CN106411013A - 一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机 - Google Patents

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谢美容
温远强
胡军
胡一军
温标
马永超
温海桥
温东辉
温久坤
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors

Abstract

本发明涉及直线电机技术领域，公开了一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，包括U字型定子、工字型动子，所述工字型动子包括工字形的线圈及设于工字形的线圈一端的动子安装板，所述工字形的线圈的另一端置于所述U字型定子内，所述工字形的线圈由U向线圈绕组、V向线圈绕组、W向线圈绕组三相线圈绕组组成，线圈绕组之间彼此相互嵌入、均匀编织，其中每一组线圈绕组中间的空隙均有四组线圈绕组穿过，线圈绕组之间的间隙均一致。本发明中的线圈是由线圈绕组彼此之间相互嵌入、均匀编织而成的工字型，相比传统的无铁芯直线电机具有更高的空间利用率，可使其推力系数更大，具有更高的结构刚性和更好的推力均匀性。

Description

一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机
技术领域
本发明涉及直线电机技术领域，更具体地说，特别涉及一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机。
背景技术
直线电机具有安装有永磁铁的铁芯和与该铁芯相对的线圈构成的电枢，将铁芯或电枢的一方固定于固定部件上，将铁芯或电枢的另一方安装于可动部件上，并能使可动部件直线移动。传统无铁芯直线电机的动子线圈设置成T形或者伪工字型。
传统T型无铁芯直线电机的线圈由U、V、W三向线圈绕组直接并排平铺放置形成，因此其单位体积的线圈密度小，线圈空间利用率小，导致其推力系数低；同时由于线圈绕组为直接并排平铺放置，因此线圈之间彼此不能很好的连接，刚性不好，在温度升高时有开裂的风险。
传统伪工字型无铁芯直线电机的线圈由U、V、W三向线圈绕组并排交错重叠平铺放置，因此其线圈绕组之间的间隙较大，导致其推力均匀性差，速度不平滑。
为此，有必要设计一种可以解决以上技术问题的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高单位体积推力、高结构刚性、高推力均匀性的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，包括U字型定子、工字型动子，所述工字型动子包括工字形的线圈及设于工字形的线圈一端的动子安装板，所述工字形的线圈的另一端置于所述U字型定子内，所述工字形的线圈由U向线圈绕组、V向线圈绕组、W向线圈绕组三相线圈绕组组成，线圈绕组之间彼此相互嵌入、均匀编织，其中每一组线圈绕组中间的空隙S1均有四组线圈绕组穿过，线圈绕组之间的间隙S均一致。
进一步地，所述U字型定子包括两个磁铁安装板、若干块磁铁、以及连接块，两个所述磁铁安装板对称地安装在连接块的两边，若干块磁铁均匀对称地设置在两个磁铁安装板的内侧，所述磁铁的底部与连接块之间形成一容纳所述工字形的线圈端部的固定腔。
进一步地，相对的两个磁铁之间的距离小于所述工字形的线圈的端部宽度。
进一步地，所述连接块的底部设置有用于U字型定子安装固定的螺纹孔。
进一步地，所述工字形的线圈由化学填充剂粘合。
进一步地，所述动子安装板由金属材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明中的线圈是由线圈绕组彼此之间相互嵌入、均匀编织而成的工字型，相比传统的无铁芯直线电机具有更高的空间利用率，可使其推力系数更大，具有更高的结构刚性和更好的推力均匀性。
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获得其他的附图。
图1为本发明的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机的端面视图。
图2为本发明的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机的内部结构视图。
图3为本发明的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机的结构立体示意图。
图4为本发明的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机的线圈布置方式结构立体示意图。
附图标记说明：1、U字型定子，2、工字型动子，11、磁铁安装板，12、磁铁，13、连接块，21、线圈，22、动子安装板，211、U向线圈绕组，212、V向线圈绕组，213、W向线圈绕组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1、图2和图4所示，本发明提供一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，包括U字型定子1、工字型动子2，所述工字型动子2包括工字形的线圈21及设于工字形的线圈21一端的动子安装板22，所述工字形的线圈21的另一端置于所述U字型定子1内，所述工字形的线圈21由U向线圈绕组211、V向线圈绕组212、W向线圈绕组213三相线圈绕组组成，线圈绕组之间彼此相互嵌入、均匀编织，其中每一组线圈绕组中间的空隙S1均有四组线圈绕组穿过，线圈绕组之间的间隙S均一致。
作为优选，所述线圈21整体做成工字形，线圈绕组之间由化学填充剂粘合。
作为优选，所述动子安装板22由金属材料制成。用做工字型动子2的安装固定和线圈21的散热。
作为优选，所述线圈21和工字型动子2是会相对运动的，因此两者之间存在间隙，并且该间隙很小，距离在1mm以内。
参阅图3所示，所述U字型定子1包括两个磁铁安装板11、若干块磁铁12、以及连接块13，两个所述磁铁安装板11对称地安装在连接块13的两边，若干块磁铁12均匀对称地设置在两个磁铁安装板11的内侧，所述磁铁12的底部与连接块13之间形成一容纳所述工字形的线圈21端部的固定腔。
由于本发明中的采用两排磁铁12对称设置，两排磁铁相对于单排磁铁可以相互抵消磁吸力，且本发明中的动子线圈为工字型，线圈之间相互嵌入编织而成，结构刚性更好。
本发明中线圈的相互嵌入的线圈密度更大，可使定子两排磁铁提供的磁吸力更大，提高推力系数。
具体地，相对的两个磁铁12之间的距离小于所述工字形的线圈21的端部宽度。
具体地，所述连接块13的底部设置有用于U字型定子1安装固定的螺纹孔。
本发明的设计原理在于，将线圈设计为由线圈绕组彼此之间相互嵌入、均匀编织而成的工字型结构，相比传统的无铁芯直线电机具有更高的空间利用率，可使其推力系数更大，具有更高的结构刚性和更好的推力均匀性。
采用本发明的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机后，其具有以下优点：1、通电后线圈与定子磁铁之间无磁吸力，无齿槽力，电机响应速度更快，电机处理均匀性好。2、线圈为工字型，线圈之间相互嵌入编织而成，刚性好(传统T型或者工字型线圈由于线圈组之间是平铺或者相互叠加而成，而不是相互编织而成，因此线圈在运行一段时间发热以后会存在出现裂纹的风险)；3、线圈密度更大，定子两排磁铁提供的磁吸力更大，推力系数高；4、本发明采用均匀编制方式，传统方式为平铺或者相互错位叠加(跟砌墙类似)，平铺或者相互错位叠加时连接部分有接缝，由于电机线圈是由化学粘接剂填充的，电机充电发热一段时间后该部分接缝处会有可能出现裂纹(即刚性不好)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：包括U字型定子、工字型动子，所述工字型动子包括工字形的线圈及设于工字形的线圈一端的动子安装板，所述工字形的线圈的另一端置于所述U字型定子内，所述工字形的线圈由U向线圈绕组、V向线圈绕组、W向线圈绕组三相线圈绕组组成，线圈绕组之间彼此相互嵌入、均匀编织，其中每一组线圈绕组中间的空隙均有四组线圈绕组穿过，线圈绕组之间的间隙均一致。
2.根据权利要求1所述的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：所述U字型定子包括两个磁铁安装板、若干块磁铁、以及连接块，两个所述磁铁安装板对称地安装在连接块的两边，若干块磁铁均匀对称地设置在两个磁铁安装板的内侧，所述磁铁的底部与连接块之间形成一容纳所述工字形的线圈端部的固定腔。
3.根据权利要求2所述的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：相对的两个磁铁之间的距离小于所述工字形的线圈的端部宽度。
4.根据权利要求2所述的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：所述连接块的底部设置有用于U字型定子安装固定的螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：所述工字形的线圈由化学填充剂粘合。
6.根据权利要求1所述的嵌入式工字型线圈的无铁芯直线电机，其特征在于：所述动子安装板由金属材料制成。
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