CN106374714B - 永磁直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁直线电机，包括电机外壳以及安装于所述电机外壳内的动子组件和定子组件，所述动子组件位于所述定子组件的内侧，其中：所述动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体；所述连轴支架固定连接所述传动轴，所述永磁体嵌设于所述连轴支架；所述定子组件包括固定于电机外壳的定子铁芯和扣在定子铁芯上的绕线骨架，以及缠绕于所述绕线骨架上的绕组线圈。本发明的直线电机因气隙磁场小、磁路紧密漏磁少，降低涡流损耗后使电机的有效功率和工作效率得到提高。

Description

永磁直线电机

技术领域

本发明涉及一种永磁直线电机。

背景技术

永磁直线电机是线圈绕组通电后产生电磁力，并与永磁体磁力相互作用驱动电机动子组件带动传动轴往复直线运动的一种新型电机。现有永磁电机通常使用内外铁芯来产生完整磁回路，内外铁芯的存在增大了铁芯与永磁体、铁芯与铁芯间气隙，使得电机体积大，气隙大、磁路不完整，导致磁力与电磁力不能充分利用和漏磁带来的涡流损耗而降低电机功率和效率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种永磁直线电机，旨在缩小定子铁芯与永磁体之间的气隙而方便定子铁芯与永磁体之间形成完整的磁回路，以提升电机的有效功率和工作效率。

为实现上述目的，本发明提出的永磁直线电机，包括电机外壳以及安装于所述电机外壳内的动子组件和定子组件，所述动子组件位于所述定子组件的内侧，其中：所述动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体；所述连轴支架固定连接所述传动轴，所述永磁体嵌设于所述连轴支架；所述定子组件包括固定于电机外壳上并沿永磁体磁场两极对应分布的一组或一组以上的定子铁芯、扣合于定子铁芯上的绕线骨架和缠绕于所述绕线骨架上的绕组线圈。

优选地，所述连轴支架设置有一个以上的通孔，所述通孔在所述传动轴的轴向延伸，该永磁直线电机还包括穿过所述通孔的一个以上的导轨，所述动子组件沿所述导轨线性往复滑动。

优选地，该永磁直线电机还包括分别封盖于所述电机外壳两端的两个端盖，所述导轨穿过连轴支架后两端分别固定于所述端盖，所述传动轴的至少一端部穿过所述端盖并由所述电机外壳伸出。

优选地，所述导轨的两个端部均套设有弹性件。

优选地，所述电机还包括设置于所述定子铁芯轴向两端的两个卡盘，每一所述卡盘位于所述端盖和所述定子铁芯之间，每一所述卡盘抵持所述定子铁芯的一端部并与所述电机外壳的一端卡接。

优选地，所述永磁体呈扁平板状。

优选地，所述定子铁芯包括铁芯轭部，所述铁芯轭部面向所述连轴支架的一侧间隔设置有多个铁芯齿部，多个所述铁芯齿部在所述铁芯轭部的长度方向间隔设置，所述绕组线圈绕制在位于所述铁芯轭部或所述铁芯齿部上的所述绕线骨架上。

优选地，所述连轴支架包括安装框，所述传动轴与所述安装框的端部连接，所述安装框于所述永磁直线电机的轴向间隔开设有至少两个第一安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第一安装口内，所述定子铁芯设有至少两个，至少两个所述定子铁芯对称设于所述安装框的相对两侧。

优选地，所述连轴支架包括安装框，所述传动轴与所述安装框的端部连接，所述安装框于所述永磁直线电机的轴向间隔开设有至少两个第一安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第一安装口内，一组所述定子铁芯设有两个，一组或一组以上的所述定子铁芯对称设于所述安装框的相对两侧。

优选地，所述连轴支架包括连接筒以及与所述连接筒外壁连接的多个传动臂，所述连接筒套设于所述传动轴外部，多个所述传动臂于所述连接筒的外壁径向对称设置，每一所述传动臂的外端设置有一个第三安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第三安装口内，所述定子铁芯呈环形设置，所述动子组件位于所述定子铁芯所围成的环形内侧。

本发明技术方案通过在永磁直线电机中采用永磁体作为磁源，并且于电机中设置连轴支架对永磁体进行固定，同时于动子组件的外侧设置有与永磁体相对应的定子铁芯，让设置于外侧的定子铁芯相互间构成完整的电机磁路，使得本直线电机结构简单，成本得到降低，并且永磁体和定子铁芯之间的气隙也能够有效缩短，则电机中形成的磁回路完整的同时，磁路紧密漏磁少，降低涡流损耗后使电机电磁能利用率高，电机的有效功率和工作效率得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明永磁直线电机一实施例的爆炸结构示意图；

图2为本发明永磁直线电机另一实施例的爆炸结构示意图；

图3为本发明永磁直线电机又一实施例的爆炸结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	永磁直线电机	53	第二安装口
10	电机外壳	62	连接筒
				20	传动轴	64	传动臂
31	定子铁芯	66	第三安装口
				311	铁芯轭部	70	永磁体
313	铁芯齿部	80	导轨
				33	绕线骨架	82	弹性件
40	安装框	91	端盖
				42	第一安装口	911	轴孔
51	固定框	93	卡盘

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种永磁直线电机100。

参照图1，在本发明一实施例中，该永磁直线电机100包括电机外壳10以及安装于电机外壳10内的动子组件(未标示)和定子组件(未标示)，动子组件位于定子组件的内侧，其中：动子组件包括传动轴20、连轴支架(未标示)以及永磁体70；连轴支架固定连接传动轴20，永磁体70嵌设于所述连轴支架；定子组件包括固定连接电机外壳10的定子铁芯31，以及缠绕于定子铁芯31的绕组线圈(未图示)。

本实施例的电机外壳10为金属材质，其整体呈两端贯通的圆筒状。即本实施例的永磁直线电机100为圆筒型直线电机，其中，动子组件中的传动轴20的外端由电机外壳10的端部伸出，当然传动轴20可以是一端伸出壳体10，也可以是两端伸出壳体10。绕线骨架33为绝缘材质，可通过一体注塑方式生产完成。本实施例绕组线圈在绕线骨架33的长度方向上即电机轴向上环形绕制有多匝，绕组线圈产生的电磁场与动子组件中永磁体70产生的磁场相互作用，推动或者拉动动子组件沿电机外壳10的轴向线性往复运动。

本实施例所述的一组指代两个，并且每一组定子铁芯31径向对称设置于动子组件的相对两侧，使得动子组件通过磁力推动过程中，受力均匀，运动过程中较稳定。

本发明技术方案通过在永磁直线电机100中采用永磁体70作为磁源，并且于电机中设置连轴支架对永磁体70进行固定，同时于动子组件的外侧设置有与永磁体70相对应的定子铁芯31，让设置于外侧的定子铁芯31相互间构成完整的电机磁回路，使得本直线电机结构简单，成本得到降低，并且永磁体和定子铁芯31之间的气隙也能够有效缩短，则电机中形成的磁回路完整的同时，磁路紧密漏磁少，降低涡流损耗后使电机电磁能利用率高，电机的有效功率和工作效率得到提升。

所述定子组件中的定子铁芯31可由多片硅钢片冲压叠合而成，线圈绕组在电机外壳10的圆周方向缠绕于定子铁芯31。动子组件中的永磁体70为扁平板状，永磁体70在电机的轴向排布有一层或者多层，多个永磁体70在电机的轴向方向排布，图1中示出的永磁体70为两层。当然，永磁体70的层数也可根据电机的功率和电机的尺寸、电机动子行程进行增减，电机通过多层永磁体70形成多个磁场，多个磁场通过与定子铁芯31各极产生的磁场力相互作用，对动子组件的进行推、拉作用，实现电机的传动轴20的直线往复运动。如此本永磁直线电机100结构简单的同时，工作效率也较高。

需要说明的是，应用类似沿扁平板状永磁体70磁场两极对应分布的一组或一组以上的定子铁芯31构成的电机基本结构和原理均在本专利的保护范围内。

请再次参照图1，在本实施例的连轴支架包括安装框40，传动轴20与安装框40的端部连接，安装框40于永磁直线电机100的轴向间隔开设有至少两个第一安装口42，一永磁体70嵌设于一所述第一安装口42内，定子铁芯31设有两个或两个的倍数，两个或两个的倍数定子铁芯31对称设于安装框40的相对两侧。具体地，定子铁芯31包括铁芯轭部311，铁芯轭部311面向连轴支架的一侧间隔设置有多个铁芯齿部313，多个所述铁芯齿部313在铁芯轭部311的长度方向间隔设置，所述绕线骨架33扣合于定子铁芯31具有铁芯齿部313的一侧，绕组线圈绕制在绕线骨架33位于铁芯轭部311或铁芯齿部311上的部分。在本实施例中定子铁芯31通过铁芯齿部313和铁芯轭部311的设置构成大致E字型或带弧度的一字型，当然，在铁芯齿部313较多的情况下，定子铁芯31也可以是多级E字型结构，同时绕线骨架33具有与定子铁芯31相适配的结构，使得定子铁芯31和绕线骨架33的装配过程简单，二者的连接结构稳固，绕组线圈于绕线骨架33上的安装也较方便，连接结构也较稳固。

图1中示出的动子组件中的第一安装口42在电机的轴向方向上并排设置有两个，永磁体70也相对应于第一安装口42设置有两个。当然在永磁体70也可设置有一个。其中传动轴20与安装框40可通过一体压铸方式成型，即本发明的动子组件中传动轴20和连轴支架可以是一体结构。安装框40整体呈长方体状，传动轴20位于安装框40长度方向的中轴线上，永磁体70可通过胶粘或者焊接方式与安装框40固定连接而构成一个整体，同时永磁体70的中轴线与安装框40长度方向上的中轴线重合，两个定子铁芯31与永磁体70近似平行设置，如此定子组件和动子组件之间的气隙可缩小，直线电机的整体结构简单的同时，电机的工作效率也较高。

进一步地，连轴支架设置有一个以上的通孔，所述通孔在传动轴20的轴向延伸，本发明永磁直线电机100还包括穿过通孔的一个以上的导轨80，动子组件沿导轨80线性往复滑动。

本实施例的通孔开设于安装框40在电机轴向方向上延伸的长边上，并且于传动轴20的两侧均设置有通孔，即导轨80也相应设置有两根，导轨80为横截面呈圆形且表面光滑的长杆状，导轨80的两端固定。通过导轨80的设置，使得定子组件和动子组件的气隙可进一步有效缩小，使得电机的磁通量利用率得到提高，电机的效率得到提升，同时在气隙较小的情况下，通过导轨80的导向作用，在电机运行过程中，定子组件和动子组件也不易出现扫堂现象，电机的运行稳定性更高。

本发明永磁直线电机100还包括分别封盖于所述电机外壳10两端的两个端盖91，导轨80穿过连轴支架后两端分别固定于端盖91，传动轴20的端部穿过端盖91并由电机外壳10伸出。端盖91为板状结构，其中部开设有轴孔911，传动轴20的端部由轴孔911伸出电机外壳10，两端盖91还对导轨80的两端进行固定定位。其中，端盖91与电机外壳10可以是铆接或者扣合连接，通过两个端盖91和电机外壳10的配合使得电机外壳10内形成密闭空间。

进一步地，本实施例于每一导轨80的两端部均套设有弹性件82。其中弹性件82优选为弹簧，通过弹性件82的弹性恢复能力，使得动子组件在直线往复运动过程中，一方面可以防止动子组件运动到靠近端盖91位置时不会猛烈撞击至端盖91，另一方面，动子组件朝反方向回弹能力更迅速，如此提升了电机运行过程的可靠性以及灵敏性，工作效率也得到提升。

所述定子组件还包括设置于定子铁芯31轴向两端的两个卡盘93，每一所述卡盘93位于端盖91和定子铁芯31之间，每一卡盘93抵持定子铁芯31的端部并与电机外壳10卡接。

卡盘93的边缘设置有卡扣，而电机外壳10的壳壁开设有卡槽，卡盘93和电机外壳10卡接。本实施例卡盘93是环状，在电机组装过程中，将定子组件的定子铁芯31和绕组线圈以及动子组件安装于电机外壳10内以后，将两卡盘93分别由电机两端卡入，即可实现定子铁芯31于电机外壳10内的固定定位，以及动子组件中导轨或者传动轴20的导向定位，可防止电机运行过程中，定子组件在电机外壳10内发生松动现象，并且电机的装配过程也较方便。

请参照图2，在发明本永磁直线电机100的第二实施例中，在定子组件具有与第一实施例相同的E字形的定子铁芯31的基础上，连轴支架具有多个固定框51，多个固定框51连接于传动轴20的周壁，并且多个固定框51于传动轴20的周向间隔环绕设置构成径向对称的大致扇叶结构，每一固定框51形成有至少两个第二安装口53，一永磁体70嵌设于一所述第二安装口53内，同时定子铁芯31设有多个，多个定子铁芯31于动子组件的外侧周向间隔环绕设置。本施例中，定子铁芯31的数量为固定框51的数量的两倍。通过多个定子铁芯31的设置，使得电机能输出更大的功率。

本实施例卡盘93为盘状，并且卡盘93中部开设有供导轨80以及传动轴20透出的通孔，卡盘93和端盖91还通过螺钉连接进行锁固。

请参照图3，在发明本永磁直线电机100的第三实施例中，所述连轴支架包括连接筒62以及与连接筒62外壁连接的多个传动臂64，连接筒62连接于传动轴20外部，多个传动臂64于所述连接筒62的外壁径向对称设置，每一所述传动臂64的外端设置有一个第三安装口66，一所述永磁体70嵌设于一所述第三安装口66内，定子铁芯31呈环形设置，所述动子组件位于定子铁芯31所围成的环形内侧。本实施例的定子铁芯31采用上下两块定子铁芯31叠加形成，定子铁芯31的环形外扣有环形绕线骨架以缠绕绕组线圈。本实施例定子铁芯31环形设置，在定子组件中的绕组线圈通电导通后，在电机的轴向平叠形成上、下反向的电磁场，推动或者拉动动子组件沿电机外壳10的轴向线性往复运动。使动作组件运行过程中受力均匀，运行较稳固，电机的输出功率较稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括电机外壳以及安装于所述电机外壳内的动子组件和定子组件，所述动子组件位于所述定子组件的内侧，其中：

所述动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体；所述连轴支架固定连接所述传动轴，所述永磁体嵌设于所述连轴支架；

所述定子组件包括固定于电机外壳上并沿永磁体磁场两极对应分布的一组或一组以上的定子铁芯、扣合于定子铁芯上的绕线骨架和缠绕于所述绕线骨架上的绕组线圈；

其中，所述连轴支架包括安装框，所述传动轴与所述安装框的端部连接，所述安装框于所述永磁直线电机的轴向间隔开设有至少两个第一安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第一安装口内，一组所述定子铁芯设有两个，一组或一组以上的所述定子铁芯对称设于所述安装框的相对两侧；或，

所述连轴支架包括多个固定框，多个所述固定框于所述传动轴的周向间隔环绕设置，每一所述固定框形成有至少两个第二安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第二安装口内，所述定子铁芯设有多个，多个所述定子铁芯于所述动子组件的外侧周向间隔环绕设置。

2.一种永磁直线电机，其特征在于，包括电机外壳以及安装于所述电机外壳内的动子组件和定子组件，所述动子组件位于所述定子组件的内侧，其中：

所述动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体；所述连轴支架固定连接所述传动轴，所述永磁体嵌设于所述连轴支架；

所述定子组件包括固定于电机外壳上并沿永磁体磁场两极对应分布的一组或一组以上的定子铁芯、扣合于定子铁芯上的绕线骨架和缠绕于所述绕线骨架上的绕组线圈；

所述连轴支架包括连接筒以及与所述连接筒外壁连接的多个传动臂，所述连接筒套设于所述传动轴外部，多个所述传动臂于所述连接筒的外壁径向对称设置，每一所述传动臂的外端设置有一个第三安装口，一所述永磁体嵌设于一所述第三安装口内，所述定子铁芯呈环形设置，所述动子组件位于所述定子铁芯所围成的环形内侧。

3.如权利要求1或2所述的永磁直线电机，其特征在于，所述连轴支架设置有一个以上的通孔，所述通孔在所述传动轴的轴向延伸，该永磁直线电机还包括穿过所述通孔的一个以上的导轨，所述动子组件沿所述导轨线性往复滑动。

4.如权利要求3所述的永磁直线电机，其特征在于，该永磁直线电机还包括分别封盖于所述电机外壳两端的两个端盖，所述导轨穿过连轴支架后两端分别固定于所述端盖，所述传动轴的至少一端部穿过所述端盖并由所述电机外壳伸出。

5.如权利要求3所述的永磁直线电机，其特征在于，所述导轨的两个端部均套设有弹性件。

6.如权利要求4所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁直线电机还包括设置于所述定子铁芯轴向两端的两个卡盘，每一所述卡盘位于所述端盖和所述定子铁芯之间，每一所述卡盘抵持所述定子铁芯的一端部并与所述电机外壳的一端卡接。

7.如权利要求1或2所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁体呈扁平板状。

8.如权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述定子铁芯包括铁芯轭部，所述铁芯轭部面向所述连轴支架的一侧间隔设置有多个铁芯齿部，多个所述铁芯齿部在所述铁芯轭部的长度方向间隔设置，所述绕线骨架扣合于所述定子铁芯具有铁芯齿部的一侧，所述绕组线圈绕制在所述绕线骨架位于所述铁芯轭部或所述铁芯齿部上的部分。