。本实用新型选用永磁同步直线电机作为驱动装置，因定子部件与动子部件不直接接触，而且定子部件中的铁芯对动子部件中的永磁体有竖直方向的磁力，所以它具有结构简单、安全稳定、磨损率低、寿命长、节能环保、噪声小、停电时容易推开等优点。

主设计要求

1.一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，包括定子型材(1)、动子型材(6)、位置检测装置和微电脑驱动器和控制器、动子部件和定子部件，所述动子部件包含有定直线运动的动子部件a(4)、直线运动的动子部件b(5)，所述定子部件包含有定子部件a(2)、定子部件b(3)，所述动子部件a(4)和动子部件b(5)均由若干永磁体紧密直线排列而成，永磁体按磁极N、S交替排列，所述定子部件a(2)、定子部件b(3)均安装于定子型材(1)内部，所述动子部件a(4)和动子部件b(5)均安装于动子型材(6)的内部，所述动子部件a(4)、动子部件b(5)和定子部件a(2)、定子部件b(3)的位置一一相对应，所述动子部件和定子部件之间的间隙通过滚轮组件分隔开，所述滚轮组件包含有滚轮组件a(8)和滚轮组件b(9)，所述定子部件a(2)、定子部件b(3)均由若干铁芯线圈直线排列而成。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述位置检测装置包括有三个霍尔传感器、透明带(10)、穿透式编码器(11)和磁栅(7)，且三个所述霍尔传感器均安装于铁芯线圈的外侧，所述穿透式编码器(11)和磁栅(7)均固定安装于定子型材(1)上，所述透明带(10)安装于动子型材(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述铁芯线圈与定子型材(1)通过嵌合滑动相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述永磁体、滚轮组件均与动子型材(6)通过嵌合滑动相连接，所述定子部件和动子部件均通过滚轮组件与定子型材(1)的凸轨滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述永磁同步直线电机与悬浮门的数量相对应，且单一的永磁同步直线电机与多扇悬浮门之间外接有传动机构。

6.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述永磁同步直线电机悬浮门直接连接家用220V电源，所述微电脑驱动器和控制器固定在定子型材(1)空腔的端部。

7.根据权利要求1所述的一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，其特征在于，所述铁芯线圈外接有三相交流电源，排列方式以三个相邻的线圈为一个单元顺序排列；三个相邻的铁芯线圈与四个永磁体构成一个电机单元，整个电机由多个单元电机组成。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机，特别涉及一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置。

背景技术

悬浮门是一种长时间、频繁、往复式工作的机电一体化的装置，它不仅要求工作可靠性高、安全性好，而且还要求其具有运行平稳、噪声低的特点，现有的平移式自动门一般采用旋转电机作为动力源，经过机械变速转换(滚珠丝杆或齿形带)传动的方式，将旋转运动转换成直线运动实现门的开、关，这种旋转电机由于采用机械传动转换装置，传动效率不高、运动噪声大，经较长时间工作后，造成运动组件磨损，影响运动精度和稳定性，安装维护成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，选用永磁同步直线电机作为驱动装置，因定子部件与动子部件不直接接触，而且定子部件中的铁芯对动子部件中的永磁体有竖直方向的磁力，所以它具有结构简单、安全稳定、磨损率低、寿命长、节能环保、噪声小、停电时容易推开的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，包括定子型材、动子型材、位置检测装置和微电脑驱动器和控制器、动子部件和定子部件，所述动子部件包含有定直线运动的动子部件a、直线运动的动子部件b，所述定子部件包含有定子部件a、定子部件b，所述动子部件a和动子部件b均由若干永磁体紧密直线排列而成，永磁体按磁极N、S交替排列，所述定子部件a、定子部件b均安装于定子型材内部，所述动子部件a和动子部件b均安装于动子型材的内部，所述动子部件a、动子部件b和定子部件a、定子部件b的位置一一相对应，所述动子部件和定子部件之间的间隙通过滚轮组件分隔开，所述滚轮组件包含有滚轮组件a和滚轮组件b，所述定子部件a、定子部件b均由若干铁芯线圈直线排列而成。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述位置检测装置包括有三个霍尔传感器、透明带、穿透式编码器和磁栅，且三个所述霍尔传感器均安装于铁芯线圈的外侧，所述穿透式编码器和磁栅均固定安装于定子型材上，所述透明带安装于动子型材上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述铁芯线圈与定子型材通过嵌合滑动相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述永磁体、滚轮组件均与动子型材通过嵌合滑动相连接，所述定子部件和动子部件均通过滚轮组件与定子型材的凸轨滑动连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述永磁同步直线电机与悬浮门的数量相对应，且单一的永磁同步直线电机与多扇悬浮门之间外接有传动机构。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述永磁同步直线电机悬浮门直接连接家用220V电源，所述微电脑驱动器和控制器固定在定子型材空腔的端部。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述铁芯线圈外接有三相交流电源，排列方式以三个相邻的线圈为一个单元顺序排列；三个相邻的铁芯线圈与四个永磁体构成一个电机单元，整个电机由多个单元电机组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过选用永磁同步直线电机作为驱动装置，因定子部件与动子部件不直接接触，而且定子部件中的铁芯对动子部件中的永磁体有竖直方向的磁力，所以它具有结构简单、安全稳定、磨损率低、寿命长、节能环保、噪声小、停电时容易推开的优点。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的铁芯线圈缠绕结构示意图；

图3是本实用新型的永磁体排列结构示意图；

图4是本实用新型的铁芯线圈和永磁体组合示意图；

图5是本实用新型的铁芯线圈通三相交流电示意图；

图中：1、定子型材；2、定子部件a；3、定子部件b；4、动子部件a；5、动子部件b；6、动子型材；7、磁栅；8、滚轮组件a；9、滚轮组件b；10、透明带；11、穿透式编码器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。

此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

如图1-5所示，本实用新型提供一种用于悬浮门的永磁同步直线电机装置，包括定子型材1、动子型材6、位置检测装置和微电脑驱动器和控制器、动子部件和定子部件，动子部件包含有定直线运动的动子部件a4、直线运动的动子部件b5，定子部件包含有定子部件a2、定子部件b3，动子部件a4和动子部件b5均由若干永磁体紧密直线排列而成，永磁体按磁极N、S交替排列，定子部件a2、定子部件b3均安装于定子型材1内部，动子部件a4和动子部件b5均安装于动子型材6的内部，动子部件a4、动子部件b5和定子部件a2、定子部件b3的位置一一相对应，动子部件和定子部件之间的间隙通过滚轮组件分隔开，滚轮组件包含有滚轮组件a8和滚轮组件b9，定子部件a2、定子部件b3均由若干铁芯线圈直线排列而成，文中定子均指代定子部件a2和定子部件b3，动子指代动子部件a4和动子部件b5。

进一步的，位置检测装置包括有三个霍尔传感器、透明带10、穿透式编码器11和磁栅7，且三个霍尔传感器均安装于铁芯线圈的外侧，穿透式编码器11和磁栅7均固定安装于定子型材1上，透明带10安装于动子型材6上，三个霍尔传感器安装位置与线圈的尺寸相关，三个霍尔传感器安装距离铁芯线圈的长度为0.5xn、1xn、1.5xn(其中n为整数)，反馈型透明带10安装在动子型材6上，使在运动过程中透明带10始终穿过穿透式编码器11，穿透式编码器11放置在永磁同步电机定子所在的轴向位置内，添加穿透式编码器11和磁栅7的目的是增加运动控制精度，使电机运动稳定性更强，实现位置的实时反馈，通过采集霍尔传感器换相时序的变化，利用M法计算电机的运行速度，从而获取电机动子当前位置，来控制驱动器全桥通断时序，实现直线电机正向、反向运动控制。

铁芯线圈与定子型材1通过嵌合滑动相连接，保证定子的运动的自由度。

永磁体、滚轮组件均与动子型材6通过嵌合滑动相连接，定子部件和动子部件均通过滚轮组件与定子型材1的凸轨滑动连接，动子部件与定子部件通过滚轮组件的上下U型滚轮与定子型材1上的凸轨配合实现上下定位，保证动子直线运动的自由度。

永磁同步直线电机与悬浮门的数量相对应，且单一的永磁同步直线电机与多扇悬浮门之间外接有传动机构，单个电机驱动一扇门，当需要驱动多扇门时，采用多电机驱动；也可采用单电机驱动多扇门，但需加入中间传动机构。

永磁同步直线电机悬浮门直接连接家用220V电源，微电脑驱动器和控制器固定在定子型材1空腔的端部，便于通过微电脑驱动器和控制器控制电机的驱动，控制采用PWM(Pulse Width Modulation)波控制技术，对电机的速度和位置进行控制。

铁芯线圈外接有三相交流电源，排列方式以三个相邻的线圈为一个单元顺序排列；三个相邻的铁芯线圈与四个永磁体构成一个电机单元，整个电机由多个单元电机组成，比如单个永磁体的轴向长度为12mm，则三个铁芯线圈的长度为48mm，单个铁芯线圈为16mm，这样三个铁芯线圈与四个永磁体构成一个电机单元；当铁芯线圈通三相交流电时，三相铁芯线圈产生类似于正弦的磁场与永磁体产生的磁场吸力或斥力，从而驱动永磁体运动，三相电流变化驱使永磁体所在动子部分运动实现电机运动与电流变化同步。

具体的，如图1、图2、图3所示，定子铁芯选用多片T型齿轭A3钢叠加而成，定子的铁芯线圈选用漆包线集中绕线的方法(每个铁芯绕一个线圈)，线圈301、302、303代表三相交流电不同的通电线圈，三个线圈为一个单元后面的线圈分别与这三个线圈串联，线圈与铁芯之间有绝缘作用的绕线骨架；动子包括永磁体和高导磁材料，将永磁体沿轴向按照N、S紧密的粘接在高导磁材料上，永磁体之间没有间隙；定子铁芯线圈与动子磁钢之间有一定的对应关系，三个铁芯线圈构成的一个铁芯线圈单元与四个永磁体构成的一个磁钢单元在轴向长度上相等，构成一个电机单元，本实用新型永磁同步直线电机由7个电机单元组成，若选择永磁体的轴向长度为12mm，则铁芯线圈单元的轴向长度为48mm，其中每个线圈长度为16mm，三个霍尔传感器分别距离线圈8mm、16mm、24mm处，通电导线与永磁体之间的相互作用如图4、图5所示，永磁同步直线电机选择三相电源，各相电流相差120度，当给线圈通电后，线圈缠绕的铁芯产生N或S的磁极与永磁体的磁极产生相互吸引或排斥，随着三相电流变化，铁芯产生的磁极也随着变化从而驱动电机永磁体所在动子运动。电机在运动过程中通过霍尔传感器、穿透式编码器11或者磁栅7的信号反馈作用，通过反馈信息处理，微电脑对电机位置、速度进行控制，从而实现电机精确、平稳、快速运动。

本实用新型选用永磁同步直线电机作为驱动装置，因定子部件与动子部件不直接接触，而且定子部件中的铁芯对动子部件中的永磁体有竖直方向的磁力，所以它具有结构简单、安全稳定、磨损率低、寿命长、节能环保、噪声小、停电时容易推开的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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