CN109039003A - 一种直线电机 - Google Patents

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刘元江
曹娟娟
鲁梁
孙颖
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

本发明涉及一种直线电机。该直线电机包括U形槽状组件，所述U形槽状组件包括U形槽结构和相对排列在所述U形槽结构的两个侧壁内侧的斜极永磁体；以及T形组件，所述T形组件包括位于两排所述永磁体之间且具有铁芯的线圈组；其中所述U形槽状组件为动子，所述T形组件为定子；或者，所述U形槽状组件为定子，所述T形组件为动子。本发明所达到的一个技术效果是，能够降低直线电机的齿槽效应。

Description

一种直线电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地，本发明涉及一种直线电机。
背景技术
直线电机作为一种零传动的驱动机构，不需要中间传动机构，并且具有高精度、高动态响应和高刚性等优势。此外，由于没有传动的磨损，机械损耗极小，直线电机的维护需求低，因而可靠性高，寿命长。因此，直线电机的应用也越来越广泛。
通常，带有铁芯的直线电机是在线圈组中设置铁芯，其广泛应用于高速数控加工中心、垂直升降输送系统、高速地面运输系统、往复式空气压缩机等领域，可以提供较快的响应能力，较大的负载，并在机床加工或施加推力过程中能够保证刚度。
这类直线电机的应用中，由于端部效应和齿槽效应共同影响，使得此类电机存在推力波动大的缺点。因此，需要提供一种新的技术方案，来优化这类直线电机的性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种直线电机的新的技术方案。
根据本发明的一个方面，提供一种直线电机，其特征在于，包括U形槽状组件，所述U形槽状组件包括U形槽结构和相对排列在所述U形槽结构的两个侧壁内侧的斜极永磁体；以及
T形组件，所述T形组件包括位于两排所述永磁体之间且具有铁芯的线圈组；其中
所述U形槽状组件为动子，所述T形组件为定子；或者，所述U形槽状组件为定子，所述T形组件为动子。
可选地，两个侧壁上的所述永磁体对称设置。
可选地，两个侧壁上的所述永磁体平行设置。
可选地，所述永磁体并列设置在两个侧壁上。
可选地，所述U形槽结构为导磁材料。
可选地，所述T形组件包括固定板，所述线圈组设置在所述固定板的同侧。
可选地，所述固定板的沿滑动方向的两端延伸出有夹持部，所述线圈组设置在两个所述夹持部之间。
可选地，所述线圈组包括通孔，所述铁芯设置在所述通孔中。
可选地，所述线圈组上涂设有灌封胶。
可选地，所述动子设置有多组，并且并列设置在同一个所述定子上。
本发明的一个技术效果在于，能够降低直线电机的齿槽效应。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的具体实施例提供的直线电机的示意图；
图2是本发明的具体实施例提供的U形槽状组件的示意图；
图3是本发明的具体实施例提供的U形槽状组件的爆炸图；
图4是本发明的具体实施例提供的T形组件的示意图；
图5是本发明的具体实施例提供的T形组件的爆炸图；
图6是本发明的具体实施例提供的T形组件的示意图；
图7是本发明的具体实施例提供的直线电机的示意图；
图8是本发明的具体实施例提供的直线电机的示意图。
其中：
1-U形槽状组件，11-上板，12-侧板，13-下板，14-永磁体，2-T形组件，21-固定板，22-线圈组，23-铁芯，24-夹持部。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种直线电机，如图1所示，包括U形槽状组件1和T形组件2。
具体地，如图2-3所示，U形槽状组件1包括U形槽结构和相对排列在U形槽结构的两个侧壁内侧的的斜极永磁体14。其中，U形槽结构包括侧板12，以及设置在侧板12同侧的上板11和下板13，上板11和下板13形成侧板12的侧壁，永磁体14设置在上板11和下板13的内侧壁上。
如图4-5所示，T形组件2包括位于两排永磁体14之间的线圈组22，线圈组22中设置有通孔，通孔中设置有铁芯23。具体地，T形组件2还包括固定板21，固定板21沿滑动方向的两端设置有用于固定线圈组22的夹持部24，线圈组22固定在夹持部24之前。其中，固定板21为非导磁材料。
当线圈组22通电后，U形槽状组件1与T形组件2之间产生磁场作用力，并能够驱动两者相对运动。其中，当U形槽状组件1作为电机的定子时，T形组件2为直线电机的动子，线圈组22通电后，T形组件2能够在U形槽状组件1中进行滑动，从而可以与其他物体连接，并驱动其进行运动。当T形组件2作为直线电机的定子时，U形槽状组件1为直线电机的动子，线圈组22通电后，U形槽状组件1能够在T形组件2上进行滑动，从而可以与其他物体连接，并驱动其进行运动。
通常，当T形组件2作为直线电机的动子时，连接线圈组22的导线需要随着T形组件2一起移动，导线上需要增设拖链方便其移动。相反，当U形槽状组件1作为直线电机的动子时，T形组件2作为直线电机的定子不需要进行移动，连接线圈组22的导线固定不动，能够增加导线的使用寿命，同时，也不需要增设拖链，避免了占用额外空间，降低了直线电机的维护成本。
本发明提供的直线电机，线圈组22的上下两侧均设置有永磁体14，通过在线圈组22中增设铁芯23，形成双磁路，提高了气隙磁场的磁通量，进而提高了磁场的利用率，增加了直线电机动子的推力。同时，永磁铁14采用斜极方式设置在上板11和下板13上，采用这种方式，能够降低线圈组22中的铁芯23带来的与永磁体14之间的齿槽效应，提升了直线电机运行时的平稳性。
此外，U形槽状组件1和T形组件2能够实现模块化设计和组装，便于直线电机的生产和组装，也能够降低直线电机后期的维护难度，减少维护成本。
具体地，永磁体14呈矩形，并列设置在上板11与下板12内侧壁上，每个永磁体14长边和短边与其他永磁体14长边和短边均互相平行，使永磁体14之间的位置更加紧凑。本发明对永磁体14的形状和厚度不做限制，凡是能达到同样技术效果的方案，都属于本发明的保护范围。
进一步地，上板11与下板12平行设置，同时，上板11与下板12内侧壁上的永磁体14所在的平面相互平行，以提高磁场的强度，进而增加直线电机动子的推力。
进一步地，上板11与下板12内侧壁上的永磁体14对称设置，采用对称设置的方式，能够使上板11与下板12内侧壁上的永磁体14的位置完全对应起来，使其具有同样的布置角度，能够提高磁场的强度，进而提高直线电机动子的推力。此外，采用对称结构，线圈组22用于切割磁感线的线圈段的有效利用率提高，能够降低端部效应，减小端部力，进而降低直线电机的损耗，减少电机内部的发热。
具体地，上板11、侧板12及下板13均为导磁材料，侧板12采用导磁材料，增加了磁通路，能够提高磁场的强度，进一步可以增加直线电机的推力。例如，导磁材料为铁，本发明对此不做限制。
如图6所示，线圈组22上涂设有灌封胶。采用灌封胶，能够填充线圈组22之间和线圈组22与固定板22之间的缝隙，能够使线圈组更加稳固的设置在固定板22上，同时，灌封胶具有良好的散热能力，进而使线圈组22工作时产生的热量及时散出。此外，在圈组22上涂设有灌封胶，也能起到保护线圈22的作用，避免其在组装和维护过程中收到磕碰损坏，也能避免灰尘和液体等进入线圈组22中对其性能造成影响。可选地，灌封胶为环氧树脂灌封胶。
如图7所示，U形槽状组件1为定子，T形组件2为动子，且T形组件2设置有三个。具体地，三个T组件2的线圈组22通电后其都能够在U形槽状组件1上进行滑动，此外，通过改变三个T组件2的线圈组22中的电流，进而可以实现对三个T组件2的滑动速度和推力的不同，在实际应用中可以根据实际情况进行选择，以满足更多的需求。三个T组件2可以分别连接有物体，以驱动他们进行运动，实现多个物体同时驱动移动的目的，提高工作效率，同时，三个T组件2也可以同时连接在一个物体上进行驱动，以增大推力。
如图8所示，U形槽状组件1为动子，T形组件2为定子，且U形槽状组件1设置有三个。具体地，三个U形槽状组件1都能够在U形槽状组件1上进行滑动，此外，通过改变三个U形槽状组件1的磁场强度，进而可以实现对三个U形槽状组件1的滑动速度和推力的不同，在实际应用中可以根据实际情况进行选择，以满足更多的需求。三个U形槽状组件1可以分别连接有物体，以驱动他们进行运动，实现多个物体同时驱动移动的目的，提高工作效率，同时，三个U形槽状组件1也可以同时连接在一个物体上进行驱动，以增大推力。此外，采用U形槽状组件1为动子时，T形组件2作为直线电机的定子不需要进行移动，连接线圈组22的导线固定不动，且只设置有一组，能够增加导线的使用寿命，减少生产成本，同时，也不需要增设拖链，避免了占用额外空间，降低了直线电机的维护成本。
本领域技术人员还可以选择设置两个、四个或更多的动子，本发明对此不做限制，这些动子数量上的变换，都属于本发明的保护范围。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种直线电机，其特征在于，包括U形槽状组件，所述U形槽状组件包括U形槽结构和相对排列在所述U形槽结构的两个侧壁内侧的斜极永磁体；以及
T形组件，所述T形组件包括位于两排所述永磁体之间且具有铁芯的线圈组；其中
所述U形槽状组件为动子，所述T形组件为定子；或者，所述U形槽状组件为定子，所述T形组件为动子。
2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，两个侧壁上的所述永磁体对称设置。
3.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，两个侧壁上的所述永磁体平行设置。
4.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述永磁体并列设置在两个侧壁上。
5.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述U形槽结构为导磁材料。
6.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述T形组件包括固定板，所述线圈组设置在所述固定板的同侧。
7.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述固定板沿滑动方向的两端延伸出有夹持部，所述线圈组设置在两个所述夹持部之间。
8.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述线圈组包括通孔，所述铁芯设置在所述通孔中。
9.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述线圈组上涂设有灌封胶。
10.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述动子设置有多组，并且并列设置在同一个所述定子上。
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