CN104600952B - 直线电机的定子轨道 - Google Patents

Abstract

直线电机的定子轨道，包括与直流电机动子配合作用的轨道本体，轨道本体包括两条平行排布的由多个定子导轨架构成的运动导轨，定子导轨架上设置滑动导轨、滑动导轨块、电磁线圈以及设置在定子导轨架内部的供电控制模块，定子导轨架为侧放的U字形结构，U字形结构的底部沿定子导轨架的长度方向上设置有滑动导轨，位于同侧的定子导轨架的U字形结构可沿位于同侧的其余定子导轨架的滑动导轨滑动；滑动导轨的两端具有L型缺口，L型缺口上与滑动导轨的长度方向一致的边上设有供滑动导轨块滑动的T型槽，另一边上开设有放置电磁线圈的第一凹槽，滑动导轨块与第一凹槽相对的侧面上开设有第二凹槽，第二凹槽内放置有可与电磁线圈产生吸力或斥力的永磁体。

Description

直线电机的定子轨道

技术领域

本发明涉及一种直线电机的定子轨道，属于直线电机领域。

背景技术

直线电机伺服系统是一种直接将电能转换成直线运动的机械能的动力装置，它没有旋转电机的中间转换环节，能有效克服传统转换机构的体积大、精度低、效率低、响应慢、噪音大等诸多缺点。直线电机可以看作是旋转电机沿着径向刨开，并拉直展开。由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。考虑到实际情况，一般将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需要的行程范围内初级与次级的之间能有效的进行耦合。对于直线电机，一般将运动的一级称为动子，静止的一级称为定子。

直线电机虽然能应用在各种场合，但是它的造价也非常高，并且对制造工艺要求非常严格，这就限制它的大面积普及，并且应用直线电机时需要铺设相关的定子轨道，铺设轨道都是永久性的设施，对地面环境改变比较大。

发明内容

为了克服现有直线电机存在的上述缺陷，本发明提供一种直线电机的定子轨道。

本发明采用的技术方案是：

直线电机的定子轨道，包括与直流电机动子配合作用的轨道本体，其特征在于：所述的轨道本体包括两条平行排布的由多个定子导轨架构成的运动导轨，所述的定子导轨架上设置有滑动导轨、滑动导轨块、电磁线圈以及设置在定子导轨架内部的供电控制模块，所述的定子导轨架为侧放的U字形结构，所述的U字形结构的底部沿定子导轨架的长度方向上设置有所述的滑动导轨，位于同侧的定子导轨架的U字形结构可沿位于同侧的其余定子导轨架的滑动导轨滑动；

所述的滑动导轨的上中下位置分别固定安装有第一牵引力永磁体阵列、第一悬浮力永磁体阵列、第二牵引力永磁体阵列，所述的滑动导轨块的上中下位置分别固定安装有第三牵引力永磁体阵列、第二悬浮力永磁体阵列、第四牵引力永磁体阵列，所述的定子导轨架的U字形结构的内侧的上下位置以及内侧的底部分别设置有第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈，前一定子导轨架上的滑动轨道内的第一牵引力永磁体阵列、第一悬浮力永磁体阵列、第二牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；前一定子导轨架上的滑动导轨块上的第三牵引力永磁体阵列、第二悬浮力永磁体阵列、第四牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向的牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；

所述的滑动导轨的两端具有L型缺口，所述的L型缺口上与滑动导轨的长度方向一致的边上设有供滑动导轨块滑动的T型槽，另一边上开设有放置电磁线圈的第一凹槽，所述的滑动导轨块与第一凹槽相对的侧面上开设有第二凹槽，所述的第二凹槽内放置有可与所述的电磁线圈产生吸力或斥力的永磁体；

所述的定子导轨架的上端的两侧分别设置有第五牵引力永磁体阵列、第三牵引力线圈，下端的两侧分别设置有第二悬浮力线圈、第三悬浮力永磁体阵列，前一定子导轨架上的第二悬浮力线圈与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第三悬浮力永磁体阵列相互作用产生向上悬浮的牵引力，前一定子导轨架上的第三牵引力线圈与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第五牵引力永磁体阵列相互作用产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向的牵引力。

所述的滑动导轨块上设置有与所述的T型槽相适配的T型滑块。

所述的T型槽的端部设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第一挡块。

所述的T型滑块上与T型槽相对的面上设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第二挡块。

本发明的有益效果体现在：

1、直线电机的轨道组件是模块化可以拆卸组合在一起的。

2、定子导轨架与定子导轨架之间是可以自动移动的，后面的定子导轨架可以沿着前面的定子导轨架的滑动导轨滑动，当到达定子轨道的终点时，可以沿着定子导轨架的壁面滑回轨道，使得直线电机动子可以沿着轨道继续运动，这样利用少量的定子导轨架就可以完成长距离的动子的运动，可以节省制作成本，对外界环境影响也不会产生永久的影响，可以简单方便的改变运行路线。

附图说明

图1是本发明单个定子导轨架、滑动导轨及滑动导轨块的配合结构示意图。

图2是图1的局部爆炸图。

图3是本发明图2的放大图。

图4是本发明定子导轨架的结构示意图。

图5是直线电机动子与定子轨道配合结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，直线电机的定子轨道，包括与直流电机动子A配合作用的轨道本体，所述的轨道本体包括两条平行排布的由多个定子导轨架1构成的运动导轨，所述的定子导轨架1上设置有滑动导轨2、滑动导轨块3、电磁线圈26以及设置在定子导轨架1内部的供电控制模块4，所述的定子导轨架1为侧放的U字形结构，所述的U字形结构的底部沿定子导轨架的长度方向上设置有所述的滑动导轨2，位于同侧的定子导轨架1的U字形结构可沿位于同侧的其余定子导轨架的滑动导轨2滑动；

所述的滑动导轨2的上中下位置分别固定安装有第一牵引力永磁体阵列22、第一悬浮力永磁体阵列23、第二牵引力永磁体阵列24，所述的滑动导轨块3的上中下位置分别固定安装有第三牵引力永磁体阵列31、第二悬浮力永磁体阵列32、第四牵引力永磁体阵列33，所述的定子导轨架1的U字形结构的内侧的上下位置以及内侧的底部分别设置有第一牵引力线圈11、第一悬浮力线圈12以及第二牵引力线圈13，前一定子导轨架上的滑动轨道内的第一牵引力永磁体阵列、第一悬浮力永磁体阵列、第二牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；前一定子导轨架上的滑动导轨块上的第三牵引力永磁体阵列、第二悬浮力永磁体阵列、第四牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向的牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；

所述的滑动导轨2的两端具有L型缺口21，所述的L型缺口21上与滑动导轨2的长度方向一致的边上设有供滑动导轨块3滑动的T型槽25，另一边上开设有放置电磁线圈26的第一凹槽261，所述的滑动导轨块3与第一凹槽261相对的侧面上开设有第二凹槽351，所述的第二凹槽351内放置有可与所述的电磁线圈26产生吸力或斥力的永磁体35；

所述的定子导轨架1的上端的两侧分别设置有第五牵引力永磁体阵列15、第三牵引力线圈17，下端的两侧分别设置有第二悬浮力线圈14、第三悬浮力永磁体阵列16，前一定子导轨架1上的第二悬浮力线圈14与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第三悬浮力永磁体阵列16相互作用产生向上悬浮的牵引力，前一定子导轨架上的第三牵引力线圈17与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第五牵引力永磁体阵列15相互作用产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向的牵引力。

所述的滑动导轨块3上设置有与所述的T型槽25相适配的T型滑块34。

所述的T型槽25的端部设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第一挡块251。

所述的T型滑块34上与T型槽相对的面上设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第二挡块36。

本实施例的工作原理如下：

参考图5，其中，A为直线电机动子；B、C、D和E分别为包括定子导轨架、滑动导轨和滑动导轨块的定子导轨。

一个定子导轨完成整个运动主要分为三步：第一步与导轨系统脱离；第二步在导轨系统组成的滑动导轨上运动；第三步运动回导轨系统。

第一步，当直线电机动子A运行到定子导轨C中时，定子导轨B中供电控制模块4控制定子导轨B中的第二悬浮力线圈14通电与定子导轨C中第三悬浮力永磁体阵列16相互作用产生向上悬浮的牵引力使得定子导轨B脱离底面，同时定子导轨C中的供电控制模块4控制定子导轨C中的第三牵引力线圈15通电与定子导轨B中的第五牵引力永磁体阵列17相互作用产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力使得定子导轨B向外移动。

当移动到一定距离时，定子导轨C中的供电控制模块4控制定子导轨C中的滑动导轨块3的永磁体34与电磁线圈26相互作用产生斥力推动滑动导轨块3沿着T型槽25滑动，使得滑动导轨块3移动到定子导轨B的U型腔内，T型槽25中的第一挡块251与T型滑块34中的第二挡块36保证滑动导轨块3不会从T型槽25中掉落。进而，定子导轨B中的供电控制模块4控制定子导轨B中第一牵引力线圈22、第一悬浮力线圈23、第二牵引力线圈24通电与伸入的定子导轨C中的滑动导轨块3的第三牵引力永磁体阵列31、第二悬浮力永磁体阵列32、第四牵引力永磁体阵列33分别作用，第一牵引力线圈22与第三牵引力永磁体阵列31相互作用产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力使得定子导轨B继续向外移动，第一悬浮力线圈23与第二悬浮力永磁体阵列32产生向上悬浮的牵引力，使得定子导轨B继续悬浮，第二牵引力线圈24与第四牵引力永磁体阵列33产生沿着导轨的长度方向移动的纵向牵引力使得定子导轨B沿着定子导轨C中的滑动导轨运动，定子导轨B在定子导轨C中的滑动导轨上运动的同时，对定子导轨C中的电磁线圈26供电，电磁线圈26与滑动导轨块中的永磁体35产生吸力，使得滑动导轨块3运动到原来的位置。

第二步，定子导轨B中的供电控制模块4控制定子导轨B中第一牵引力线圈11、第一悬浮力线圈12、第二牵引力线圈13通电分别与定子导轨C和D中的滑动导轨2的上中下位置的第一牵引力永磁体阵列22、第一悬浮力永磁体阵列23、第二牵引力永磁体阵列24分别作用，分别产生定子导轨B沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力，使得定子导轨B运动到定子导轨E端部。

第三步，定子导轨E中的供电控制模块4对电磁线圈26供电，使得定子导轨E中的滑动导轨块3运动，当定子导轨B的后边端与定子导轨E中的前边端相距一定距离时，定子导轨E中的供电控制模块4控制定子导轨E中的滑动导轨块3的永磁体34与电磁线圈26相互作用产生斥力推动滑动导轨块3沿着T型槽25滑动，保证定子导轨B能完全脱离定子导轨E。定子导轨B中供电控制模块4控制第一牵引力线圈11通电与定子导轨E中滑动导轨块的第三牵引力永磁体阵列31相互作用产生沿垂直于导轨长度方向运动的牵引力拖动定子导轨B返回轨道，B中第一悬浮力线圈12通电与定子导轨E中滑动导轨块3的第二悬浮力永磁体阵列32相互作用产生向上悬浮的牵引力使得定子导轨B继续保持悬浮，B中第二牵引力线圈13通电与定子导轨E中滑动导轨块的第四牵引力永磁体阵列33相互作用产生沿着导轨的长度方向移动的纵向牵引力使得定子导轨B继续运行以完全脱离定子导轨E的滑动导轨，当定子导轨B后端面与定子导轨E前端面相接触一定面积时，对定子导轨E中的电磁线圈26供电，电磁线圈26与滑动导轨块中的永磁体35产生吸力，使得E中滑动导轨块3恢复到原来位置。

进而控制定子导轨E上的第二悬浮力线圈14通电与定子导轨B中第三悬浮力永磁体阵列16产生向上的牵引力，使得定子导轨B悬浮，定子导轨B中的第三牵引力线圈与定子导轨E中的第五牵引力永磁体阵列产生沿垂直于导轨长度方向运动的牵引力使得定子导轨B完全返回到导轨系统。

直线电机的定子轨道的另一边以同样的运动方式运动，最终完成整个定子导轨自动铺设过程。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.直线电机的定子轨道，包括与直流电机动子配合作用的轨道本体，其特征在于：所述的轨道本体包括两条平行排布的由多个定子导轨架构成的运动导轨，所述的定子导轨架上设置有滑动导轨、滑动导轨块、电磁线圈以及设置在定子导轨架内部的供电控制模块，所述的定子导轨架为侧放的U字形结构，所述的U字形结构的底部沿定子导轨架的长度方向上设置有所述的滑动导轨，位于同侧的定子导轨架的U字形结构可沿位于同侧的其余定子导轨架的滑动导轨滑动；

所述的滑动导轨的上中下位置分别固定安装有第一牵引力永磁体阵列、第一悬浮力永磁体阵列、第二牵引力永磁体阵列，所述的滑动导轨块的上中下位置分别固定安装有第三牵引力永磁体阵列、第二悬浮力永磁体阵列、第四牵引力永磁体阵列，所述的定子导轨架的U字形结构的内侧的上下位置以及内侧的底部分别设置有第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈，前一定子导轨架上的滑动轨道内的第一牵引力永磁体阵列、第一悬浮力永磁体阵列、第二牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；前一定子导轨架上的滑动导轨块上的第三牵引力永磁体阵列、第二悬浮力永磁体阵列、第四牵引力永磁体阵列分别与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第一牵引力线圈、第一悬浮力线圈以及第二牵引力线圈相互作用，分别产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力、向上悬浮的牵引力以及沿运动导轨的长度方向移动的纵向牵引力；

所述的滑动导轨的两端具有L型缺口，所述的L型缺口上与滑动导轨的长度方向一致的边上设有供滑动导轨块滑动的T型槽，另一边上开设有放置电磁线圈的第一凹槽，所述的滑动导轨块与第一凹槽相对的侧面上开设有第二凹槽，所述的第二凹槽内放置有可与所述的电磁线圈产生吸力或斥力的永磁体；

所述的定子导轨架的上端的两侧分别设置有第五牵引力永磁体阵列、第三牵引力线圈，下端的两侧分别设置有第二悬浮力线圈、第三悬浮力永磁体阵列，前一定子导轨架上的第二悬浮力线圈与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第三悬浮力永磁体阵列相互作用产生向上悬浮的牵引力，前一定子导轨架上的第三牵引力线圈与位于同侧的相邻的定子导轨架上的第五牵引力永磁体阵列相互作用产生能使定子导轨架沿垂直于导轨长度方向运动的横向牵引力。

2.如权利要求1所述的直线电机的定子轨道，其特征在于：所述的滑动导轨块上设置有与所述的T型槽相适配的T型滑块。

3.如权利要求2所述的直线电机的定子轨道，其特征在于：所述的T型槽的端部设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第一挡块。

4.如权利要求2或3所述的直线电机的定子轨道，其特征在于：所述的T型滑块上与T型槽相对的面上设置有防止滑动导轨块从T型槽内掉落的第二挡块。