CN101009453B - 动圈式直线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种动圈式直线电机，包括定子、相对定子运动的动子，定子由至少一个磁铁阵列模块组成，动子包括铁芯和线圈，铁芯上间隔形成齿和槽，线圈嵌绕在槽内，动子上还包括冷却路径，通过冷却液的冷却以提高电机的过载能力，动子内设有过热温度感应器，以在动子内部温度过高时，产生过热保护。本发明动圈式直线电机可克服由传统滚珠丝杠传动所引起的刚度差、效率低、响应慢及存在反向间隙等缺点。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种电机，尤指一种绕组线圈相对定子运动的动圈式直线电机。
【技术背景】
传统上直线运动是由旋转电机通过同步带、螺杆或滚珠丝杆转换来间接实现的，而机械传动响应较慢且滞后，存在一定的跟踪误差，也影响系统的传动刚度，机械传动的磨损和噪音等等都是间接传动在高速精密自动化设备的技术瓶颈。由直线电机构成的直接驱动技术取消了电机与负载之间的中间环节，将电机与工作台之间的传动链缩短为零，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力及刚性不足等缺点，是高端自动化设备、数控机床等领域市场的技术趋势。
直线电机运行的有效性和安全性除了有优化设计技术及机、电、热综合设计技术保障外，还需要必要的自保护能力，而合理的冷却方法则是提高直线电机推力密度的重要手段。
【发明内容】
本发明所欲解决的技术问题是提供一种直接驱动的动圈式直线电机，以克服由传统滚珠丝杠传动所引起的刚度差、效率低、响应慢及存在反向间隙等缺点。
本发明所采用的技术方案是：一种动圈式直线电机，包括定子、相对定子运动的动子，定子由至少一个磁铁阵列模块组成，动子包括铁芯和线圈，铁芯上间隔形成齿和槽，线圈嵌绕在槽内，动子上还包括冷却路径。
所述动子内设有温度感应器，以在动子内部温度过高时，产生过热保护。
所述冷却路径包括进液口、多个顺序连通的纵向通道和横向通道及出液口，冷却液自进液口流进后，经纵向通道及横向通道后，由动子的第一侧迂回流经第二侧后，再返回至第一侧，所述冷却液为水。
所述冷却路径在端部密封采用密封螺塞。
所述动子由环氧树脂将铁芯和线圈真空灌注构成。
所述铁芯由矽钢片叠压构成。
所述定子的磁铁阵列呈斜形，动子线圈的槽呈直形。
所述定子的磁铁阵列呈直形，动子线圈的槽呈斜形。
所述定子铁芯上的齿和槽呈矩形。
本发明所达到的技术效果是：本发明动子直接驱动负载作往复直线运动，实现负载的高速精密定位。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明动圈式直线电机的装配图。
图2是本发明动圈式直线电机的磁铁阵列模块。
图3是本发明动圈式直线电机的动子的结构组成分解图。
图4是本发明动圈式直线电机的冷却路径示意图。
【具体实施方式】
如图1所示为本发明动圈式直线电机的装配图。动圈式直线电机由固定不动的定子10和相对定子10运动的动子20组成，动子20通电时与定子10磁场相互作用即产生推力。本发明定子10模块化，包括至少一个磁铁阵列模块，可采用多个磁铁阵列模块组成定子10，以构成所需的行程。如图2所示为一个磁铁阵列模块11，模块化定子10则可根据应用需要组合成不同行程，以满足工作时工件运动的需要。定子10或磁铁阵列模块11的磁铁列阵为降低由齿槽引起的齿槽推力，以一定角度倾斜排列，如图2所示的斜磁铁阵列模块，本发明也可通过斜槽而保持直磁磁铁阵列达到同样的效果。
动子20包括铁芯22和线圈28，二者用环氧树脂真空灌注构成，如图3所示，铁芯22由矽钢片叠压构成，并以一定间隔形成矩形齿24和矩形开口槽26。线圈28对应铁芯22的矩形齿24和矩形开口槽26绕成，嵌绕在矩形齿24上，按一定的顺序嵌绕形成三相集中绕组。
本发明定子10以斜磁阵列设计，当上述的动子20通电后，定子10与动子20产生的磁场相互作用即产生推动力。本发明于两两相邻的线圈28间装设有温度传感器30，当动子20运动时，因温度传感器30的感应，可产生过热保护。
本发明还设计有冷却路径，冷却路径直接设于动子20上，如图4所示，动子20包括第一端32、第二端34，第一侧36、第二侧38，本发明的冷却路径包括端部通道42、44、46，其中通道42、46位于第二端34，通道44位于第一端32，还包括与侧部平行的通道41、43、45、47、49，其冷却液的流经通道为：自进液口40进入，依次流经通道41、通道42、通道43、通道44、通道45、通道46、通道47，流经通道47后由通道48下折，流经与侧部平行的通道49，再由位于第二端34底部的通道(图未示)折回至位于第一侧36的底部通道(图中未示出)，尔后由出液口50流出，如此迂回的冷却通道，可使动子20充分冷却，以达最佳的冷却效果，各冷却通道有密封螺塞60控制冷却液的流向。冷却液可为水或其他的冷却液。
Claims (6)
1.一种动圈式直线电机，包括定子、相对定子运动的动子，其特征在于：定子由至少一个磁铁阵列模块组成，动子包括铁芯和线圈，铁芯上间隔形成齿和槽，线圈嵌绕在槽内，动子包括第一端(32)、与第一端平行的第二端(34)、与第一端垂直的第一侧(36)、与第一侧(36)平行的第二侧(38)，动子上还包括冷却路径，所述冷却路径包括进液口(40)、多个顺序连通的纵向通道和横向通道及出液口(50)，所述纵向通道包括第一端部通道(42)、第二端部通道(44)、第三端部通道(46)，其中第一、第三端部通道(42、46)位于第二端(34)，第二端部通道(44)位于第一端(32)，所述横向通道包括与第一侧(36)、第二侧(38)平行的第一侧部通道(41)、第二侧部通道(43)、第三侧部通道(45)、第四侧部通道(47)、第五侧部通道(49)，冷却液自进液口(40)流进后，依次流经第一侧部通道(41)、第一端部通道(42)、第二侧部通道(43)、第二端部通道(44)、第三侧部通道(45)、第三端部通道(46)、第四侧部通道(47)，流经第四侧部通道(47)后由通道(48)下折，流经与侧部平行的通道(49)，再由位于第二端(34)底部的通道折回至位于第一侧(36)的底部通道，尔后由出液口(50)流出，其中，所述冷却路径在端部密封采用密封螺塞；所述动子内设有温度感应器，以在动子内部温度过高时，产生过热保护。
2.如权利要求1所述的动圈式直线电机，其特征在于：所述冷却液为水。
3.如权利要求1所述的动圈式直线电机，其特征在于：所述动子由环氧树脂将铁芯和线圈真空灌注构成。
4.如权利要求1所述的动圈式直线电机，其特征在于：所述铁芯由矽钢片叠压构成。
5.如权利要求1所述的动圈式直线电机，其特征在于：所述定子的磁铁阵列呈斜形，动子线圈的槽呈直形。
6.如权利要求1所述的动圈式直线电机，其特征在于：所述定子的磁铁阵列呈直形，动子线圈的槽呈斜形。
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