一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置

1.一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：包括永磁直线电机、挂门板(4)和滚动导轨机构，永磁直线电机包括电机定子(2)和电机动子(11)，滚动导轨机构包括导轨(3)和滚动轮(8)；电机定子(2)包括定子铁心(22)和定子绕组，定子铁心(22)沿行程方向均匀开设一组齿槽，定子绕组缠绕在定子铁心(22)的齿槽内，电机动子(11)包括动子铁心(23)和一组结构尺寸相同的磁钢(24)，磁钢(24)沿行程方向连续排布形成磁极(9)，磁钢(24)两极的连线垂直于行程方向，并且相邻两个磁钢(24)的磁极方向相反，所有磁钢(24)背向动子铁心(23)的表面共同形成磁极(9)的极面；定子铁心(22)的齿槽开口和磁极(9)的极面位置相对，电机定子(2)和电机动子(11)之间形成气隙，挂门板(4)与电机动子(11)固定，滚动轮(8)安装在电机动子(11)上，导轨(3)安装在电机定子(2)上，电机定子(2)位置固定；在定子铁心(22)的齿槽位置设置有霍尔传感器(21)，通过霍尔传感器(21)检测磁极(9)的极面数目和位置，基于极面数目和位置对挂门板(4)的位置和速度进行检测。
2.根据权利要求1所述的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：所述永磁直线电机的驱动波形为方波驱动，三个霍尔传感器(21)为一组对应电机动子(11)的一对极，即每个霍尔传感器(21)对应2/3π电角度，当磁极(9)的极面划过霍尔传感器(21)时输出信号，三个霍尔传感器(21)各有1/3时间重叠，构成6种输出状态，用以控制驱动装置输出驱动波形。
3.根据权利要求1或2所述的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：
所述电机定子(2)位于电机动子(11)整个行程中心位置对应处。
4.根据权利要求3所述的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：记整个行程的长度为L，电机定子(2)的长度为L1，电机动子(11)的长度为L2，满足下述关系：L2＝
1/2×(L+L1)。
5.根据权利要求1所述的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：还包括铝合金外壳(1)，铝合金外壳(1)的横截面为长方形且底侧面中心沿行程方向开口，平行于铝合金外壳(1)的底面、在铝合金外壳(1)内设置有固定块(10)，固定块(10)将铝合金外壳(1)内部分为上表面一侧的上容腔和下表面一侧的下容腔；滚动导轨机构为双导轨结构、包括一对导轨(3)和一个滚动轮(8)，其中一对导轨(3)分别固定在固定块(10)和铝合金外壳(1)的底面上、位置相对，滚动轮(8)卡合在一对导轨(3)之间；电机动子(11)通过滚动轴(7)与滚动轮(8)连接，且在电机动子(11)的两侧均设置有滚动轮(8)，电机定子(2)固定在上容腔内。
6.根据权利要求5所述的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，其特征在于：所述固定块(10)相对铝合金外壳(1)的底面距离可调。

一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置。\n背景技术\n[0002] 目前，公知的电动平移门驱动装置由旋转电机、齿轮、齿链和挂门板组成，通过齿轮和齿链将旋转电机的旋转运动转换为挂门板的平移运动，由于大部分旋转电机的转速较高，通常还需要一个减速箱来减小齿轮的转速。这种方案，一方面机构较为复杂，故障率高，另一方面齿轮传动中的噪声和磨损也大。\n发明内容\n[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，以克服现有电动平移门需要齿轮、齿链等传动机构，故障率高、噪声和磨损大的不足，提高可靠性。\n[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：\n[0005] 一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，包括永磁直线电机、挂门板和滚动导轨机构，永磁直线电机包括电机定子和电机动子，滚动导轨机构包括导轨和滚动轮；电机定子包括定子铁心和定子绕组，定子铁心沿行程方向(电机动子的移动方向)均匀开设一组齿槽，定子绕组缠绕在定子铁心的齿槽内，电机动子包括动子铁心和一组结构尺寸相同的磁钢，磁钢沿行程方向连续排布形成磁极，磁钢两极的连线垂直于行程方向，并且相邻两个磁钢的磁极方向相反，所有磁钢背向动子铁心的表面共同形成磁极的极面；定子铁心的齿槽开口和磁极的极面位置相对，电机定子和电机动子之间形成气隙，挂门板与电机动子固定，滚动轮安装在电机动子上，导轨安装在电机定子上，电机定子位置固定；在定子铁心的齿槽位置设置有霍尔传感器，通过霍尔传感器检测磁极的极面数目和位置，基于极面数目和位置对挂门板的位置和速度进行检测。电机位置和速度反馈均可通过定子侧的霍尔传感器间接计算获得，大大降低了成本。\n[0006] 本发明改变了现有的使用旋转电机驱动的一贯设计，而采用了永磁直线电机进行驱动，减少了减速装置，简化了结构、降低了故障率；同时由于永磁直线电机本身的特性，使得其控制方式大大简化。当永磁直线电机通电时，电机动子就在电磁力的驱动下相对电机定子直线移动，从而带动挂门板上的平移门移动。由于永磁体(磁钢)的存在，使得电机动子在静止时具有定位力，使得在停止时候可以自锁。\n[0007] 优选的，所述永磁直线电机的驱动波形为方波驱动，三个霍尔传感器为一组对应电机动子的一对极，即每个霍尔传感器对应2/3π电角度，当磁极的极面划过霍尔传感器时输出信号，三个霍尔传感器各有1/3时间重叠，构成6种输出状态，用以控制驱动装置输出驱动波形。采用方波进行控制，相比较于现有的正弦波控制，更为简单。\n[0008] 优选的，所述电机定子位于电机动子整个行程中心位置对应处。\n[0009] 优选的，记整个行程的长度为L，电机定子的长度为L1，电机动子的长度为L2，满足下述关系：L2＝1/2×(L+L1)。这样，只需要很短的定子绕组长度即可满足电机动子(11)在整个行程之间的运动。\n[0010] 优选的，还包括铝合金外壳，铝合金外壳的横截面为长方形且底侧面中心沿行程方向开口，平行于铝合金外壳的底面、在铝合金外壳内设置有固定块，固定块将铝合金外壳内部分为上表面一侧的上容腔和下表面一侧的下容腔；滚动导轨机构为双导轨结构、包括一对导轨和一个滚动轮，其中一对导轨分别固定在固定块和铝合金外壳的底面上、位置相对，滚动轮卡合在一对导轨之间；电机动子通过滚动轴与滚动轮连接，且在电机动子的两侧均设置有滚动轮，电机定子固定在上容腔内。通过两侧的滚动导轨机构，可以保证电机运行的平稳性。\n[0011] 优选的，所述固定块相对铝合金外壳的底面距离可调，即可以实现气隙的可调。\n[0012] 有益效果：本发明提供的基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，减少了采用旋转电机的电动平移门驱动装置中的传动机构，因此减少了噪声、提高了稳定性和使用寿命，并且结构简单，控制容易；电机位置和速度反馈均可通过定子侧的霍尔传感器间接计算获得，大大降低了成本；采用方波进行控制，相比较于现有的正弦波控制，更为简单。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明的侧视结构示意图；\n[0014] 图2为电机本体结构示意图；\n[0015] 图3为磁极的极面示意图；\n[0016] 图4为自动门运行开启/关闭状态示意图；\n[0017] 图5为自动门运行关闭/开启状态示意图；\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。\n[0019] 如图1、图2所示为一种基于永磁直线电机的电动平移门驱动装置，包括铝合金外壳1、磁直线电机、挂门板4和滚动导轨机构。\n[0020] 铝合金外壳1的横截面为长方形且底侧面中心沿行程方向开口，平行于铝合金外壳1的底面、在铝合金外壳1内设置有固定块10，固定块10将铝合金外壳1内部分为上表面一侧的上容腔和下表面一侧的下容腔。\n[0021] 永磁直线电机包括电机定子2和电机动子11；电机定子2包括定子铁心22和定子绕组，定子铁心22沿行程方向均匀开设一组齿槽，定子绕组缠绕在定子铁心22的齿槽内，电机动子11包括动子铁心23和一组结构尺寸相同的磁钢24，磁钢24沿行程方向连续排布形成磁极9，磁钢24两极的连线垂直于行程方向，并且相邻两个磁钢24的磁极方向相反，所有磁钢\n24背向动子铁心23的表面共同形成磁极9的极面(如图3所示)；定子铁心22的齿槽开口和磁极9的极面位置相对，电机定子2和电机动子11之间形成气隙。\n[0022] 滚动导轨机构为双导轨结构、包括一对导轨3和一个滚动轮8，其中一对导轨3分别固定在固定块10和铝合金外壳1的底面上、位置相对，滚动轮8卡合在一对导轨3之间；电机动子11通过滚动轴7与滚动轮8连接，且在电机动子11的两侧均设置有滚动轮8，电机定子2固定在上容腔内。所述固定块10相对铝合金外壳1的底面距离可调。\n[0023] 在定子铁心22的齿槽位置设置有霍尔传感器21，通过霍尔传感器21检测磁极9的极面数目和位置，基于极面数目和位置对挂门板4的位置和速度进行检测。所述永磁直线电机的驱动波形为方波驱动，三个霍尔传感器21为一组对应电机动子11的一对极，即每个霍尔传感器21对应2/3π电角度，当磁极9的极面划过霍尔传感器21时输出信号，三个霍尔传感器21各有1/3时间重叠，构成6种输出状态，用以控制驱动装置输出驱动波形。\n[0024] 所述电机定子2位于电机动子11整个行程中心位置对应处，记整个行程的长度为L，电机定子2的长度为L1，电机动子11的长度为L2，满足下述关系：L2＝1/2×(L+L1)。\n[0025] 该永磁直线电机无需位置和速度传感器，通过检测扫过电机定子处霍尔传感器21极面次数即可确定当前电机动子位置，通过测量扫过一对磁极的时间即可得到速度值，为此大大简化了控制方式和测量电路。\n[0026] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。