CN104779768A - 圆筒型直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆筒型直线电机，所述圆筒型直线电机包括：定子，所述定子具有沿所述定子的轴向贯通所述定子的内孔；动子，所述动子沿所述定子的轴向可移动地设在所述内孔中；四个霍尔传感器，四个所述霍尔传感器沿所述定子的轴向间隔开地设在所述定子内且两两成一组，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的奇数倍且每组中的两个所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的一半。根据本发明实施例的圆筒型直线电机能够对动子位置进行检测，具有检测精度高、成本低、结构简单、实施容易等优点。

Description

圆筒型直线电机

技术领域

本发明涉及直线电机领域，具体而言，涉及一种圆筒型直线电机。

背景技术

相关技术中的圆筒型直线电机，在运行过程中，为了获得动子的位置，需要设置用于检测动子位置的传感器，常用的传感器有光栅、磁栅、霍尔传感器等。其中，采用霍尔传感器的方式结构简单且成本较低，但是难以消除因霍尔传感器安装偏差对位置检测精度造成的影响，检测精度相对较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种圆筒型直线电机,该圆筒型直线电机能够对动子位置进行检测，具有检测精度高、成本低、结构简单、实施容易等优点。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种圆筒型直线电机，所述圆筒型直线电机包括：定子，所述定子具有沿所述定子的轴向贯通所述定子的内孔；动子，所述动子沿所述定子的轴向可移动地设在所述内孔中；四个霍尔传感器，四个所述霍尔传感器沿所述定子的轴向间隔开地设在所述定子内，且四个所述霍尔传感器两两成一组，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的奇数倍，且每组中的两个所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的一半。

根据本发明实施例的圆筒型直线电机，能够对动子位置进行检测，具有检测精度高、成本低、结构简单、实施容易等优点。

另外，根据本发明上述实施例的圆筒型直线电机还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述定子包括：线圈骨架，所述内孔形成在所述线圈骨架上；线圈绕组，所述线圈绕组缠绕在所述线圈骨架上；定子外壳，所述定子外壳罩设在所述线圈骨架外侧，四个所述霍尔传感器设在所述定子外壳和所述线圈骨架之间。

根据本发明的一个实施例，所述线圈骨架的外周面上设有沿所述线圈骨架的轴向间隔设置且分别沿所述线圈骨架的周向延伸的多个环形绕线槽，四个所述霍尔传感器分别设在多个所述环形绕线槽中的四个内，且所述线圈绕组缠绕在其余的所述环形绕线槽内。

根据本发明的一个实施例，所述霍尔传感器粘接在所述线圈骨架的外周面或所述定子外壳的内周面上。

根据本发明的一个实施例，设有所述霍尔传感器的环形绕线槽内填充有环氧树脂。

根据本发明的一个实施例，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的1倍。

根据本发明的一个实施例，四个所述霍尔传感器分别设在多个所述环形绕线槽中位于所述定子轴向上中心处的四个内。

根据本发明的一个实施例，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的3倍。

根据本发明的一个实施例，每组中的两个所述霍尔传感器分别设在相邻两个所述环形绕线槽内，且两组所述霍尔传感器与所述定子的轴向中心点之间的距离相等。

根据本发明的一个实施例，所述霍尔传感器为线性电压型霍尔传感器。

附图说明

图1是根据本发明实施例的圆筒型直线电机的剖视图。

图2是根据本发明一个实施例的圆筒型直线电机的结构示意图，其中定子外壳未示出。

图3是根据本发明另一个实施例的圆筒型直线电机的结构示意图，其中定子外壳未示出。

附图标记：圆筒型直线电机1、定子100、线圈骨架110、环形绕线槽111、线圈绕组120、定子外壳130、动子200、霍尔传感器300、两个霍尔传感器中心点之间的距离a、两组霍尔传感器中心点之间的距离b。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的圆筒型直线电机1。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的圆筒型直线电机1包括定子100、动子200和四个霍尔传感器300。

定子100具有沿定子100的轴向贯通定子100的内孔。动子200沿定子100的轴向可移动地设在所述内孔中。四个霍尔传感器300沿定子100的轴向间隔开地设在定子100内，且四个霍尔传感器300两两成一组，在定子100的轴向上两组霍尔传感器300中心点之间的距离(如图2和图3中的距离b所示)为动子200磁场极距的奇数倍，且每组中的两个霍尔传感器300中心点之间的距离(如图2中的距离a所示)为动子200磁场极距的一半。

根据本发明实施例的圆筒型直线电机1，通过设置四个霍尔传感器300，可以通过四个霍尔传感器300对动子200的位置进行检测。

并且，通过将四个霍尔传感器300分为两组，使在定子100的轴向上两组霍尔传感器300中心点之间的距离为动子200磁场极距的奇数倍，且每组中的两个霍尔传感器300中心点之间的距离为动子200磁场极距的一半。由此可以通过两组霍尔传感器300对动子200的位置进行测量，将两组霍尔传感器300中处于对等位置的霍尔传感器300的检测信号进行相减后取平均值，可以消除因霍尔传感器300安装位置偏差对动子200位置检测精度的影响，从而保证对动子200位置的测量精度。

此外，由于仅增加了一组霍尔传感器300，并未增加相关技术中光栅、磁栅等昂贵的检测元件，相比相关技术中采用光栅、磁栅检测动子200位置的方式，成本更低，结构更加简单，实施更加容易。

因此，根据本发明实施例的圆筒型直线电机1能够对动子位置进行检测，具有检测精度高、成本低、结构简单、实施容易等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的圆筒型直线电机1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图3所示，根据本发明实施例的圆筒型直线电机1包括定子100、动子200和四个霍尔传感器300。

定子100可以包括线圈骨架110、线圈绕组120和定子外壳130。所述内孔可以形成在线圈骨架110上。线圈绕组120可以缠绕在线圈骨架110上。定子外壳130可以罩设在线圈骨架110外侧，四个霍尔传感器300可以设在定子外壳130和线圈骨架110之间。由此可以便于线圈绕组120和霍尔传感器300的设置。

有利地，如图2和图3所示，线圈骨架110的外周面上可以设有沿线圈骨架110的轴向间隔设置且分别沿线圈骨架110的周向延伸的多个环形绕线槽111，四个霍尔传感器300可以分别设在多个环形绕线槽111中的四个内，且线圈绕组120可以缠绕在其余的环形绕线槽111内。由此不仅可以进一步便于霍尔传感器300和线圈绕组120的设置，提高空间的利用率，使圆筒型直线电机1的结构更加紧凑，而且可以利用环形绕线槽111对霍尔传感器300和线圈绕组120进行定位，一方面可以便于确定霍尔传感器300的位置，另一方面可以提高霍尔传感器300和线圈绕组120安装后的稳定性。

具体而言，在定子100的轴向上相邻两个环形绕线槽111中心点之间的距离可以为动子200磁场级距的一半。

可选地，霍尔传感器300可以粘接在线圈骨架110的外周面或定子外壳130的内周面上。由此可以进一步提高霍尔传感器300安装后的稳定性，以避免因霍尔传感器300发生位移而影响对动子200位置的检测精度。

具体地，霍尔传感器300的环形绕线槽111内可以填充有环氧树脂。由此可以进一步提高霍尔传感器300的稳定性。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，在定子100的轴向上两组霍尔传感器300中心点之间的距离b可以为动子200磁场极距的1倍。由此可以实现消除霍尔传感器300安装位置偏差对检测动子200位置带来的影响。

下面描述根据本发明实施例的圆筒型直线电机1的动子200位置的计算过程。

由于在定子100的轴向上两组霍尔传感器300中心点之间的距离b为动子200磁场极距的1倍。每组中的两个霍尔传感器300中心点之间的距离为动子200磁场极距的一半。可以得到各组霍尔传感器300内两个单独的霍尔传感器300测量出的动子200的场波形相位差为90度，各组霍尔传感器300间对等位置的霍尔传感器300测量出的动子磁场波形相位差为180度。因此，设其中一组霍尔传感器300的检测信号分别为U_{1_1}＝sin(k×x)+δ和U_{1_2}＝cos(k×x)+δ，另一组霍尔传感器300的检测信号分别为U_{2_1}＝-sin(k×x)+δ和U_{2_2}＝-cos(k×x)+δ。其中，x表示动子200的位置，k为比例系数，δ表示霍尔传感器300安装偏差对检测信号造成的影响。通过进行如下运算，U_a＝(U_{1_1}-U_{2_1})/2，U_b＝(U_{1_2}-U_{2_2})/2，即U_a＝sin(k×x)，U_b＝cos(k×x)，从而可以求得动子200位置x＝arctan(U_a/U_b)/k。可以看到，在计算出的动子200位置x表达式内，并未包含因霍尔传感器300安装偏差带来的影响δ，达到了消除误差的目的。

具体地，如图2所示，四个霍尔传感器300可以分别设在多个环形绕线槽111中位于定子100轴向上中心处的四个内。由此可以进一步便于霍尔传感器300的安装。

在本发明的另一个具体实施例中，如图3所示，在定子100的轴向上两组霍尔传感器300中心点之间的距离可以为动子200磁场极距的3倍。由此同样可以实现消除霍尔传感器300位置偏差对动子200位置检测带来的影响。

具体地，如图3所示，每组中的两个霍尔传感器300可以分别设在相邻两个环形绕线槽111内，且两组霍尔传感器300与定子100的轴向中心点之间的距离可以相等。由此可以便于霍尔传感器300的安装。

可选地，霍尔传感器300可以为线性电压型霍尔传感器。由此可以使霍尔传感器300的输出电压与检测的动子200的磁场成正比，以便于对霍尔传感器300的检测值进行计算。

具体而言，霍尔传感器300在环形绕线槽111周向上的位置可以根据实际需要进行调节。图2和图3示出了四个霍尔传感器300排列成一条直线的实施例，由此可以便于霍尔传感器300的安装。

根据本发明实施例的圆筒型直线电机1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种圆筒型直线电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子具有沿所述定子的轴向贯通所述定子的内孔；

动子，所述动子沿所述定子的轴向可移动地设在所述内孔中；

四个霍尔传感器，四个所述霍尔传感器沿所述定子的轴向间隔开地设在所述定子内且两两成一组，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的奇数倍且每组中的两个所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的一半。

2.根据权利要求1所述的圆筒型直线电机，其特征在于，所述定子包括：

线圈骨架，所述内孔形成在所述线圈骨架上；

线圈绕组，所述线圈绕组缠绕在所述线圈骨架上；

定子外壳，所述定子外壳罩设在所述线圈骨架外侧，四个所述霍尔传感器设在所述定子外壳和所述线圈骨架之间。

3.根据权利要求2所述的圆筒型直线电机，其特征在于，所述线圈骨架的外周面上设有沿所述线圈骨架的轴向间隔设置且分别沿所述线圈骨架的周向延伸的多个环形绕线槽，四个所述霍尔传感器分别设在多个所述环形绕线槽中的四个内且所述线圈绕组缠绕在其余的所述环形绕线槽内。

4.根据权利要求3所述的圆筒型直线电机，其特征在于，所述霍尔传感器粘接在所述线圈骨架的外周面或所述定子外壳的内周面上。

5.根据权利要求3所述的圆筒型直线电机，其特征在于，设有所述霍尔传感器的环形绕线槽内填充有环氧树脂。

6.根据权利要求3所述的圆筒型直线电机，其特征在于，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的1倍。

7.根据权利要求6所述的圆筒型直线电机，其特征在于，四个所述霍尔传感器分别设在多个所述环形绕线槽中位于所述定子轴向上中心处的四个内。

8.根据权利要求3所述的圆筒型直线电机，其特征在于，在所述定子的轴向上两组所述霍尔传感器中心点之间的距离为所述动子磁场极距的3倍。

9.根据权利要求8所述的圆筒型直线电机，其特征在于，每组中的两个所述霍尔传感器分别设在相邻两个所述环形绕线槽内且两组所述霍尔传感器与所述定子的轴向中心点之间的距离相等。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的圆筒型直线电机，其特征在于，所述霍尔传感器为线性电压型霍尔传感器。