CN109217619A - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线电机，涉及电机技术领域。包括：第一滑轨、第二滑轨、动子以及滑动磁板，所述第一滑轨和所述第二滑轨平行设置，所述动子滑动设置于所述第一滑轨上，所述滑动磁板滑动设置于所述第二滑轨上，所述动子和所述滑动磁板间具有气隙，所述动子上设有第一自锁装置，所述第一自锁装置能够使所述动子与所述第一滑轨相互固定，所述滑动磁板上设有第二自锁装置，所述第二自锁装置能够使所述滑动磁板与所述第二滑轨相互固定。本发明提供的直线电机中，由于滑动磁板能够随着动子一起运动，故而滑动磁板的长度可以远远小于动子需要运动的距离。大大降低了直线电机的生产成本。

Description

一种直线电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种直线电机。

背景技术

随着相关技术的进步，近些年重新兴起的直线伺服电机(以下简称“直线电机”)解决传统直线运动“旋转电机+滚珠丝杠”结构的一些问题,比如：直线电机没有丝杠、所以长度不受丝杠长度的限制，直线电机的绝对精度、重复精度、最大速度和最大加速度更高等,而传统方式则是利用丝杠结构将旋转电机旋转方向的运动转换为应用所需的直线运动。

直线电机的工作原理可以简单理解成将旋转电机线电机切向拉成直线，定子部分成为定子，转动的转子部分成为动子。现有的直线电机都是将定子磁板固定在定子基座等固定位置并沿动子运动方向布置整个长度，导轨固定在定子磁板上方，动子在导轨上沿直线移动。如此，动子需要多长的可移动距离，定子磁板就需要铺设多长。而定子磁板一般都是使用稀土永磁体制成，稀土永磁体的价格很高，从而导致了直线电机的生产成本提高。

发明内容

本发明提供了一种直线电机，旨在改善现有直线电机动子需要多长的可移动距离，定子磁板就需要铺设多长的问题。

本发明是这样实现的：

一种直线电机，包括：第一滑轨、第二滑轨、动子以及滑动磁板，所述第一滑轨和所述第二滑轨平行设置，所述动子滑动设置于所述第一滑轨上，所述滑动磁板滑动设置于所述第二滑轨上，所述动子和所述滑动磁板间具有气隙，所述动子上设有第一自锁装置，所述第一自锁装置能够使所述动子与所述第一滑轨相互固定，所述滑动磁板上设有第二自锁装置，所述第二自锁装置能够使所述滑动磁板与所述第二滑轨相互固定。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一自锁装置包括第一壳体和第一电锁扣，所述第一壳体套设于所述第一滑轨上且与所述动子固定连接，所述第一电锁扣设置于所述第一壳体内部，且所述第一电锁扣能够夹持所述第一滑轨。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一电锁扣包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部转动连接，所述第一夹持部和所述第二夹持部远离连接处的一端均设有咬合齿，所述咬合齿上设有夹持绕组，所述第一滑轨位于所述第一夹持部和所述第二夹持部之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二自锁装置包括第二壳体和第二电锁扣，所述第二壳体套设于所述第二滑轨上且与所述滑动磁板固定连接，所述第二电锁扣设置于所述第二壳体内部，且所述第二电锁扣能够夹持所述第二滑轨。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二电锁扣包括第三夹持部和第四夹持部，所述第三夹持部和所述第四夹持部转动连接，所述第三夹持部和所述第四夹持部远离连接处的一端均设有咬合齿，所述咬合齿上设有夹持绕组，所述第二滑轨位于所述第三夹持部和所述第四夹持部之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述动子上设有驱动绕组。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述动子的长度与所述滑动磁板的长度的比值为1/10-10/1。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述直线电机还包括基座，所述第一滑轨、所述第二滑轨均固定设置于所述基座上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述基座由绝缘材料制成。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一滑轨和所述第二滑轨均为两个。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的直线电机，动子和滑动磁板均可滑动的设置于第一滑轨和第二滑轨上，第一自锁装置工作时，能够将动子锁定，使其无法移动；第二自锁装置工作时，能够将滑动磁板锁定，使其无法移动。直线电机在工作时，当动子需要向第一方向运动时，第一自锁装置不工作，第二自锁装置工作。此时滑动磁板不可移动，动子可移动。对动子施加正向电流，动子在电磁力的作用下向第一方向运动。当动子移动一定距离后，第一自锁装置开始工作，第二自锁装置停止工作，同时对动子施加反向电流，滑动磁板在电磁力的作用下向第一方向运动。当滑动磁板移动一定距离后，第一自锁装置和第二自锁装置再次改变工作状态，且动子施加的电流方向转换，使动子继续向第一方向移动。如此重复上述过程，使动子和滑动磁板能够一起沿第一方向运动。当动子需要反向运动时，只需反向进行上述操作即可。如此，本发明提供的直线电机中，由于滑动磁板能够随着动子一起运动，故而滑动磁板的长度可以远远小于动子需要运动的距离。大大降低了直线电机的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种直线电机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种直线电机的俯视图；

图3是图2中A-A方向的截面示意图；

图4是图2中B-B方向的截面示意图；

图5是本发明实施例提供的一种直线电机中第一自锁装置的结构示意图。

图标：动子1；第一自锁装置2；第一壳体21；第一夹持部22；第二夹持部23；咬合齿24；夹持绕组25；第一滑轨3；滑动磁板4；第二自锁装置5；第二滑轨6；基座7。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，请参照图1-图5所示，本实施例提供一种直线电机，包括：第一滑轨3、第二滑轨6、动子1以及滑动磁板4，第一滑轨3和第二滑轨6平行设置，动子1滑动设置于第一滑轨3上，滑动磁板4滑动设置于第二滑轨6上，动子1和滑动磁板4间具有气隙，动子1上设有第一自锁装置2，第一自锁装置2能够使动子1与第一滑轨3相互固定，滑动磁板4上设有第二自锁装置5，第二自锁装置5能够使滑动磁板4与第二滑轨6相互固定。动子1上设有驱动绕组，工作时对驱动绕组供电，使动子1和滑动磁板4能够在电磁力的作用下运动。

本实施例提供的直线电机，动子1和滑动磁板4均可滑动的设置于第一滑轨3和第二滑轨6上，第一自锁装置2工作时，能够将动子1锁定，使其无法移动；第二自锁装置5工作时，能够将滑动磁板4锁定，使其无法移动。直线电机在工作时，当动子1需要向第一方向运动时，第一自锁装置2不工作，第二自锁装置5工作。此时滑动磁板4不可移动，动子1可移动。对动子1施加正向电流，动子1在电磁力的作用下向第一方向运动。当动子1移动一定距离后，第一自锁装置2开始工作，第二自锁装置5停止工作，同时对动子1施加反向电流，滑动磁板4在电磁力的作用下向第一方向运动。当滑动磁板4移动一定距离后，第一自锁装置2和第二自锁装置5再次改变工作状态，且动子1施加的电流方向转换，使动子1继续向第一方向移动。如此重复上述过程，使动子1和滑动磁板4能够一起沿第一方向运动。当动子1需要反向运动时，只需反向进行上述操作即可。如此，本实施例提供的直线电机中，由于滑动磁板4能够随着动子1一起运动，故而滑动磁板4的长度可以远远小于动子1需要运动的距离。大大降低了直线电机的生产成本。

进一步地，请参照图1和图2，在本实施例中，直线电机还包括基座7，第一滑轨3、第二滑轨6均固定设置于基座7上。基座7由绝缘材料制成。实际应用时，基座7采用大理石材料制成，可使电机的稳定性更高，且不会对电机内的磁场造成干扰。

进一步地，请参照图4和图5，在本实施例中，第一自锁装置2包括第一壳体21和第一电锁扣，第一壳体21套设于第一滑轨3上且与动子1固定连接，第一电锁扣设置于第一壳体21内部，且第一电锁扣能够夹持第一滑轨3。第一电锁扣包括第一夹持部22和第二夹持部23，第一夹持部22和第二夹持部23转动连接，第一夹持部22和第二夹持部23连接处设有扭簧。第一夹持部22和第二夹持部23远离连接处的一端均设有咬合齿24，咬合齿24上设有夹持绕组25，第一滑轨3位于第一夹持部22和第二夹持部23之间。

第一电锁扣具有工作时，能够夹持住第一滑轨3，使动子1与第一滑轨3相固定。第一电锁扣不工作时，第一电锁扣放开第一滑轨3，使动子1能够沿第一滑轨3滑动。具体的，第一电锁扣的工作原理为，当工作时，为第一夹持部22和第二夹持部23上的咬合齿24上的夹持绕组25供电，使第一夹持部22和第二夹持部23在电磁力的作用下闭合，从而对第一滑轨3形成夹持，使动子1和第一滑轨3相固定。不工作时，不为夹持绕组25供电，第一夹持部22和第二夹持部23在扭簧的作用下打开，释放第一滑轨3，使动子1能够沿第一滑轨3滑动。

进一步地，请参照图4和图5，在本实施例中，第二自锁装置5包括第二壳体和第二电锁扣，第二壳体套设于第二滑轨6上且与滑动磁板4固定连接，第二电锁扣设置于第二壳体内部，且第二电锁扣能够夹持第二滑轨6。第二电锁扣包括第三夹持部和第四夹持部，第三夹持部和第四夹持部转动连接，第三夹持部和第四夹持部远离连接处的一端均设有咬合齿24，咬合齿24上设有夹持绕组25，第二滑轨6位于第三夹持部和第四夹持部之间。第二自锁装置5的工作原理和第一自锁装置2的工作原理相同，可参考上述内容，此处不加赘述。

进一步地，在本实施例中，动子1的长度与滑动磁板4的长度的比值为1/10-10/1。由于动子1和滑动磁板4都是可移动的，而且其运动原理是通过相互间的电磁力进行驱动。故而，实际上动子1和滑动磁板4的位置是可以互换的，且长度也没有固定要求。本实施例中，为使动子1和滑动磁板4的运动效果达到最佳，且成本降到最低，对动子1的长度与滑动磁板4的长度的比值作出限定，其可变化区间为1/10-10/1。优选的，动子1的长度与滑动磁板4的长度的比值为1/2。

进一步地，请参照图1和图2，在本实施例中，第一滑轨3和第二滑轨6均为两个。两个第一滑轨3所在的平面与两个第二滑轨6所在的平面平行。设置两个第一滑轨3和两个第二滑轨6可是动子1和滑动磁板4在运动时的稳定性更高，不易发生滑动。本实施例中，滑动磁板4的使用稀土永磁体材料制成。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线电机，其特征在于，包括：第一滑轨、第二滑轨、动子以及滑动磁板，所述第一滑轨和所述第二滑轨平行设置，所述动子滑动设置于所述第一滑轨上，所述滑动磁板滑动设置于所述第二滑轨上，所述动子和所述滑动磁板间具有气隙，所述动子上设有第一自锁装置，所述第一自锁装置能够使所述动子与所述第一滑轨相互固定，所述滑动磁板上设有第二自锁装置，所述第二自锁装置能够使所述滑动磁板与所述第二滑轨相互固定。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述第一自锁装置包括第一壳体和第一电锁扣，所述第一壳体套设于所述第一滑轨上且与所述动子固定连接，所述第一电锁扣设置于所述第一壳体内部，且所述第一电锁扣能够夹持所述第一滑轨。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述第一电锁扣包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部转动连接，所述第一夹持部和所述第二夹持部远离连接处的一端均设有咬合齿，所述咬合齿上设有夹持绕组，所述第一滑轨位于所述第一夹持部和所述第二夹持部之间。

4.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述第二自锁装置包括第二壳体和第二电锁扣，所述第二壳体套设于所述第二滑轨上且与所述滑动磁板固定连接，所述第二电锁扣设置于所述第二壳体内部，且所述第二电锁扣能够夹持所述第二滑轨。

5.根据权利要求4所述的直线电机，其特征在于，所述第二电锁扣包括第三夹持部和第四夹持部，所述第三夹持部和所述第四夹持部转动连接，所述第三夹持部和所述第四夹持部远离连接处的一端均设有咬合齿，所述咬合齿上设有夹持绕组，所述第二滑轨位于所述第三夹持部和所述第四夹持部之间。

6.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述动子上设有驱动绕组。

7.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述动子的长度与所述滑动磁板的长度的比值为1/10-10/1。

8.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述直线电机还包括基座，所述第一滑轨、所述第二滑轨均固定设置于所述基座上。

9.根据权利要求8所述的直线电机，其特征在于，所述基座由绝缘材料制成。

10.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述第一滑轨和所述第二滑轨均为两个。