CN101432954A - 直线电动机 - Google Patents

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CN101432954A CNA2007800147019A CN200780014701A CN101432954A CN 101432954 A CN101432954 A CN 101432954A CN A2007800147019 A CNA2007800147019 A CN A2007800147019A CN 200780014701 A CN200780014701 A CN 200780014701A CN 101432954 A CN101432954 A CN 101432954A
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CN
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格雷厄姆·米德
埃里克·马德拉塞克
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Illinois Tool Works Inc
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Illinois Tool Works Inc
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    • H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
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Abstract

一种直线电动机，包括电磁活塞和圆柱状设备，该直线电动机包括多个定子线圈、电枢以及轴承装置，该多个定子线圈并排设置在轴周围，并且被缠绕以产生径向磁场，在通电时该径向磁场沿着轴的长度改变其极性，该电枢位于定子内并可在与定子的轴共轴的方向上运动，该轴承装置用于支撑电枢以用于相对定子进行往复运动，其特征在于该轴承装置包括非磁性材料。

Description

直线电动机
技术领域
本发明涉及直线电动机(linear electric motor)。
背景技术
直线电动机已经被公知很多年了，一种这样的电动机采取了活塞和圆柱状设备的形式，例如GB-A-1308349中公开的该种电机，其包括具有径向极化的磁性材料的管状定子，并且限定了气隙，其中设置在该气隙中的可动电枢线圈用于轴向运动。
这种电动机在许多应用中用于替代液压活塞圆柱状设备。然而，当其与轻载一起使用并且要求它们精确地再生特定的工作力波形(operational forceprofile)时，出现了问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形式为活塞和圆柱状设备的电磁直线电动机，其能克服上述该设备中的问题。
本发明提供一种电磁活塞和圆柱状设备，其包括多个定子线圈、电枢以及轴承装置，该多个定子线圈并排设置在轴周围，并且被缠绕以产生径向磁场，在通电时(energized)，该径向磁场沿着轴的长度方向改变其极性，该电枢位于定子内并且在与定子的轴共轴的方向上可以运动，该轴承装置用于支撑电枢以用于相对该定子进行往复，其特征在于轴承装置包括非磁性材料。
优选的是，该轴承包括陶瓷材料，其形式可以是陶瓷球状轴承。
附图说明
为了更容易理解本发明，现在参考附图并通过示例描述其实施例。其中附图示出电磁设备的剖视图。
具体实施方式
本发明的优选实施例是直线电动机，其定子构造成产生径向磁场，其电枢构成活塞状部件，该活塞状部件可在该磁场中轴向运动。
如图所示，定子包括圆形横截面的管状圆柱体，其由圆柱状部10形成，该圆柱状部10具有由端帽11和12密封的开口端。圆柱状部10包括一系列线圈，其并排设置并缠绕用以在由通过它们的电流通电时，它们将产生沿着圆柱状部的长度轴向设置的径向磁场。这些线圈还限定出与心轴14的环形气隙，该心轴14的端部位于端帽11和12中。
管状电枢16位于气隙中，包括一系列磁性组件。该磁性组件的形式优选的是具有极片的永磁体，从而沿着电枢的长度产生一系列交变磁极，用于与由定子线圈产生的径向磁场一起协作。
借助后面更详细描述的轴承20和21，电枢可在心轴14上滑动。电枢的运动传送给输出组件，该输出组件的形式为柱塞22，其通过一个或多个杆23连接到电枢上，其中该一个或多个杆23穿过端帽12中的孔从电枢16的一端伸出。这些杆离轴设置。
在运行过程中，当定子线圈由交变极性的电流通电时，在气隙中产生移动式电磁波(traveling magnetic wave)，这使得电枢运动。我们发现当上述的装置用作动力设备(force device)时，电动机不能精确再生输入波形，尤其是施加较低的动力(force)给测试中的物体的时候。因此，着手多个调查，并且决定去掉所述一个或多个杆23和端帽12之间的任何密封件。此外，由于轴承20和21在定子产生的磁场内的位置，因此将注意力放到了轴承20和21上。最初，采用了轴承座圈(bearing races)中质量最高的常规球轴承，但是发现这对于解决问题仍然是不够的。令人震惊的是，我们发现通过将高质量的常规球轴承座圈用非磁性材料球来代替，可以实现期望的改进，该非磁性材料球诸如用陶瓷材料形成的。换句话说，通过简单地将钢球轴承用诸如陶瓷球轴承之类的非磁性材料球轴承替代，可以解决问题。也可以将球轴承座圈和球轴承本身全部用陶瓷之类的非磁性材料来替代。
尽管上述实施例采用具有永磁电枢的定子线圈，也可以将电磁结构进行改变，使得电枢也可以采用除定子之外的线圈构造。可替换地，该定子可用永磁体而不是电枢来构成。

Claims (5)

1.一种电磁活塞和圆柱状设备，包括多个定子线圈、电枢以及轴承装置，该多个定子线圈并排设置在轴周围，并且被缠绕以产生径向磁场，在通电时该径向磁场沿着轴的长度改变其极性，该电枢位于定子内并可在与定子的轴共轴的方向上运动，该轴承装置用于支撑电枢以用于相对定子进行往复运动，其特征在于该轴承装置包括非磁性材料。
2.根据权利要求1的设备，其中所述轴承包括非磁性材料的球轴承。
3.根据权利要求2的设备，其中所述球轴承由陶瓷材料形成。
4.根据权利要求1的设备，其中设置心轴，并且所述电枢是管状的并且设置成在所述心轴上往复运动，所述轴承装置设置在所述电枢和心轴之间。
5.根据权利要求4的设备，其中一个或多个杆设置在所述电枢的一端并且穿过该设备的端帽伸出。
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