[发明专利]直线轴马达

说明书

本发明涉及直线轴马达。本发明涉及一种包括滑块(10)和管状磁轴(30)的直线轴马达(1)，其中，滑块(10)包括具有矩形横截面的长方形长方体形状的马达壳体(101)，马达壳体具有纵向中心孔(180)。根据本发明，马达壳体(101)包括作为集成的流体冷却回路的一部分的至少两个纵向冷却孔(161、162、163、164、165、166、167、168)。根据本发明，至少两个纵向冷却孔(161‑168)在中心孔(180)的左侧和右侧对称分布，其中，纵向冷却孔(161‑168)中的任一者的中心轴线(15)在中心孔(180)的最高部分(20)之下和在中心孔(180)的最低部分(25)之上。

技术领域

本发明大体上涉及直线轴马达(linear shaft motor)，且更具体地涉及用于与高精度机床一起使用的液体冷却的直线轴马达。本申请为分案申请，其母案申请号为201711106746.0，申请日为2017年11月10日，发明名称为“直线轴马达”。

背景技术

直线马达(LM)多年以来一直与机床一起使用，尤其是与铣床一起使用，其中，与其中旋转运动通过滚珠丝杠被转换成直线运动的常规系统相比，所实现的高的加速度和高的速度，以及不需要维护的事实对于过程是极大的优点。从30多年以来，LM也被提出与电火花加工机(EDM)一起使用(cp.JP63002626A)。自1999年，在与铣床一起引入之后仅仅几年，Sodick的电火花加工机就已经配备了直线马达驱动系统。

扁平型直线马达的主要问题以及其未替代常规系统的原因之一是在主要部分的铁芯与永磁体(次级)之间的强磁吸引力，其必须通过机器结构的适当设计来吸收。这个力能够通过马达本身的对称构造，就像U型通道型直线马达一样，或者通过机器内马达的对称配置来消除。

更最近，另一种众所周知类型的直线马达已被引入作为机床的致动器：直线轴马达(以下称LSM)。与其他类型的直线马达相比，LSM具有许多优点，这些优点使其成为用于某些机器中的轴向致动的非常有吸引力的解决方案。尤其，对称的构造本质上导致了平衡的力。因此，机器的结构部件基本上在期望的轴向方向(推力方向)上被加载，如传统的滚珠丝杠传动装置一样，并且结构部件不需要像扁平型LM那样坚硬。

轴主要由一排产生强磁场的永磁体组成。利用轴的筒形构造，磁体的整个筒形表面区域能够用于产生推力。GMC有限责任公司的专利US 6,040,642中示出了轴的可能设计。无铁芯LSM提供了非常平滑的速率和位置控制，并且非常节能。

LSM是预装的，所以安装在机器上比较容易。而且，直线轴马达的紧凑的对称构造有利于其与机床集成，马达被安装成与相应的机器部件紧密相关，从而在力传递方面实现了优异的刚度。然而，由于LSM直接链接到相应的机器部件，所以在机器结构的芯处，马达推进器中产生的热量必须尽可能地疏散，以避免机器结构的伸长和变形及因此造成的精度损失。

由于铜绕组中的欧姆损耗引起的加热功率与I²×R成正比。在正常操作中，在这里考虑的范围内由每个LSM连续产生的热量为约几百瓦。需要指出的是，正常的操作是准永久条件。通常，CNC机床包括至少三个轴线马达，而电火花线切割机通常包括两个水平轴线对，以及采用旋转致动的第五垂直轴线。不言而喻，必须避免或至少限制在机器结构的芯处的热引入。随着对机床的精度要求越来越具挑战性，热引入必须从源头上被拦截。

三菱(日本公司)的专利文献WO2010049969涉及一种配备有液体冷却系统的直线轴马达，该液体冷却系统包括在马达外壳和机体之间的冷却板(马达线圈保持件14)和两个侧向冷却板。然而，这种冷却理念不能有效地保护机体，因为不能避免热量传递到附接表面。此外，将这种板插入马达主体周围并且特别是在马达主体上方增加了滑块的尺寸，以及在机床内所需的体积。

在2012年，三菱公司推出了新系列的WEDM(MV系列)，其使用直线轴马达。这里散热问题已经基本上通过在LSM周围配置一些冷却板被解决。当然，带冷却板的LSM的高度显著增加。