CN107104573B - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线电机,包括定子及动子，动子位于定子一侧表面，动子相对定子沿定子的轴向直线来回滑动，其中，动子与定子之间设有助滑机构，助滑机构沿垂直于定子长度方向上的宽度大于动子沿垂直于定子长度方向上的宽度，助滑机构使定子与动子相间隔设置。本发明提供的一种直线电机，结构简单，便于动子运动，防止定子及动子间相互摩擦，避免动子与定子接触面的磨损，提高使用寿命。

Description

一种直线电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种结构简单，便于动子运动，防止定子及动子间相互摩擦，避免动子与定子接触面的磨损，提高使用寿命的一种直线电机。

背景技术

直线电机也称为线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U型槽式，和管式。线圈的典型组成是三相，有霍尔元件实现无刷换相。直线电机的原理相当于把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机。在直线电机中，相当于旋转电机定子1的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级，初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长，实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。

在直线电机领域，其定子和动子为间隙配合，由于磁吸力的存在，动子和定子之间容易吸合，影响动子运动，同时，容易导致直线电机内动子与定子接触面的磨损，缩短直线电机的寿命。

为了解决上述问题，中国专利CN106341028A公开了直线电机，包括：动子内管，为长条形管状机构；定子内管，为长条形管状结构，所述定子内管的直径大于所述动子内管的直径，所述定子内管套设于所述动子内管外，且所述定子内管与所述动子内管相间隔；及滑动轴承，位于所述动子内管与所述定子内管之间，所述滑动轴承包括轴承外环及轴承内环，所述轴承外环套设于所述轴承内环外，所述轴承外环与所述轴承内环通过过盈配合，以使所述轴承外环与所述轴承内环之间相固定；所述轴承外环与所述定子内管的内壁之间存在间隙，所述轴承内环与所述动子内管相连。该发明披露的技术方案，通过滑动轴承给予动子内管一定的支撑力，使得动子内管在滑动过程中，可以克服由磁吸而产生的偏心力，降低了由于偏心导致的摩擦损耗，有效提高了直线电机的寿命，特别适用于大功率直线电机领域。但是，该发明披露的技术方案仅仅适用于管式直线电机，对于平面式直线电机无法适用，另外，该发明披露的直线电机，其散热性能较差。

又如中国专利CN104883029A公开了一种直线电机，所述直线电机包括：定子；动子，用于使可动对象物沿所述定子直线运动；以及多构件组合间隔件，间隔设置在所述动子与所述可动对象物之间，所述定子包括多个永磁体，所述动子包括以与所述永磁体相对的方式配置的多个线圈，所述多构件组合间隔件包括导热系数不同的两种以上的构件。本发明的实施方式的直线电机具有简单的结构，能够抑制可动对象物的温度上升，而且能够降低动子的线圈的温度上升。但是该发明专利披露的技术方案，其实现过程较为复杂。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结构简单，便于动子运动，防止定子及动子间相互摩擦，避免动子与定子接触面的磨损，提高使用寿命的一种直线电机。

本发明提供的一种直线电机，包括定子及动子，所述动子位于所述定子一侧表面，所述动子相对所述定子沿所述定子的轴向直线来回滑动，其中，所述动子与所述定子之间设有助滑机构，所述助滑机构沿垂直于所述定子长度方向上的宽度大于所述动子沿垂直于所述定子长度方向上的宽度，所述助滑机构使所述定子与所述动子相间隔设置。

在一些实施方式中，所述定子包括基座及若干块永磁体，所述永磁体成块状，且依次排布于基座一侧，相邻两块所述永磁体紧密连接，所述永磁体的长度方向位于所述定子的宽度方向。

在一些实施方式中，所述定子还包括一磁轭，所述磁轭位于所述永磁体与所述基座之间，所述永磁体依次排布于磁轭一侧。

在一些实施方式中，相邻两个所述永磁体的表面极性彼此不同，所述永磁体的极性方向垂直于所述述磁轭的长度方向，相邻两块所述永磁体的极性相反。

在一些实施方式中，所述动子包括铁芯及线圈，所述铁芯朝向所述永磁体的一侧开设多组齿槽，使整个所述铁芯成梳齿状，所述齿槽间收容所述线圈。

在一些实施方式中，包括多组所述铁芯并排设置，多组所述铁芯排列于所述永磁体外侧。

在一些实施方式中，各所述铁芯间通过铁芯面板连接，所述铁芯面板固定于所述铁芯未设置所述齿槽的一侧表面，与所述铁芯固定连接，所述铁芯面板的大小不小于所有所述铁芯面积总和。

在一些实施方式中，相邻两块所述铁芯间均设有一导磁块，所述导磁块与所述铁芯依次间隔设置。

在一些实施方式中，所述助滑机构为滑块组件，包括至少两组所述滑块组件，所述滑块组件沿所述定子长度方向分布，每组所述滑块组件包括固定部及滑动部，所述滑动部成半边框结构，所述固定部成矩形块状，半边框结构的所述滑动部套设于矩形块状的所述固定部外，所述固定部与所述滑动部过盈配合；所述滑块组件的所述固定部朝向所述铁芯面板侧，且与所述铁芯面板固定连接，所述滑动部朝向所述永磁体，且与所述永磁体间分开设置，形成滑动连接；所述滑块组件沿垂直于所述定子长度方向上的宽度大于所述铁芯及所述导磁块沿垂直于所述定子长度方向上的宽度。

在一些实施方式中，所述助滑机构为助滑滚珠，包括至少两组所述助滑滚珠，每组通过若干个所述助滑滚珠沿所述定子宽度方向直线排列而成；所述助滑滚珠的直径大小大于所述铁芯及所述导磁块沿垂直于所述定子长度方向上的宽度。

与现有技术相比，本发明提供的一种直线电机其优点在于：

一、本发明提供的一种直线电机，永磁体与基座间设有磁轭，磁轭具有封闭从定子朝向基座侧的磁力线的功能，由此，提高永磁体的磁感效果。

二、本发明提供的一种直线电机，相邻两块铁芯间均夹设一导磁块，导磁块与铁芯间隔设置，导磁块可以增加铁芯间隙处的磁场强度，并且，导磁块可以起到导磁作用，使磁路形成闭环。

三、本发明提供的一种直线电机，动子内还包括助滑机构，滑块组件对铁芯及导磁块具有支撑作用，给予铁芯及导磁块一定支撑力，使铁芯及导磁块与永磁体之间形成一间隙，避免铁芯及导磁块与永磁体表面之间检出，从而防止在运动过程中，铁芯及导磁块与永磁体表面形成摩擦，造成磨损现象，以延长直线电机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式提供的一种直线电机的结构示意图；

图2为本发明第二种实施方式提供的一种直线电机的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1和图2示意性地显示了根据本发明两种实施方式提供的一种直线电机。

实施例1：

图1示意性地显示了根据本发明第一种实施方式披露的一种直线电机。

如图1所示，本发明第一种实施方式披露的一种直线电机，包括：

定子1，定子1为长条形板状结构，用于直线电机的底座；

动子2，动子2为方形板状结构，用于使可动物沿定子1底座的长度方向运动；

其中，如图1所示，在本发明此实施方式中，定子1的长度大于动子2的长度，动子2位于定子1一侧表面，动子2能够相对定子1沿定子1的轴向直线来回滑动，定子1与动子2相间隔。

如图1所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，定子1包括磁轭101及若干块永磁体103，其中，在本发明此实施方式中，磁轭101具有封闭从定子1 朝向基座102侧的磁力线的功能，由此，提高永磁体103的磁感效果。永磁体 103成块状，且依次排布于磁轭101一侧，永磁体103的长度方向垂直于磁轭101 的长度方向，相邻两块永磁体103紧密连接，作为优选的，在本发明此实施方式中，相邻两个永磁体103的表面极性彼此不同，如图1所示，在本发明此实施方式中，永磁体103的极性方向垂直于磁轭101的长度方向，相邻两块永磁体103 的极性相反，即在本发明此实施方式中，永磁体103的极性成(N、S、N、S......) 的方式排布。如图1所示，在本发明此实施方式中，磁轭101为板状磁性金属构件，磁轭101固定于一基座102表面，如图1所示，使基座102及永磁体103 分别位于磁轭101两侧，基座102与磁轭101表面贴合，基座102沿直线电机的可动方向铺设，且固定连接，基座102用于支撑直线电机。

如图1所示，动子2包括铁芯201及线圈202，作为优选的，如图1所示，铁芯201朝向永磁体103的一侧开设多组齿槽2011，使整个铁芯201成梳齿状，齿槽2011间用于收容线圈202，线圈202卷绕于齿槽2011内，齿槽2011的数量与线圈202的数量对应。作为优选的，在本发明此实施方式中，包括多组铁芯 201并排设置，排列于永磁体103外侧。作为优选的，如图1所示，在本发明此实施方式中，各铁芯201间通过铁芯面板203连接，即如图1所示，铁芯面板 203固定于铁芯201未设置齿槽2011的一侧表面，与铁芯201固定连接，铁芯面板203的大小不小于所有铁芯201面积总和。

作为优选的，如图1所示，在本发明此实施方式中，相邻两块铁芯201间均夹设一导磁块204，导磁块204与铁芯201间隔设置，导磁块204可以增加铁芯 201间隙处的磁场强度，并且，导磁块204可以起到导磁作用，使磁路形成闭环。

作为进一步优选的，如图1所示，动子2内还包括助滑机构，在本发明此实施方式中，助滑机构采用滑块组件205。在本发明此实施方式中，包括至少两组滑块组件205，滑块组件205沿定子1长度方向分布。滑块组件205包括固定部 2051及滑动部2052，其中，滑动部2052成半边框结构，固定部2051成矩形块状，半边框结构的滑动部2052套设于矩形块状的固定部2051外，固定部2051 与滑动部2052过盈配合，以使固定部2051与滑动部2052之间相固定。在本发明此实施方式中，滑块组件205的固定部2051朝向铁芯面板203侧，且与铁芯面板203固定连接，滑块组件205的滑动部2052朝向永磁体103，且与永磁体 103间分开设置，形成滑动连接。如图1所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，滑块组件205沿垂直于定子1长度方向上的宽度大于铁芯201及导磁块 204沿垂直于定子1长度方向上的宽度，因此，滑块组件205对铁芯201及导磁块204具有支撑作用，给予铁芯201及导磁块204一定支撑力，使铁芯201及导磁块204与永磁体103之间形成一间隙206，避免铁芯201及导磁块204与永磁体103表面之间检出，从而防止在运动过程中，铁芯201及导磁块204与永磁体 103表面形成摩擦，造成磨损现象，以延长直线电机的使用寿命。

实施例2：

图2示意性地显示了根据本发明第二种实施方式披露的一种直线电机。

如图2所示，本发明第一种实施方式披露的一种直线电机，包括：

定子1，定子1为长条形板状结构，用于直线电机的底座；

动子2，动子2为方形板状结构，用于使可动物沿定子1底座的长度方向运动；

其中，如图2所示，在本发明此实施方式中，定子1的长度大于动子2的长度，动子2位于定子1一侧表面，动子2能够相对定子1沿定子1的轴向直线来回滑动，定子1与动子2相间隔。

如图2所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，定子1包括磁轭101及若干块永磁体103，其中，在本发明此实施方式中，磁轭101具有封闭从定子1 朝向基座102侧的磁力线的功能，由此，提高永磁体103的磁感效果。永磁体 103成块状，且依次排布于磁轭101一侧，永磁体103的长度方向垂直于磁轭101 的长度方向，相邻两块永磁体103紧密连接，作为优选的，在本发明此实施方式中，相邻两个永磁体103的表面极性彼此不同，如图2所示，在本发明此实施方式中，永磁体103的极性方向垂直于磁轭101的长度方向，相邻两块永磁体103 的极性相反，即在本发明此实施方式中，永磁体103的极性成(N、S、N、S......) 的方式排布。如图2所示，在本发明此实施方式中，磁轭101为板状磁性金属构件，磁轭101固定于一基座102表面，如图2所示，使基座102及永磁体103 分别位于磁轭101两侧，基座102与磁轭101表面贴合，基座102沿直线电机的可动方向铺设，且固定连接，基座102用于支撑直线电机。

作为进一步优选的，如图2所示，在本发明此实施方式中，永磁体103内设有至少一组散热通孔1031，在本发明此实施方式中，散热通孔1031沿定子1长度方向设置，相邻两块永磁体103内的散热通孔1031位置一致，且相邻两块永磁体103内的散热通孔1031相互贯通，从而形成至少一组贯通整个定子1长度方向的散热风道。散热通孔1031形成的散热风道具有通风作用，在定子1内部形成散热通道，便于空气流通，从而带走定子1内部热量，达到良好的散热效果。

如图2所示，在本发明此实施方式中，动子2包括铁芯201及线圈202，作为优选的，如图2所示，铁芯201朝向永磁体103的一侧开设多组齿槽2011，使整个铁芯201成梳齿状，齿槽2011间用于收容线圈202，线圈202卷绕于齿槽2011内，齿槽2011的数量与线圈202的数量对应。作为优选的，在本发明此实施方式中，包括多组铁芯201并排设置，排列于永磁体103外侧。作为优选的，如图2所示，在本发明此实施方式中，各铁芯201间通过铁芯面板203连接，即如图2所示，铁芯面板203固定于铁芯201未设置齿槽2011的一侧表面，与铁芯201固定连接，铁芯面板203的大小不小于所有铁芯201面积总和。作为进一步优选的，如图2所示，在本发明此实施方式中，铁芯面板203外侧表面开设多道散热槽2031，散热槽2031均匀分布，且散热槽2031的形状不受限制。在本发明此实施方式中，于动子表面开设散热槽2031便于动子2表面散热，进一步提高了直线电机的散热性能。

作为优选的，如图2所示，在本发明此实施方式中，相邻两块铁芯201间均夹设一导磁块204，导磁块204与铁芯201间隔设置，导磁块204可以增加铁芯 201间隙处的磁场强度，并且，导磁块204可以起到导磁作用，使磁路形成闭环。

作为进一步优选的，如图2所示，动子2内还包括助滑机构，在本发明此实施方式中，助滑机构为位于铁芯201铁芯201间的助滑滚珠207，作为优选的，在本发明此实施方式中，包括至少两组助滑滚珠207，每组通过若干个助滑滚珠 207沿定子1宽度方向直线排列而成。如图2所示，作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，助滑滚珠207的直径大小大于铁芯201及导磁块204沿垂直于定子1长度方向上的宽度，因此，滑块组件205对铁芯201及导磁块204具有支撑作用，给予铁芯201及导磁块204一定支撑力，使铁芯201及导磁块204与永磁体103之间形成一间隙206，避免铁芯201及导磁块204与永磁体103表面之间检出，从而防止在运动过程中，铁芯201及导磁块204与永磁体103表面形成摩擦，造成磨损现象，以延长直线电机的使用寿命。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直线电机，包括定子（1）及动子（2），所述动子（2）位于所述定子（1）一侧表面，所述动子（2）相对所述定子（1）沿所述定子（1）的轴向直线来回滑动，其特征在于，所述动子（2）与所述定子（1）之间设有助滑机构，所述助滑机构沿垂直于所述定子（1）长度方向上的宽度大于所述动子（2）沿垂直于所述定子（1）长度方向上的宽度，所述助滑机构使所述定子（1）与所述动子（2）相间隔设置，所述定子（1）包括基座（102）及若干块永磁体（103），所述动子（2）包括铁芯（201）及线圈（202），所述铁芯（201）朝向所述永磁体（103）的一侧开设多组齿槽（2011），使整个所述铁芯（201）成梳齿状，所述齿槽（2011）间收容所述线圈（202），多组所述铁芯（201）并排设置，多组所述铁芯（201）排列于所述永磁体（103）外侧，所述铁芯（201）之间通过铁芯面板（203）连接；所述助滑机构为滑块组件（205），包括至少两组所述滑块组件（205），所述滑块组件（205）沿所述定子（1）长度方向分布，每组所述滑块组件（205）包括固定部（2051）及滑动部（2052），所述滑动部（2052）成半边框结构，所述固定部（2051）成矩形块状，半边框结构的所述滑动部（2052）套设于矩形块状的所述固定部（2051）外，所述固定部（2051）与所述滑动部（2052）过盈配合；所述滑块组件（205）的所述固定部（2051）朝向所述铁芯面板（203）侧，且与所述铁芯面板（203）固定连接，所述滑动部（2052）朝向所述永磁体（103），且与所述永磁体（103）间分开设置，形成滑动连接；相邻两块所述铁芯（201）间均设有一导磁块（204），所述导磁块（204）与所述铁芯（201）依次间隔设置；所述滑块组件（205）沿垂直于所述定子（1）长度方向上的宽度大于所述铁芯（201）及所述导磁块（204）沿垂直于所述定子（1）长度方向上的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述定子（1）包括基座（102）及若干块永磁体（103），所述永磁体（103）成块状，且依次排布于基座（102）一侧，相邻两块所述永磁体（103）紧密连接，所述永磁体（103）的长度方向位于所述定子（1）的宽度方向。

3.根据权利要求2所述的一种直线电机，其特征在于，所述定子（1）还包括一磁轭（101），所述磁轭（101）位于所述永磁体（103）与所述基座（102）之间，所述永磁体（103）依次排布于磁轭（101）一侧。

4.根据权利要求3所述的一种直线电机，其特征在于，相邻两个所述永磁体（103）的表面极性彼此不同，所述永磁体（103）的极性方向垂直于所述定子（1）的长度方向，相邻两块所述永磁体（103）的极性相反。

5.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，各所述铁芯（201）间通过铁芯面板（203）连接，所述铁芯面板（203）固定于所述铁芯（201）未设置所述齿槽（2011）的一侧表面，与所述铁芯（201）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述助滑机构为助滑滚珠（207），包括至少两组所述助滑滚珠（207），每组通过若干个所述助滑滚珠（207）沿所述定子（1）宽度方向直线排列而成；所述助滑滚珠（207）的直径大小大于所述铁芯（201）及所述导磁块（204）沿垂直于所述定子（1）长度方向上的宽度。

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