CN103997185B - 一种双向同步运动直线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向同步运动直线电机，包括定子、动子一和动子二，其中两个动子具有相同的机械结构，其运动特性一致，但运动方向相反。本发明提供的双向同步运动直线电机，可应用在需要同时提供双向运动的场合，例如自动门等；该电机结构新颖，改善了直线电机的端部效应，并提高了性能；同时，采用这种电机可以大大减少机械传动机构的使用，能提高装置的传动效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向同步运动直线电机。
背景技术
直线电机是一种将电能直接转化成直线运动的电机，目前已应用在工业、民用和航空航天等各个行业。由于直线电机本身结构的原因，其初级铁芯是开断的，产生了所谓的边端效应，从而引起波形畸变和损耗增加等问题，如何减少端部效应对电机性能的影响，是目前一个重要的研究课题。对于双向同步直线运动的场合，以自动门为例。目前大部分自动门采用旋转电机驱动，也有少部分自动门采用直线电机驱动。对于采用旋转电机驱动的自动门，首先需要利用减速装置降低电动机转速，然后利用机械传动机构把旋转运动转化为双向的直线运动；对于采用普通直线电机驱动的自动门，需要利用机械传动机构把单方向的直线运动转化为双向的直线运动。综上所述，对于采用旋转电机和普通直线电机驱动的自动门，由于存在较为复杂的机械传动机构，导致自动门装置的整体效率较低，且整体成本和故障率较高。对于其它需要同步双向运动的场合也存在同样的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双向同步运动直线电机，具有双向同步运动、端部效应较小、机械结构简单、整体故障率低等特点。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双向同步运动直线电机，包括定子、动子一和动子二，定义一个平面S，所述定子相对于平面S上下对称，所述动子一和动子二的结构及尺寸相对于平面S上下对称；
所述定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯的上下表面对称开设齿槽，绕组嵌绕在定子铁芯的槽中；所述定子铁芯上下两面的绕组所形成磁场的运动方向相反，且定子铁芯上下两面的绕组在定子铁芯内部形成一个环形磁场；
所述动子一包括背铁一，背铁一与定子铁芯通过滑轨滑块机构一连接；所述动子二包括背铁二，背铁二与定子铁芯通过滑轨滑块机构二连接；所述滑轨滑块机构一和滑轨滑块机构二的结构及尺寸相对于平面S上下对称。
具体的，所述定子铁芯中心开孔，其中固定嵌有固定板；所述背铁一上固定有滑轨一，所述背铁二上固定有滑轨二，所述固定板上固定有滑块，所述滑块和滑轨一形成滑轨滑块机构一，所述滑块和滑轨二形成滑轨滑块机构二。
具体的，所述滑轨一包括A滑轨一和B滑轨一，所述滑轨二包括A滑轨二和B滑轨二，所述滑块包括A滑块和B滑块；所述A滑块的上下两侧分别与A滑轨一和A滑轨二构成滑轨滑块机构，所述B滑块的上下两侧分别与B滑轨一和B滑轨二构成滑轨滑块机构，其中位于上方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构一，位于下方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构二。
具体的，所述固定板采用非导磁性材料铝板制成。
具体的，所述背铁一的左右两侧分别设置有A端部限位块一和B端部限位块一；所述背铁二的左右两侧分别设置有A端部限位块二和B端部限位块二。
具体的，所述定子铁芯的左右两侧分别设置有A限位开关和B限位开关；所述A限位开关可与A端部限位块一和A端部限位块二接触，所述B限位开关可与B端部限位块一和B端部限位块二接触。
具体的，所述定子铁芯采用硅钢片冲片叠压而成。
具体的，该直线电机采用感应式结构，定子的单边极数为4极，定子铁芯的上下表面均设置有13个定子齿和12个定子槽，绕组嵌绕在定子槽内；所述绕组为集中绕组，由12个线圈组成，按顺时针方向分别记为A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4和C4；每个线圈有两个圈边，分别记为P和N，即线圈A1是由A1P和A1N两个圈边构成，其它线圈依次类推；每个定子槽内嵌有一个线圈边，每个线圈的两个圈边间隔两个定子槽；12个线圈分别属于A、B、C三相，A相由A1、A2、A3和A4四个线圈构成，B相由B1、B2、B3和B4四个线圈构成，C相由C1、C2、C3和C4四个线圈构成，其中每相四个线圈均为首尾相串连。
有益效果：本发明提供的双向同步运动直线电机，可应用在需要同时提供双向运动的场合，例如自动门等；该电机结构新颖，改善了直线电机的端部效应，并提高了性能；同时，采用这种电机可以大大减少机械传动机构的使用，能提高装置的传动效率和可靠性。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图一；
图2为本发明的立体结构示意图二；
图3为本发明的剖视结构示意图；
图4为本发明的定子结构示意图；
图5为本发明双向运动示意图，5(a)和5(b)表示两个不同的运动方向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2、图3所示为一种双向同步运动直线电机，包括定子、动子一和动子二，定义一个平面S，所述定子相对于平面S上下对称，所述动子一和动子二的结构及尺寸相对于平面S上下对称。
该直线电机采用感应式结构，所述定子包括定子铁芯14和绕组15；定子铁芯14的上下表面对称开设齿槽，绕组15嵌绕在定子铁芯14的槽中；所述定子铁芯14上下两面的绕组所形成磁场的运动方向相反，且定子铁芯14上下两面的绕组在定子铁芯14内部形成一个环形磁场。
如图4所示，定子的具体设计为：定子的单边极数为4极，定子铁芯14的上下表面对称设置有13个定子齿和12个定子槽，绕组15嵌绕在定子槽内；所述绕组15为集中绕组，由12个线圈组成，按顺时针方向分别记为A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4和C4；每个线圈有两个圈边，分别记为P和N，即线圈A1是由A1P和A1N两个圈边构成，其它线圈依次类推；每个定子槽内嵌有一个线圈边，每个线圈的两个圈边间隔两个定子槽；12个线圈分别属于A、B、C三相，A相由A1、A2、A3和A4四个线圈构成，B相由B1、B2、B3和B4四个线圈构成，C相由C1、C2、C3和C4四个线圈构成，其中每相四个线圈均为首尾相串连。
所述定子铁芯14中心开孔，其中嵌有非导磁性材料铝板制成的固定板16；固定板16与定子铁芯14通过卡口和螺栓固定；所述固定板16上固定有A滑块6和B滑块7。
所述定子铁芯14采用硅钢片冲片叠压而成，定子铁芯14通过优化设计，可以使得三相磁路较为对称，减少端部效应的影响。
所述动子一包括背铁一2；在背铁一2上固定有滑轨一，所述滑轨一包括A滑轨一4和B滑轨一5；所述动子二包括背铁10，在背铁二10上固定有滑轨二，所述滑轨二包括A滑轨二9和B滑轨二12；所述A滑块6的上下两侧分别与A滑轨一4和A滑轨二9构成滑轨滑块机构，所述B滑块7的上下两侧分别与B滑轨一5和B滑轨二12构成滑轨滑块机构，其中位于上方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构一，位于下方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构二，所述滑轨滑块机构一和滑轨滑块机构二的结构及尺寸相对于平面S上下对称。
所述背铁一2的左右两侧分别设置有A端部限位块一1和B端部限位块一3；所述背铁二10的左右两侧分别设置有A端部限位块二11和B端部限位块二8；所述定子铁芯14的左右两侧分别设置有A限位开关13和B限位开关17；所述A限位开关13可与A端部限位块一1和A端部限位块二11接触，所述B限位开关17可与B端部限位块一3和B端部限位块二8接触。
该结构中动子一和动子二具有相同的机械结构，其运动特性一致，但运动方向相反，其中背铁一2和背铁二10为磁通的流通提供通路，也为定子和动子起到支撑作用；滑轨采用四方向等载荷精密直线导轨结构，可以充分保证运行过程中电机的稳定性；动子两端的端部限位块用于限制动子的运动行程，避免动子因超出运动极限而脱轨；为避免动子运动过程中对端部限位块的撞击，在电机定子两端装有限位开关进行保护。
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。
Claims (6)
1.一种双向同步运动直线电机，其特征在于：包括定子、动子一和动子二，定义一个平面S，所述定子相对于平面S上下对称，所述动子一和动子二的结构及尺寸相对于平面S上下对称；
所述定子包括定子铁芯(14)和绕组(15)，定子铁芯(14)的上下表面对称开设齿槽，绕组(15)嵌绕在定子铁芯(14)的槽中；所述定子铁芯(14)上下两面的绕组所形成磁场的运动方向相反，且定子铁芯(14)上下两面的绕组在定子铁芯(14)内部形成一个环形磁场；所述定子铁芯(14)中心开孔，其中固定嵌有固定板(16)；所述固定板(16)采用非导磁性材料铝板制成；
所述动子一包括背铁一(2)，背铁一(2)与定子铁芯(14)通过滑轨滑块机构一连接；所述动子二包括背铁二(10)，背铁二(10)与定子铁芯(14)通过滑轨滑块机构二连接；所述滑轨滑块机构一和滑轨滑块机构二的结构及尺寸相对于平面S上下对称；
所述背铁一(2)上固定有滑轨一，所述背铁二(10)上固定有滑轨二，所述固定板(16)上固定有滑块，所述滑块和滑轨一形成滑轨滑块机构一，所述滑块和滑轨二形成滑轨滑块机构二。
2.根据权利要求1所述的双向同步运动直线电机，其特征在于：所述滑轨一包括A滑轨一(4)和B滑轨一(5)，所述滑轨二包括A滑轨二(9)和B滑轨二(12)，所述滑块包括A滑块(6)和B滑块(7)；所述A滑块(6)的上下两侧分别与A滑轨一(4)和A滑轨二(9)构成滑轨滑块机构，所述B滑块(7)的上下两侧分别与B滑轨一(5)和B滑轨二(12)构成滑轨滑块机构，其中位于上方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构一，位于下方的两组滑轨滑块机构形成滑轨滑块机构二。
3.根据权利要求1所述的双向同步运动直线电机，其特征在于：所述背铁一(2)的左右两侧分别设置有A端部限位块一(1)和B端部限位块一(3)；所述背铁二(10)的左右两侧分别设置有A端部限位块二(11)和B端部限位块二(8)。
4.根据权利要求3所述的双向同步运动直线电机，其特征在于：所述定子铁芯(14)的左右两侧分别设置有A限位开关(13)和B限位开关(17)；所述A限位开关(13)可与A端部限位块一(1)和A端部限位块二(11)接触，所述B限位开关(17)可与B端部限位块一(3)和B端部限位块二(8)接触。
5.根据权利要求1所述的双向同步运动直线电机，其特征在于：所述定子铁芯(14)采用硅钢片冲片叠压而成。
6.根据权利要求1所述的双向同步运动直线电机，其特征在于：该直线电机采用感应式结构，定子的单边极数为4极，定子铁芯(14)的上下表面均设置有13个定子齿和12个定子槽，绕组(15)嵌绕在定子槽内；所述绕组(15)为集中绕组，由12个线圈组成，按顺时针方向分别记为A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4和C4；每个线圈有两个圈边，分别记为P和N，即线圈A1是由A1P和A1N两个圈边构成，其它线圈依次类推；每个定子槽内嵌有一个线圈边，每个线圈的两个圈边间隔两个定子槽；12个线圈分别属于A、B、C三相，A相由A1、A2、A3和A4四个线圈构成，B相由B1、B2、B3和B4四个线圈构成，C相由C1、C2、C3和C4四个线圈构成，其中每相四个线圈均为首尾相串连。
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