CN110417228B - 直线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直线电机，该直线电机包括有壳体、初级板、次级板、滑轨及控制元件、电源；在所述初级板的表面嵌设有永磁体；各永磁体的磁极连线与所述滑轨垂直、与所述次级板平行；位于初级板中间位置的永磁体的磁感应强度最小，越靠近初级板两端的永磁体，磁感应强度越高；在所述次级板内设置有通电线筒，通电线筒的轴线与永磁体的磁极连线平行，相邻通电线筒之间的间距与永磁体之间的间距相等；所述通电线筒与所述控制元件、电源电性连接，相邻通电线筒上的电流方向相反；该直线电机采用独特的定位编码方式，且具有更大的磁力传动面积，能够产生更强的振动效果、更灵敏的定位及随动性，有效提高直线电机的性能。

Description

直线电机
技术领域
本发明涉及一种电机，特别的，是一种线性电机。
背景技术
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能、不需要中间任何转换机构的装置，它的结构简单，相较于传统的旋转电机，它的重量和体积大大降低；直线电机能够实现直线传动，消除中间环节带来的各种定位误差，因此具有较高的定位精度；也因此，它的反应速度快、灵敏度高、随动性好；同时，在工作过程中可实现定子、转子之间无摩擦传力，因此工作安全、可靠、寿命长。
为了保证直线电机的正常工作，需要定位编码器对动子的位置进行精确定位，从而保证动子经过时定子的磁场能够恰当的变化，进而促进动子加速，使得直线电机能够产生强劲的振动效果、并具有更好的随动性；因此提高直线电机的性能可以从定位编码器着手改进。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种直线电机，该直线电机采用独特的定位编码方式，且具有更大的磁力传动面积，能够产生更强的振动效果、更灵敏的定位及随动性，有效提高直线电机的性能。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：该直线电机包括有壳体、初级板、次级板、滑轨及控制元件、电源；所述初级板水平设置在壳体的底部，所述滑轨设置在初级板的上方，所述次级板滑动设置在所述滑轨中，次级板与初级板平行相对；
在所述初级板的表面嵌设有永磁体；所述永磁体沿所述滑轨延伸的方向等距排布，各永磁体的磁极连线与所述滑轨垂直、与所述次级板平行，且相邻永磁体的磁极排布方向相反；位于初级板中间位置的永磁体的磁感应强度最小，越靠近初级板两端的永磁体，磁感应强度越高；
在所述次级板内设置有通电线筒，所述通电线筒的轴线与永磁体的磁极连线平行，相邻通电线筒之间的间距与永磁体之间的间距相等；所述通电线筒与所述控制元件、电源电性连接，相邻通电线筒上的电流方向相反；
在所述次级板的两端设置有磁敏元件，所述磁敏元件与所述控制元件电性连接。
本发明的有益效果是：工作过程中，所述磁敏元件实时监测次级板两端的磁感应强度，磁敏元件将该磁强信号传递给控制芯片，控制芯片根据该磁强信号确定次级板与初级板之间的相对位置，根据该相对位置调节通电线筒中电流的方向，使得通电线筒中产生的电磁场与其下方最邻近的永磁体产生的永磁场同极相斥，通过磁斥力推动次级板运动。
由于初级板上各位置处的永磁体的磁感应强度不同，初级板上的磁感应强度分布曲线为弧线，因此通过次级板两端的磁敏元件即可对次级板进行精确定位，保证通电线筒内通入的电流、产生的电磁场能够充分的与周围的永磁场形成强劲斥力，从而提高次级板的运动加速度，进而提高直线电机的振动强度。
在传统直线电机中，通电线筒与永磁体的磁极连线重合，从而保证通电线筒产生的电磁体与永磁体的磁极正对，这种结构中永磁体仅单磁极参与驱动，对次级板的推动力有限；但是在本发明中，通电线筒的轴线与永磁体的磁极连线平行，即永磁体的两个磁极均参与驱动，“横置”的永磁体具有更大的磁场作用范围，对次级板有更大的施力面积，进而对次级板产生更强劲的推动力从而有效提高振动电机的振动强度。
综上，本发明对永磁体、通电线筒采用独特的排布、作用方式，有效增强了磁场作用面积，进而增强磁场相互作用力，使得直线电机振动更强劲；同时采用独特的编码定位方式，使得控制芯片对次级板的位置判定更精确，从而方便直线电机精准启动、运动，提高直线电机的灵敏度和随动性。
作为优选，所述次级板包括有球槽，设置在球槽内、且与所述滑轨滑动匹配的滚珠；滚珠与滑轨的配合能够降低次级板往复运动时与滑轨之间摩擦力，从而有效降低元件之间的发热和磨损，提高次级板振动的灵敏度和随动性。
作为优选，所述滑轨包括有散热孔、鼓风板，各散热孔从滑轨的轨道槽延伸至滑轨的外壁；所述鼓风板与滑轨的外壁平行正对设置，所述鼓风板由铁磁性材料做成，在磁力作用下所述鼓风板能够发生弹性形变；
次级板沿滑轨往复运动，当通电线筒通电并接近一块鼓风板时，该鼓风板受磁吸力而向内弯曲，在次级板远离时鼓风板回弹；在次级板往复运动中，鼓风板反复的对散热孔鼓气，从而对滑轨的轨道槽散热、降温。
附图说明
图1为本直线电机一个实施例的侧视截面结构示意图。
图2为图1所示实施例的俯视截面结构示意图。
图3为图1所示实施例中永磁体与磁敏元件的编码定位原理示意图。
具体实施方式
实施例：
在图1至图3所示的实施例中，该直线电机包括有壳体1、初级板2、次级板3、滑轨4及控制元件5、电源；所述初级板2水平设置在壳体1的底部，所述滑轨4设置在初级板2的上方，所述次级板3滑动设置在所述滑轨4中，次级板3与初级板2平行相对；
在所述初级板2的表面嵌设有永磁体21；所述永磁体21沿所述滑轨4延伸的方向等距排布，各永磁体21的磁极连线与所述滑轨4垂直、与所述次级板3平行，且相邻永磁体21的磁极排布方向相反；位于初级板2中间位置的永磁体21的磁感应强度最小，越靠近初级板2两端的永磁体21，磁感应强度越高；
在所述次级板3内设置有通电线筒31，所述通电线筒31的轴线与永磁体21的磁极连线平行，相邻通电线筒31之间的间距与永磁体21之间的间距相等；所述通电线筒31与所述控制元件5、电源电性连接，相邻通电线筒31上的电流方向相反；所述次级板3包括有球槽，设置在球槽内、且与所述滑轨4滑动匹配的滚珠32；
所述滑轨4包括有散热孔41、鼓风板42，各散热孔41从滑轨4的轨道槽延伸至滑轨4的外壁；所述鼓风板42与滑轨4的外壁平行正对设置，所述鼓风板42由铁磁性材料做成，在磁力作用下所述鼓风板42能够发生弹性形变；
在所述次级板3的两端设置有磁敏元件6，所述磁敏元件6与所述控制元件5电性连接。
工作过程中，所述磁敏元件6实时监测次级板3两端的磁感应强度，磁敏元件6将该磁强信号传递给控制芯片，控制芯片根据该磁强信号确定次级板3与初级板2之间的相对位置，根据该相对位置调节通电线筒31中电流的方向，使得通电线筒31中产生的电磁场与其下方最邻近的永磁体21产生的永磁场同极相斥，通过磁斥力推动次级板3运动。
由于初级板2上各位置处的永磁体21的磁感应强度不同，如图3所示，初级板2上的磁感应强度分布曲线为弧线，因此通过次级板3两端的磁敏元件6即可对次级板3进行精确定位，保证通电线筒31内通入的电流、产生的电磁场能够充分的与周围的永磁场形成强劲斥力，从而提高次级板3的运动加速度，进而提高直线电机的振动强度。
在传统直线电机中，通电线筒31与永磁体21的磁极连线重合，从而保证通电线筒31产生的电磁体与永磁体21的磁极正对，这种结构中永磁体21仅单磁极参与驱动，对次级板3的推动力有限；但是在本发明中，通电线筒31的轴线与永磁体21的磁极连线平行，即永磁体21的两个磁极均参与驱动，“横置”的永磁体21具有更大的磁场作用范围，对次级板3有更大的施力面积，进而对次级板3产生更强劲的推动力从而有效提高振动电机的振动强度。
在本实施例中，滚珠32与滑轨4的配合能够降低次级板3往复运动时与滑轨4之间摩擦力，从而有效降低元件之间的发热和磨损，提高次级板3振动的灵敏度和随动性；同时，随着次级板3沿滑轨4往复运动，当通电线筒31通电并接近一块鼓风板42时，该鼓风板42受磁吸力而向内弯曲，在次级板3远离时鼓风板42回弹；在次级板3往复运动中，鼓风板42反复的对散热孔41鼓气，从而对滑轨4的轨道槽散热、降温；有效降低元件的损耗强度，提高直线电机的使用寿命。
综上，本发明对永磁体21、通电线筒31采用独特的排布、作用方式，有效增强了磁场作用面积，进而增强磁场相互作用力，使得直线电机振动更强劲；同时采用独特的编码定位方式，使得控制芯片对次级板3的位置判定更精确，从而方便直线电机精准启动、运动，提高直线电机的灵敏度和随动性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种直线电机，该直线电机包括有壳体（1）、初级板（2）、次级板（3）、滑轨（4）及控制元件（5）、电源；所述初级板（2）水平设置在壳体（1）的底部，所述滑轨（4）设置在初级板（2）的上方，所述次级板（3）滑动设置在所述滑轨（4）中，次级板（3）与初级板（2）平行相对；其特征在于：在所述初级板（2）的表面嵌设有永磁体（21）；所述永磁体（21）沿所述滑轨（4）延伸的方向等距排布，各永磁体（21）的磁极连线与所述滑轨（4）垂直、与所述次级板（3）平行，且相邻永磁体（21）的磁极排布方向相反；位于初级板（2）中间位置的永磁体（21）的磁感应强度最小，越靠近初级板（2）两端的永磁体（21），磁感应强度越高；在所述次级板（3）内设置有通电线筒（31），所述通电线筒（31）的轴线与永磁体（21）的磁极连线平行，相邻通电线筒（31）之间的间距与永磁体（21）之间的间距相等；所述通电线筒（31）与所述控制元件（5）、电源电性连接，相邻通电线筒（31）上的电流方向相反；在所述次级板（3）的两端设置有磁敏元件（6），所述磁敏元件（6）与所述控制元件（5）电性连接。
2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于：所述次级板（3）包括有球槽，设置在球槽内、且与所述滑轨（4）滑动匹配的滚珠（32）。
3.根据权利要求1或2所述的直线电机，其特征在于：所述滑轨（4）包括有散热孔（41）、鼓风板（42），各散热孔（41）从滑轨（4）的轨道槽延伸至滑轨（4）的外壁；所述鼓风板（42）与滑轨（4）的外壁平行正对设置，所述鼓风板（42）由铁磁性材料做成，在磁力作用下所述鼓风板（42）能够发生弹性形变。
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