CN109980891A - 一种圈轨式直线电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种圈轨式直线电动机，包括滑块、线圈、磁场装置、两个固定端块和两个导线，所述磁场装置包括两个磁场组件，所述磁场组件包括两个永磁体，所述固定端块包括固定板和两个侧板，该圈轨式直线电动机通过柔性带状电线制得的导线对线圈进行供电，消除了接触电阻和摩擦电阻，并消除了供电轨道，使得通电的线圈受到永磁体产生的恒定磁场的安培力，而带动滑块在两个固定端块之间进行移动，避免了滑块移动时产生的焦耳热，从而延长了设备的使用寿命，进而提高了该圈轨式直线电动机的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电动机领域，特别涉及一种圈轨式直线电动机。
背景技术
直线电动机是电机按照动力输出方式分类的一种，与传统的旋转电动机类似，直线电动机也可以分为有刷和无刷，其中有刷直线电动机在运行过程中，动子需要与定子进行表面接触输电才能在磁场中产生安培力，并受力运动，而这种接触式输电具有一定的接触电阻，且当定子运动时，接触电阻增大并产生大量焦耳热，这些热量会大量聚集在动子电枢与定子轨道接触输电处，对定子轨道产生巨大的破坏，因此磁轨式直线电动机往往寿命会非常低，且由于单通电导线的电动转化效率磁性，所以磁轨式直线电动机会浪费大量的电能。
为了解决磁轨式直线电动机的寿命问题，人们发明了感应式直线电动机，这类直线电动机中的定子和动子之间无接触，通过对定子线圈输入脉冲电流，动子线圈内就会由于定子线圈产生的变化磁场而产生感应电路，同时动子线圈内的感应电流的方向和定子线圈的电流方向相同，就会产生推动动子线圈的楞次力，整个过程仅需对定子线圈进行供电，动子线圈只需要放置一定的位置即可对动子线圈产生推力，该类直线电动机虽然实现了寿命提升，但是由于其结构特性导致推力的维持时间非常短，且对定子线圈和动子线圈的参数、形状有严格要求，且为了维持单向楞次力，对定子线圈的供电必须采用具有特定波形的脉冲直流电，如果仅仅是单次加速则对脉冲电的功率无限制，但为使动子线圈获得更大的速度，往往会采用多级定子线圈对动子线圈进行多次加速，此时需要对脉冲电的功率进行限制，否则动子线管会由于感应电流的焦耳热而被烧毁短路，进而降低了现有的直线电动机的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种圈轨式直线电动机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圈轨式直线电动机，包括滑块、线圈、磁场装置、两个固定端块和两个导线，两个固定端块平行设置，所述滑块和磁场装置位于两个固定端块之间，所述滑块与固定端块平行，所述滑块的与固定端块的垂直方向的截面的形状为回形，所述线圈的与固定端块平行的截面的形状为回形，所述线圈的上下两侧分别穿过滑块的上下两侧，所述线圈的两端分别与两个导线连接。
作为优选，为了提供固定的磁场，所述磁场装置包括两个磁场组件，两个磁场组件分别位于滑块的与固定端块的水平方向的两侧，所述磁场组件包括两个永磁体，所述永磁体的形状为长方体形，所述永磁体固定在两个固定端块之间，所述磁场组件的两个永磁体中，其中一个永磁体位于线圈的外侧，另一个位于永磁体位于线圈的内侧，两个磁场组件的磁场方向相反。
作为优选，为了实现滑块的稳定移动，所述磁场组件还包括导向光轴，所述导向光轴的形状为圆柱形，所述导向光轴的两端分别与两个固定端块固定连接，所述滑块的与固定端块垂直的水平方向设有两个缺口，所述缺口的形状为半圆柱形，所述缺口与导向光轴相匹配，所述滑块与导向光轴滑动连接。
作为优选，为了便于设备的安装，所述固定端块包括固定板和两个侧板，所述固定板上设有两个圆孔，所述圆孔与导向光轴一一对应，所述导向光轴的两端分别固定板上的两个圆孔内，所述固定板固定在两个侧板之间，所述固定板和两个侧板位于同一平面，所述侧板与磁场组件一一对应，所述磁板上设有两个条形口，所述条形口与永磁体一一对应，所述永磁体的两端分别固定在两个侧板的条形口内。
作为优选，为了减小滑块移动时所受的摩擦力，所述导向光轴上涂有润滑油。
作为优选，为了保证滑块的稳定移动，所述导线为柔性带状电线。
本发明的有益效果是，该圈轨式直线电动机通过柔性带状电线制得的导线对线圈进行供电，消除了接触电阻和摩擦电阻，并消除了供电轨道，使得通电的线圈受到永磁体产生的恒定磁场的安培力，而带动滑块在两个固定端块之间进行移动，避免了滑块移动时产生的焦耳热，从而延长了设备的使用寿命，进而提高了该圈轨式直线电动机的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的圈轨式直线电动机的俯视图；
图2是本发明的圈轨式直线电动机的线圈与滑块的连接结构示意图；
图3是本发明的圈轨式直线电动机的滑块的侧视图；
图4是本发明的圈轨式直线电动机的固定端块的结构示意图；
图中：1.滑块，2.线圈，3.导线，4.永磁体，5.导向光轴，6.固定板，7.侧板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-3所示，一种圈轨式直线电动机，包括滑块1、线圈2、磁场装置、两个固定端块和两个导线3，两个固定端块平行设置，所述滑块1和磁场装置位于两个固定端块之间，所述滑块1与固定端块平行，所述滑块1的与固定端块的垂直方向的截面的形状为回形，所述线圈2的与固定端块平行的截面的形状为回形，所述线圈2的上下两侧分别穿过滑块1的上下两侧，所述线圈2的两端分别与两个导线3连接。
该圈轨式直线电动机中，固定端块的位置固定，利用磁场装置在两个固定端块之间提供恒定的磁场，设备在使用过程中，通过两个导线3可向线圈2通入电流，电流流过线圈2时，由于滑块1处于由磁场装置产生的恒定磁场中，使得滑块1内的线圈2受到安培力的作用影响，推动线圈2进行移动，进而驱动滑块1移动，实现了滑块1的移动功能。该圈轨式直线电动机通过导线3对线圈2通电，消除了磁轨式直线电动机运行时的接触电阻和摩擦电阻，同时由于消除了供电轨道，利用磁场装置提供恒定磁场，从而对通入滑块1的线圈2产生安培力，推动滑块1和线圈2在两个固定端块之间进行移动，避免了滑块1移动过程中产生大量热量，减小了移动摩擦，从而延长了设备的使用寿命。
如图2所示，所述磁场装置包括两个磁场组件，两个磁场组件分别位于滑块1的与固定端块的水平方向的两侧，所述磁场组件包括两个永磁体4，所述永磁体4的形状为长方体形，所述永磁体4固定在两个固定端块之间，所述磁场组件的两个永磁体4中，其中一个永磁体4位于线圈2的外侧，另一个位于永磁体4位于线圈2的内侧，两个磁场组件的磁场方向相反。
磁场装置通过两个磁场组件构成，两个磁场组件分别作用在线圈2的水平方向的两侧，在磁场组件中，两个永磁体4分别位于线圈2的内外两侧，且固定在两个固定端块之间，电流从其中一个导线3进入线圈2内后，绕着回形的线圈2从另一个导线3流出，使得线圈2的水平方向的两侧，电流的流动方向相反，而线圈2两侧的磁场组件中，通过控制永磁体4的安装方式，使得两个磁场组件中的两个永磁体4构成的磁场的方向相反，进而使得通过电流的线圈2的两侧均受到来自同一方向的安培力，作用在线圈2上，带动滑块1进行移动。
作为优选，为了实现滑块1的稳定移动，所述磁场组件还包括导向光轴5，所述导向光轴5的形状为圆柱形，所述导向光轴5的两端分别与两个固定端块固定连接，所述滑块1的与固定端块垂直的水平方向设有两个缺口，所述缺口的形状为半圆柱形，所述缺口与导向光轴5相匹配，所述滑块1与导向光轴5滑动连接。
将两个导向光轴5固定在两个固定端块之间，圆柱形的导向光轴5穿过滑块1两侧的半圆柱形的缺口，从而固定了滑块1的移动方向，使得线圈2通电后，滑块1沿着导向光轴5的轴线方向进行平稳的移动。
如图4所示，所述固定端块包括固定板6和两个侧板7，所述固定板6上设有两个圆孔，所述圆孔与导向光轴5一一对应，所述导向光轴5的两端分别固定板6上的两个圆孔内，所述固定板6固定在两个侧板7之间，所述固定板6和两个侧板7位于同一平面，所述侧板7与磁场组件一一对应，所述磁板上设有两个条形口，所述条形口与永磁体4一一对应，所述永磁体4的两端分别固定在两个侧板7的条形口内。固定板6上的圆孔可方便导向光轴5的插入，并将导向光轴5固定，而在固定块的两侧的侧板7上，通过条形口可方便插入永磁体4，而后固定永磁体4的位置，从而方便将导向光轴5和永磁体4分别固定在两个固定块之间和两个侧板7之间。
作为优选，为了减小滑块1移动时所受的摩擦力，所述导向光轴5上涂有润滑油。通过在导向光轴5表面涂润滑油，减小了滑块1的半圆形缺口与导向光轴5之间的摩擦，方便了滑块1的移动。
作为优选，为了保证滑块1的移动，所述导线3为柔性带状电线。导线3采用柔性的材料制作而成，可减小线圈2和滑块1移动时，来自导线3形态发生变化后产生的阻力，同时导线3为带状的电线，保证了线圈2与导线3的接触，便于向线圈2供电，使得线圈2在通电后受到磁场安培力的作用影响而发生移动。
该圈轨式电动机在使用时，通过两个导线3可向线圈2中通入电流，使得线圈2接触供电电路，在通入恒稳直流电时，线圈2会大带动滑块1和导线3进行移动，整个移动过程前期会保持持续加速，若行程足够，在达到一定速度后会由于反向动生电动势不再加速并保持匀速移动，移动的加速度和方向使恒稳直流电的大小和方向而定；在采用脉冲直流电进行供电时，线圈2的加速度根据该时刻线圈2内的脉冲大小和线圈2速度而定，运动方向由脉冲直流电的方向而定；采用一定功率的交流电进行供电时，线圈2会根据交流电的瞬时电流和交流频率做往复运动。在设备使用过程中，消除了接触电阻和摩擦电阻，避免了产生大量的焦耳热而使得设备损坏，通过导线3对线圈2供电，延长了设备的使用寿命。
与现有技术相比，该圈轨式直线电动机通过柔性带状电线制得的导线3对线圈2进行供电，消除了接触电阻和摩擦电阻，并消除了供电轨道，使得通电的线圈2受到永磁体4产生的恒定磁场的安培力，而带动滑块1在两个固定端块之间进行移动，避免了滑块1移动时产生的焦耳热，从而延长了设备的使用寿命，进而提高了该圈轨式直线电动机的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种圈轨式直线电动机，其特征在于，包括滑块(1)、线圈(2)、磁场装置、两个固定端块和两个导线(3)，两个固定端块平行设置，所述滑块(1)和磁场装置位于两个固定端块之间，所述滑块(1)与固定端块平行，所述滑块(1)的与固定端块的垂直方向的截面的形状为回形，所述线圈(2)的与固定端块平行的截面的形状为回形，所述线圈(2)的上下两侧分别穿过滑块(1)的上下两侧，所述线圈(2)的两端分别与两个导线(3)连接。
2.如权利要求1所述的圈轨式直线电动机，其特征在于，所述磁场装置包括两个磁场组件，两个磁场组件分别位于滑块(1)的与固定端块的水平方向的两侧，所述磁场组件包括两个永磁体(4)，所述永磁体(4)的形状为长方体形，所述永磁体(4)固定在两个固定端块之间，所述磁场组件的两个永磁体(4)中，其中一个永磁体(4)位于线圈(2)的外侧，另一个位于永磁体(4)位于线圈(2)的内侧，两个磁场组件的磁场方向相反。
3.如权利要求2所述的圈轨式直线电动机，其特征在于，所述磁场组件还包括导向光轴(5)，所述导向光轴(5)的形状为圆柱形，所述导向光轴(5)的两端分别与两个固定端块固定连接，所述滑块(1)的与固定端块垂直的水平方向设有两个缺口，所述缺口的形状为半圆柱形，所述缺口与导向光轴(5)相匹配，所述滑块(1)与导向光轴(5)滑动连接。
4.如权利要求3所述的圈轨式直线电动机，其特征在于，所述固定端块包括固定板(6)和两个侧板(7)，所述固定板(6)上设有两个圆孔，所述圆孔与导向光轴(5)一一对应，所述导向光轴(5)的两端分别固定板(6)上的两个圆孔内，所述固定板(6)固定在两个侧板(7)之间，所述固定板(6)和两个侧板(7)位于同一平面，所述侧板(7)与磁场组件一一对应，所述磁板上设有两个条形口，所述条形口与永磁体(4)一一对应，所述永磁体(4)的两端分别固定在两个侧板(7)的条形口内。
5.如权利要求3所述的圈轨式直线电动机，其特征在于，所述导向光轴(5)上涂有润滑油。
6.如权利要求1所述的圈轨式直线电动机，其特征在于，所述导线(3)为柔性带状电线。
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