CN107196431A - 一种一体式动定子直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及直线电机传送技术领域，尤指一种可以实现直线电机一体式组装的用于一体式动定子直线电机的动子结构；所述的直线电机主要包括与电气控制系统电性连接的动子结构，安装在动子结构下方的定子结构，低位组装的导轨结构和检测传感系统；本发明把定子结构和动子结构先组装成一个整体后再进行直线电机的组装装配，减少了零部件的数量，提高了装配效率和精度，另外由于导轨结构和定子结构可以根据需要进行无限延长，并能实现无缝对接延长，所以行程长度不受限制 在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度，速度快、加减速过程短，导轨结构的材质和装配方式使得电机运行稳定，噪音低。

Description

一种一体式动定子直线电机

技术领域

本发明主要涉及直线电机传送技术领域，尤指一种可以实现直线电机一体式组装的用于一体式动定子直线电机的动子结构。

背景技术

直线电机是一种通过将封闭磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化成直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，更具体的说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。

直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的，其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，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；当初级通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。近年来，世界上一些发达国家开始将直线电机技术应用于数控机床直线运动驱动系统中，代替传统的伺服电机加滚珠丝杆副驱动系统，取得巨大的成功。

目前直线电机传送装置主要应用于自动控制系统，这类的应用场合比较多，也应用于长期连续运行的驱动电机，以及应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中，虽然直线电机能应用在各种场合，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，地面环境改变比较大。

简单点说，一体式动定子直线电机，是解决工业自动化领域，高精度，高速度，高加速度移动的问题，与传统直线电机相比，传统直线电机是由多个模块拼接而成，如定子是安装在底板上，动子是安装在滑动座上，这样会影响整个装配效率，和精度，导致不可控因数增加，虽然传统的直线电机可以达到运动的效果，但是由于零件增多，产生了太多不稳定因数，例如在装配过程中，如果出现精度不够，就很难分析出是什么问题，该调整那个零部件，因为零部件的增多，累计误差就会增大，整个装配体差异化就非常明显，影响产品的一致性和稳定性。

发明内容

针对目前直线电机中动子结构、定子结构和导轨属于分体式组装带来的装配精度不高运行不稳定的问题，本发明旨在提供一种能实现直线电机一体化组装的动子结构，尤指一种用于一体式动定子直线电机的动子结构。

本发明采用的技术方案是：一种一体式动定子直线电机，所述的直线电机主要包括与电气控制系统电性连接的动子结构，安装在动子结构下方的定子结构，低位组装的导轨结构和检测传感系统。

所述的导轨包括两条安装在底板上的平行导轨，导轨两侧端面为光滑平齐面，导轨之间可以通过端面进行无缝对接后串联延长，导轨的上表面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将导轨固定安装在底板上。

所述的定子结构安装在两平行导轨之间的底板上，是由基板、永磁体和盖板组装成一体式的块状结构，基板上设置有槽孔位，槽孔位的尺寸与永磁体的尺寸相匹配，永磁体镶嵌安装在槽孔位里，盖板的尺寸与基本的尺寸相匹配，盖板盖在基板上后将永磁体紧压在槽孔位内。

所述的动子结构主要包括滑块座、滑块和动子，滑块座为倒U形结构横跨在两平行导轨上，滑块安装在滑块座左右两底端与导轨相配合能沿着导轨滑动，动子安装在滑动座底部中间，所述的动子主要包括外壳和安装在外壳内部的线圈结构，外壳侧面开设有冷却口和引线口，其中冷却口包括进液口、出液口和冷却管，冷却液从进液口进入后经冷却管后从出液口流出；电线组从引线口引出，外壳顶面开设有螺钉孔，用螺钉将动子结构固定安装在滑块座下。

所述的检测传感系统主要包括光栅、磁栅条、读数头和光电感应器，所述的光栅尺主要包括光栅和读数头，所述的光栅为一对分别安装在两滑块的内侧面上，所述的磁栅条安装在底板上导轨的两侧面，保证直线度；所述的光电感应器安装在底板的侧面靠近后挡板位置；所述的读数头安装在底板的侧面靠近前挡板位置。

所述的导轨为不锈钢材质的静音导轨。

所述的定子结构为一个或多个，定子结构左右两端面为光滑平齐面，定子结构之间可通过端面进行无缝对接后串联延长。

所述的定子结构的基板纵向两侧面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将定子结构固定安装在底板上。

所述的底板侧面延伸安装有拖链保护板。

所述的拖链保护板上安装有拖链结构。

所述的底板的始末两端面分别安装有前挡板和后挡板，前挡板和后挡板的高度尺寸相同。

所述的后挡板的内侧面安装有两个防撞块。

所述的直线电机上设置有顶盖，顶盖一端安装在前挡板上，另外一端安装在后挡板上，顶盖的宽度与两导轨之间的距离相匹配，将导轨结构和定子结构盖在顶盖下。

装配一体式动定子直线电机方法，所述的装配方法主要包括以下步骤：

步骤一、装配定子：根据直线电机的长度固定安装好底板，将永磁体镶嵌安装在基板的槽孔位里，然后盖上盖板形成一个完整的定子结构，然后将定子结构通过沉头螺钉固定安装在底板的纵向中间部位，根据长度需要确定定子结构的个数，然后将两定子结构的端面进行无缝对接后串联安装延长。

步骤二、装配导轨结构和检测传感系统：将磁栅安装在底板上，保证直线度，然后以磁栅面为基准面，通过沉头螺钉将第一条导轨安装在底板上，然后以第一条导轨为基准后，用同样的方法安装第二条导轨，最后安装光电传感器，根据直线电机的长度选择导轨的条数，两导轨之间可以通过端面进行无缝对接后串联安装延长。

步骤三、安装动子结构和检测传感系统：将两滑块安装在滑块座左右两底端，然后将动子安装在滑动座底部中间形成一个完整的动子结构，然后将动子结构横跨垂直安装在两导轨上，将一对光栅分别安装在两滑块的内侧面上，将读数头安装在底板的侧面靠近前挡板位置。

步骤四、安装电气控制系统和电机测试：将从动子结构引线口引出的线与电气控制系统电性相连，检测导轨的平行度和测试冷却循环系统，并测试直线电机的运行状态。

本发明的有益效果是：本发明把定子结构和动子结构先组装成一个整体后再进行直线电机的组装装配，减少了零部件的数量，提高了装配效率和精度，由于定子结构和动子结构的集成化，方便直线电机进行维护和保养，发生故障或问题的时候只需单个拆卸下来即可进行维护保养，另外由于导轨结构和定子结构可以根据需要进行无限延长，并能实现无缝对接延长，所以行程长度不受限制 在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度，速度快、加减速过程短，导轨结构的材质和装配方式使得电机运行稳定，噪音低。

附图说明

图1是本发明的顶盖分解结构示意图。

图2是本发明的立体结构示意图。

图3是本发明的动子结构示意图。

图4是本发明的定子结构示意图。

附图标注说明：1-动子结构，2-定子结构，3-导轨，4-顶盖，5-底板，6-基板，7-盖板，8-滑块座，9-滑块，10-动子，11-进液口，12-出液口，13-引线口，14-光栅，15-磁栅条，16-读数头，17-光电感应器，18-拖链保护板，19-拖链结构，20-前挡板，21-后挡板，22-防撞块。

具体实施方式

以下结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式：

如图1-2所示，一种一体式动定子直线电机，所述的直线电机主要包括与电气控制系统电性连接的动子结构1，安装在动子结构1下方的定子结构2，低位组装的导轨3结构和检测传感系统。

所述的导轨3包括两条安装在底板5上的平行导轨3，导轨3为不锈钢材质的静音导轨3，导轨3两侧端面为光滑平齐面，导轨3之间可以通过端面进行无缝对接后串联延长，导轨3的上表面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将导轨3固定安装在底板5上。

所述的定子结构2安装在两平行导轨3之间的底板5上，底板5的始末两端面分别安装有前挡板20和后挡板21，前挡板20和后挡板21的高度尺寸相同；后挡板21的内侧面安装有两个防撞块22；底板5侧面延伸安装有拖链保护板18，拖链保护板18上安装有拖链结构19，定子结构2是由基板6、永磁体和盖板7组装成一体式的块状结构，基板6纵向两侧面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将定子结构2固定安装在底板5上，定子结构2的基板6上设置有槽孔位，槽孔位的尺寸与永磁体的尺寸相匹配，永磁体镶嵌安装在槽孔位里，盖板7的尺寸与基本的尺寸相匹配，盖板7盖在基板6上后将永磁体紧压在槽孔位内；定子结构2为一个或多个，定子结构2左右两端面为光滑平齐面，定子结构2之间可通过端面进行无缝对接后串联延长。

所述的动子结构1主要包括滑块座8、滑块9和动子10，滑块座8为倒U形结构横跨在两平行导轨3上，滑块9安装在滑块座8左右两底端与导轨3相配合能沿着导轨3滑动，动子10安装在滑动座底部中间，所述的动子10主要包括外壳和安装在外壳内部的线圈结构，外壳侧面开设有冷却口和引线口13，其中冷却口包括进液口11、出液口12和冷却管，冷却液从进液口11进入后经冷却管后从出液口12流出；电线组从引线口13引出，外壳顶面开设有螺钉孔，用螺钉将动子结构1固定安装在滑块座8下。

所述的检测传感系统主要包括光栅14、磁栅条15、读数头16和光电感应器17，所述的光栅14尺主要包括光栅14和读数头16，所述的光栅14为一对分别安装在两滑块9的内侧面上，所述的磁栅条15安装在底板5上导轨3的两侧面，保证直线度；所述的光电感应器17安装在底板5的侧面靠近后挡板21位置；所述的读数头16安装在底板5的侧面靠近前挡板20位置。

所述的直线电机上设置有顶盖4，顶盖4一端安装在前挡板20上，另外一端安装在后挡板21上，顶盖4的宽度与两导轨3之间的距离相匹配，将导轨3结构和定子结构2盖在顶盖4下。

装配一体式动定子直线电机方法，所述的装配方法主要包括以下步骤：

步骤一、装配定子：根据直线电机的长度固定安装好底板5，将永磁体镶嵌安装在基板6的槽孔位里，然后盖上盖板7形成一个完整的定子结构2，然后将定子结构2通过沉头螺钉固定安装在底板5的纵向中间部位，根据长度需要确定定子结构2的个数，然后将两定子结构2的端面进行无缝对接后串联安装延长。

步骤二、装配导轨3结构和检测传感系统：将磁栅安装在底板5上，保证直线度，然后以磁栅面为基准面，通过沉头螺钉将第一条导轨3安装在底板5上，然后以第一条导轨3为基准后，用同样的方法安装第二条导轨3，最后安装光电传感器，根据直线电机的长度选择导轨3的条数，两导轨3之间可以通过端面进行无缝对接后串联安装延长。

步骤三、安装动子结构1和检测传感系统：将两滑块9安装在滑块座8左右两底端，然后将动子10安装在滑动座底部中间形成一个完整的动子结构1，然后将动子结构1横跨垂直安装在两导轨3上，将一对光栅14分别安装在两滑块9的内侧面上，将读数头16安装在底板5的侧面靠近前挡板20位置。

步骤四、安装电气控制系统和电机测试：将顶盖4盖上后，将从动子结构1引线口13引出的线与电气控制系统电性相连，检测导轨3的平行度和测试冷却循环系统，并测试直线电机的运行状态。

本发明把定子结构2和动子结构1先组装成一个整体后再进行直线电机的组装装配，减少了零部件的数量，提高了装配效率和精度，由于定子结构2和动子结构1的集成化，方便直线电机进行维护和保养，发生故障或问题的时候只需单个拆卸下来即可进行维护保养，另外由于导轨3结构和定子结构2可以根据需要进行无限延长，并能实现无缝对接延长，所以行程长度不受限制 在导轨3上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度，速度快、加减速过程短，导轨3结构的材质和装配方式使得电机运行稳定，噪音低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的直线电机主要包括与电气控制系统电性连接的动子结构，安装在动子结构下方的定子结构，低位组装的导轨结构和感应系统；

所述的导轨结构包括两条安装在底板上的平行导轨，导轨两侧端面为光滑平齐面，导轨之间可以通过端面进行无缝对接后串联延长，导轨的上表面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将导轨固定安装在底板上；

所述的定子结构安装在两平行导轨之间的底板上，是由基板、永磁体和盖板组装成一体式的块状结构，基板上设置有槽孔位，槽孔位的尺寸与永磁体的尺寸相匹配，永磁体镶嵌安装在槽孔位里，盖板的尺寸与基本的尺寸相匹配，盖板盖在基板上后将永磁体紧压在槽孔位内；

所述的动子结构主要包括滑块座、滑块和动子，滑块座为倒U形结构横跨在两平行导轨上，滑块安装在滑块座左右两底端与导轨相配合能沿着导轨滑动，动子安装在滑动座底部中间，所述的动子主要包括外壳和安装在外壳内部的线圈结构，外壳侧面开设有冷却口和引线口，其中冷却口包括进液口、出液口和冷却管，冷却液从进液口进入后经冷却管后从出液口流出；电线组从引线口引出，外壳顶面开设有螺钉孔，用螺钉将动子结构固定安装在滑块座下；

所述的检测传感系统主要包括光栅、磁栅条、读数头和光电感应器，所述的光栅尺主要包括光栅和读数头，所述的光栅为一对分别安装在两滑块的内侧面上，所述的磁栅条安装在底板上导轨的两侧面，保证直线度；所述的光电感应器安装在底板的侧面靠近后挡板位置；所述的读数头安装在底板的侧面靠近前挡板位置。

2.根据权利要求1所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的导轨为不锈钢材质的静音导轨。

3.根据权利要求1所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的定子结构为一个或多个，定子结构左右两端面为光滑平齐面，定子结构之间可通过端面进行无缝对接后串联延长。

4.根据权利要求1所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的定子结构的基板纵向两侧面均布开设有沉头螺孔，通过沉头螺钉将定子结构固定安装在底板上。

5.根据权利要求1所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的底板侧面延伸安装有拖链保护板。

6.根据权利要求5所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的拖链保护板上安装有拖链结构。

7.根据权利要求1所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的底板的始末两端面分别安装有前挡板和后挡板，前挡板和后挡板的高度尺寸相同。

8.根据权利要求7所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的后挡板的内侧面安装有两个防撞块。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种一体式动定子直线电机，其特征在于：所述的直线电机上设置有顶盖，顶盖一端安装在前挡板上，另外一端安装在后挡板上，顶盖的宽度与两导轨之间的距离相匹配，将导轨结构和定子结构盖在顶盖下。

10.装配权利要求1-9任一项所述的一种一体式动定子直线电机方法，其特征在于：所述的装配方法主要包括以下步骤：

步骤一、装配定子：根据直线电机的长度固定安装好底板，将永磁体镶嵌安装在基板的槽孔位里，然后盖上盖板形成一个完整的定子结构，然后将定子结构通过沉头螺钉固定安装在底板的纵向中间部位，根据长度需要确定定子结构的个数，然后将两定子结构的端面进行无缝对接后串联安装延长；

步骤二、装配导轨结构和检测传感系统：将磁栅安装在底板上，保证直线度，然后以磁栅面为基准面，通过沉头螺钉将第一条导轨安装在底板上，然后以第一条导轨为基准后，用同样的方法安装第二条导轨，最后安装光电传感器，根据直线电机的长度选择导轨的条数，两导轨之间可以通过端面进行无缝对接后串联安装延长；

步骤三、安装动子结构和检测传感系统：将两滑块安装在滑块座左右两底端，然后将动子安装在滑动座底部中间形成一个完整的动子结构，然后将动子结构横跨垂直安装在两导轨上，将一对光栅分别安装在两滑块的内侧面上，将读数头安装在底板的侧面靠近前挡板位置；

步骤四、安装电气控制系统和电机测试：将从动子结构引线口引出的线与电气控制系统电性相连，检测导轨的平行度和测试冷却循环系统，并测试直线电机的运行状态。