CN110034655A - 一种高精度内置滚珠式直线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度内置滚珠式直线电机，包括动子座板、定子座、多个滚珠和直线滚珠槽道；动子座板的两侧壁的外侧分别设置有第一半直线滚珠槽道，定子座的两侧臂的内表面各设置有一个第二半直线滚珠槽道，一个第二半直线滚珠槽道与一个第一半直线滚珠槽道构成一条纵截面为圆形沿定子座的长方向走向的直线滚珠槽道，滚珠滚动设置于直线滚珠槽道内，滚珠支撑动子座板滑动设置在定子座上，滚珠通过自转和滑动实现定子座相对动子座板的滑动支撑，滚珠尺寸和直线滚珠槽道可以精密控制，从而可以实现动子座板与定子座的精密配合，实现整体结构设计紧凑、运行轻快、高精度等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种高精度内置滚珠式直线电机。
背景技术
直线电机因为具有结构简单、定位精度高以及反应快、灵敏性高等优点，常被应用于自动控制系统中，或被作为长期连续运行的驱动电机，其常见的工作方式是转子和定子相对进行直线运动。
现有技术的直线电机，一般采用轴承结构实现动子座与轨道的配合，轴承结构由于内外圈存在间隙，在动子座运行过程中，容易晃动、运行平稳性差，运行精度也受到影响。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种高精度内置滚珠式直线电机，运行平稳、运行精度高。
一种高精度内置滚珠式直线电机，包括动子座板、定子座、多个滚珠和直线滚珠槽道；动子座板的两侧壁的外侧分别设置有第一半直线滚珠槽道，定子座的两侧臂的内表面各设置有一个第二半直线滚珠槽道，一个第二半直线滚珠槽道与一个第一半直线滚珠槽道构成一条纵截面为圆形沿定子座的长方向走向的直线滚珠槽道，滚珠滚动设置于直线滚珠槽道内，滚珠支撑动子座板滑动设置在定子座上。
优选的，还包括2个滚珠槽道板；
动子座板的底部的前后两部分分别设置一个滚珠槽道板；
动子座板底部前后两部分分别设置有一个上半环形滚珠槽道，每个滚珠槽道板的上表面下半环形滚珠槽道；
每个上半环形滚珠槽道扣合于一个下半环形滚珠槽道的上部构成滚珠环道，第一半直线滚珠槽道为滚珠环道的一部分；
一个直线滚珠槽道与一个滚珠环道构成一个封闭环形通道，滚珠在封闭环形通道内循环往复滚动和/或移动。
精密滚珠在封闭环形通道循环运动，支撑及滑动机构镶嵌于电机内部，摩擦系数极低的滚珠在环形槽道内循环往复的滚动和移动，从而实现动子座板与定子座的相对滑动支撑。滚珠在槽道中循环往复移动和滚动；滚珠在直线滚珠槽道内，进行无限的直线运动(滚珠自动补给和自动消失在直线滚珠槽道内)，可在长期间内维持稳定性能，能实现高精度的直线导向。
优选的，还包括润滑装置，润滑装置包括主体板和擦拭凸沿，主体板和擦拭凸沿一体设置或分体设置组装而成，主体板呈Π字型，主体板的横向臂固定在动子座板的前壁或后壁，主体板的竖向臂伸入定子座的中部凹槽内；擦拭凸沿设置在主体板的两个竖向臂的外侧；
擦拭凸沿滑动设置于第二半直线滚珠槽道，擦拭凸沿的表面设置有毛毡衬垫。
或擦拭凸沿本身就是毛毡衬垫，其材质具有弹性，可以根据待擦拭的轨道形状自适应，内部设置有弹簧，使其在装配后可以保持与轨道捷触状态。
擦拭凸沿上面设置有润滑油，可以对轨道起到润滑和擦拭作用。
优选的，滚珠槽道均采用高强度合金钢加工而成。
优选的，还包括刹车，定子座的截面呈“凹”字型，定子座的内侧底面的中部沿长方向设置有N极和S极间隔设置的多块磁石，磁石的两侧的定子座的内侧底面为刹车定位部；
刹车包括刹车座板、刹车线圈、弹簧和衔铁刹车片，刹车座板连接在动子座板的前部和/或后部，衔铁刹车片呈倒“凹”字型，衔铁刹车片的两侧臂的底面位于刹车定位部的上部；
衔铁刹车片设置在刹车座板的下部，弹簧弹性压缩设置在刹车座板与衔铁刹车片之间；
刹车线圈通电时，产生磁力，衔铁刹车片在磁力作用下，克服弹簧的弹力，与刹车定位部保持间隙；断电时，衔铁刹车片失去磁力吸引，在弹簧的自身张力作用推动衔铁刹车片的两侧臂压在刹车定位部的上部，实现制动，结构对称、刹车位置重心低，能够实现稳定的刹车。
优选的，还包括磁钢固定板，磁钢固定板采用导磁材料制作，磁钢固定板呈条状固定于定子座的内侧底部的长方向；
磁石固定在磁钢固定板上；磁石均匀排列于磁钢固定板的长方向上，相邻的磁石的极性相反；
两侧的刹车定位部位于磁钢固定板的上表面的两侧。
优选的，磁钢固定板前后对称设置，磁钢固定板的上表面沿长方向设置有2个凸条，两个凸条之间用于卡接磁石的卡槽，凸条上设置有用于与定子座连接的螺栓孔；2个凸条的外侧分别为刹车定位部。
优选的，还包括铁芯固定板和2个以上的铁芯；
铁芯固定板连接在动子座板的底部；
铁芯固定板的底部平行设置有2个以上的开口燕尾槽，每块铁芯的上部为燕尾型卡接部，燕尾型卡接部卡接在开口燕尾槽内；
铁芯绕制有电机线圈。
优选的，还包括转接板和销轴，转接板的截面呈倒“凹”字型，
铁芯固定板的上部位于转接板的两个侧壁之间；
转接板的顶面板通过多个螺栓连接在动子座板的底部；
转接板的两侧臂分别设置有第一销轴孔，铁芯固定板的宽方向设置有第二销轴孔；销轴穿过并紧配合在第一销轴孔和第二销轴孔的内侧。
优选的，还包括读数头和磁尺，读数头连接在动子座板的侧边，磁尺设置于定子座的侧臂的上表面，磁尺的长方向沿定子座的长方向设置，读数头正对磁尺设置。
优选的，还包括挡块板，挡块板的数量为2个，2个挡块板分别位于定子座的长方向的两端。
本发明的有益效果为：一种高精度内置滚珠式直线电机，包括动子座板、定子座、多个滚珠和直线滚珠槽道；动子座板的两侧壁的外侧分别设置有第一半直线滚珠槽道，定子座的两侧臂的内表面各设置有一个第二半直线滚珠槽道，一个第二半直线滚珠槽道与一个第一半直线滚珠槽道构成一条纵截面为圆形沿定子座的长方向走向的直线滚珠槽道，滚珠滚动设置于直线滚珠槽道内，滚珠支撑动子座板滑动设置在定子座上，滚珠通过自转和滑动实现定子座相对动子座板的滑动支撑，滚珠尺寸和直线滚珠槽道可以精密控制，从而可以实现动子座板与定子座的精密配合，实现整体结构设计紧凑、运行轻快、高精度等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明的高精度内置滚珠式直线电机作进一步说明。
图1是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的结构示意图。
图2是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的剖视图。
图3是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的图2的A处的局部放大图。
图4是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的爆炸图。
图5是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的铁芯、铁芯固定板、转接板和销轴结构示意图。
图6是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的铁芯的示意图。
图7是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的刹车的剖面图。
图8是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的动子座、与滚珠槽道板的结构示意图。
图9是本发明一种高精度内置滚珠式直线电机的润滑装置的结构示意图。
图中：
1-动子座板；11-铁芯；111-燕尾型卡接部；13-第一半直线滚珠槽道；14-上半环形滚珠槽道；2-定子座；21-磁石；22-刹车定位部；23-第二半直线滚珠槽道；3-刹车；31-刹车座板；32-刹车线圈；33-弹簧；34-衔铁刹车片；4-磁钢固定板；41-凸条；5-铁芯固定板；51-开口燕尾槽；52-第二销轴孔；6-转接板；61-第一销轴孔；7-销轴；81-读数头；82-磁尺；9-挡块板；01-滚珠；02-滚珠槽道板；024-下半环形滚珠槽道；03-封闭环形通道；031-直线滚珠槽道；032-滚珠环道；04-润滑装置；041-主体板；042-擦拭凸沿。
具体实施方式
下面结合附图1～9对本发明一种高精度内置滚珠式直线电机作进一步说明。
一种高精度内置滚珠式直线电机，包括动子座板1、定子座2、多个滚珠01和直线滚珠槽道031；
动子座板1的两侧壁的外侧分别设置有第一半直线滚珠槽道13，定子座2的两侧臂的内表面各设置有一个第二半直线滚珠槽道23，一个第二半直线滚珠槽道23与一个第一半直线滚珠槽道13构成一条纵截面为圆形沿定子座2的长方向走向的直线滚珠槽道031，滚珠01滚动设置于直线滚珠槽道031内，滚珠01支撑动子座板1滑动设置在定子座2上。
本实施例中，滚珠01通过自转和滑动实现定子座2相对动子座板1的滑动支撑，滚珠尺寸和直线滚珠槽道可以精密控制，从而可以实现动子座板与定子座的精密配合，实现整体结构设计紧凑、运行轻快、高精度等特点。
本实施例中，还包括2个滚珠槽道板02；
动子座板1的底部的前后两部分分别设置一个滚珠槽道板02；
动子座板1底部前后两部分分别设置有一个上半环形滚珠槽道14，每个滚珠槽道板02的上表面下半环形滚珠槽道024；
每个上半环形滚珠槽道14扣合于一个下半环形滚珠槽道024的上部构成滚珠环道032，第一半直线滚珠槽道13为滚珠环道032的一部分；
一个直线滚珠槽道031与一个滚珠环道032构成一个封闭环形通道03，滚珠01在封闭环形通道03内循环往复滚动和/或移动。
本实施例中，还包括润滑装置04，
润滑装置04包括主体板041和擦拭凸沿042，主体板041呈Π字型，主体板041的横向臂固定在动子座板1的前壁或后壁，主体板041的竖向臂伸入定子座2的中部凹槽内；擦拭凸沿042设置在主体板041的两个竖向臂的外侧；
擦拭凸沿042滑动设置于第二半直线滚珠槽道23，擦拭凸沿042的表面设置有毛毡衬垫。
还包括刹车3，定子座2的截面呈“凹”字型，定子座2的内侧底面的中部沿长方向设置有N极和S极间隔设置的多块磁石21，磁石21的两侧的定子座2的内侧底面为刹车定位部22；
刹车3包括刹车座板31、刹车线圈32、弹簧33和衔铁刹车片34，刹车座板31连接在动子座板1的前部和/或后部，衔铁刹车片34呈倒“凹”字型，衔铁刹车片34的两侧臂的底面位于刹车定位部22的上部；
衔铁刹车片34设置在刹车座板31的下部，弹簧33弹性压缩设置在刹车座板31与衔铁刹车片34之间；衔铁刹车片34分为刹车片35和衔铁36两部分，刹车片35采用高摩擦系数的材料，与衔铁36联接在一起；
刹车线圈32通电时，产生磁力，衔铁刹车片34在磁力作用下，克服弹簧33的弹力，与刹车定位部22保持间隙；断电时，衔铁刹车片34失去磁力吸引，在弹簧33的自身张力作用推动衔铁刹车片34的两侧臂压在刹车定位部22的上部，实现制动。
本实施例中，还包括磁钢固定板4，磁钢固定板4采用导磁材料制作，磁钢固定板4呈条状固定于定子座2的内侧底部的长方向；
磁石21固定在磁钢固定板4上；磁石21均匀排列于磁钢固定板4的长方向上，相邻的磁石21的极性相反；
两侧的刹车定位部22位于磁钢固定板4的上表面的两侧。
本实施例中，磁钢固定板4前后对称设置，磁钢固定板4的上表面沿长方向设置有2个凸条41，两个凸条41之间用于卡接磁石21的卡槽，凸条41上设置有用于与定子座2连接的螺栓孔；2个凸条41的外侧分别为刹车定位部22。
本实施例中，还包括铁芯固定板5和2个以上的铁芯11；
铁芯固定板5连接在动子座板1的底部；
铁芯固定板5的底部平行设置有2个以上的开口燕尾槽51，每块铁芯11的上部为燕尾型卡接部111，燕尾型卡接部111卡接在开口燕尾槽51内；
铁芯11绕制有电机线圈。
本实施例中，还包括转接板6和销轴7，转接板6的截面呈倒“凹”字型，
铁芯固定板5的上部位于转接板6的两个侧壁之间；
转接板6的顶面板通过多个螺栓连接在动子座板1的底部；
转接板6的两侧臂分别设置有第一销轴孔61，铁芯固定板5的宽方向设置有第二销轴孔52；销轴7穿过并紧配合在第一销轴孔61和第二销轴孔52的内侧。
本实施例中，还包括读数头81和磁尺82，读数头81连接在动子座板1的侧边，磁尺82设置于定子座2的侧臂的上表面，磁尺82的长方向沿定子座2的长方向设置，读数头81正对磁尺82设置。
本实施例中，还包括挡块板9，挡块板9的数量为2个，2个挡块板9分别位于定子座2的长方向的两端。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高精度内置滚珠式直线电机，包括动子座板(1)和定子座(2)，其特征在于，还包括多个滚珠(01)和直线滚珠槽道(031)；
所述动子座板(1)的两侧壁的外侧分别设置有第一半直线滚珠槽道(13)，所述定子座(2)的两侧臂的内表面各设置有一个第二半直线滚珠槽道(23)，一个所述第二半直线滚珠槽道(23)与一个第一半直线滚珠槽道(13)构成一条纵截面为圆形沿定子座(2)的长方向走向的直线滚珠槽道(031)，所述滚珠(01)滚动设置于所述直线滚珠槽道(031)内，所述滚珠(01)支撑所述动子座板(1)滑动设置在所述定子座(2)上。
2.如权利要求1所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括2个滚珠槽道板(02)；
所述动子座板(1)的底部的前后两部分分别设置一个所述滚珠槽道板(02)；
所述动子座板(1)底部前后两部分分别设置有一个上半环形滚珠槽道(14)，每个所述滚珠槽道板(02)的上表面设置有一个下半环形滚珠槽道(024)；
每个上半环形滚珠槽道(14)扣合于一个下半环形滚珠槽道(024)的上部构成滚珠环道(032)，所述第一半直线滚珠槽道(13)为所述滚珠环道(032)的一部分；
一个所述直线滚珠槽道(031)与一个所述滚珠环道(032)构成一个封闭环形通道(03)，所述滚珠(01)在所述封闭环形通道(03)内循环往复滚动和/或移动。
3.如权利要求2所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括润滑装置(04)，
所述润滑装置(04)包括主体板(041)和擦拭凸沿(042)；
所述主体板(041)呈Π字型，所述主体板(041)的横向臂固定在所述动子座板(1)的前壁或后壁，所述主体板(041)的竖向臂伸入所述定子座(2)的中部凹槽内；
所述擦拭凸沿(042)设置在所述主体板(041)的两个竖向臂的外侧；
所述擦拭凸沿(042)滑动设置于第二半直线滚珠槽道(23)，所述擦拭凸沿(042)的表面设置有毛毡衬垫。
4.如权利要求1所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括刹车(3)，所述定子座(2)的截面呈“凹”字型，所述定子座(2)的内侧底面的中部沿长方向设置有N极和S级间隔设置的多块磁石(21)，所述磁石(21)的两侧的所述定子座(2)的内侧底面为刹车定位部(22)；
所述刹车(3)包括刹车座板(31)、刹车线圈(32)、弹簧(33)和衔铁刹车片(34)，所述刹车座板(31)连接在所述动子座板(1)的前部和/或后部，所述衔铁刹车片(34)呈倒“凹”字型，所述衔铁刹车片(34)的两侧臂的底面位于所述刹车定位部(22)的上部；
所述衔铁刹车片(34)设置在所述刹车座板(31)的下部，所述弹簧(33)弹性压缩设置在刹车座板(31)与所述衔铁刹车片(34)之间；
所述刹车线圈(32)通电时，产生磁力，所述衔铁刹车片(34)在磁力作用下，克服所述弹簧(33)的弹力，与所述刹车定位部(22)保持间隙；断电时，所述衔铁刹车片(34)失去磁力吸引，在所述弹簧(33)的自身张力作用推动所述衔铁刹车片(34)的两侧臂压在所述刹车定位部(22)的上部，实现制动。
5.如权利要求4所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括磁钢固定板(4)，所述磁钢固定板(4)采用导磁材料制作，所述磁钢固定板(4)呈条状固定于所述定子座(2)的内侧底部的长方向；
所述磁石(21)固定在所述磁钢固定板(4)上；所述磁石(21)均匀排列于所述磁钢固定板(4)的长方向上，相邻的磁石(21)的极性相反；
两侧的所述刹车定位部(22)位于所述磁钢固定板(4)的上表面的两侧。
6.如权利要求5所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，所述磁钢固定板(4)前后对称设置，所述磁钢固定板(4)的上表面沿长方向设置有2个凸条(41)，两个所述凸条(41)之间用于卡接所述磁石(21)的卡槽，所述凸条(41)上设置有用于与所述定子座(2)连接的螺栓孔；2个凸条(41)的外侧分别为所述刹车定位部(22)。
7.如权利要求6所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括铁芯固定板(5)和2个以上的铁芯(11)；
所述铁芯固定板(5)连接在所述动子座板(1)的底部；
所述铁芯固定板(5)的底部平行设置有2个以上的开口燕尾槽(51)，每块所述铁芯(11)的上部为燕尾型卡接部(111)，所述燕尾型卡接部(111)卡接在所述开口燕尾槽(51)内；
所述铁芯(11)绕制有电机线圈。
8.如权利要求7所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括转接板(6)和销轴(7)，所述转接板(6)的截面呈倒“凹”字型，
所述铁芯固定板(5)的上部位于所述转接板(6)的两个侧壁之间；
所述转接板(6)的顶面板通过多个螺栓连接在所述动子座板(1)的底部；
所述转接板(6)的两侧臂分别设置有第一销轴孔(61)，所述铁芯固定板(5)的宽方向设置有第二销轴孔(52)；所述销轴(7)穿过并紧配合在所述第一销轴孔(61)和第二销轴孔(52)的内侧。
9.如权利要求5所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括读数头(81)和磁尺(82)，所述读数头(81)连接在所述动子座板(1)的侧边，所述磁尺(82)设置于所述定子座(2)的侧臂的上表面，所述磁尺(82)的长方向沿所述定子座(2)的长方向设置，所述读数头(81)正对所述磁尺(82)设置。
10.如权利要求1所述高精度内置滚珠式直线电机，其特征在于，还包括挡块板(9)，所述挡块板(9)的数量为2个，2个所述挡块板(9)分别位于所述定子座(2)的长方向的两端。
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- 2019-03-28 CN CN201910242916.0A patent/CN110034655A/zh active Pending
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