CN110912373B - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机，包括第一直线轨道及第二直线轨道，第一直线轨道与第二直线轨道平行相对设置；还包括定子线圈、磁动子组件及旋转机构，第一直线轨道及第二直线轨道上固定设置有多个定子线圈；第一直线轨道及第二直线轨道上滑动设置有多个磁动子组件，磁动子组件在定子线圈的磁场力的作用下沿第一直线轨道与第二直线轨道循环移动；旋转机构设置两个，两个旋转机构分别位于第一直线轨道及第二直线轨道的两端位置处；其中一个旋转机构被配置为将磁动子组件从第一直线轨道处旋转移动至第二直线轨道处，另一个旋转机构被配置为将磁动子组件从第二直线轨道处旋转移动至第一直线轨道处。

Description

一种直线电机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，更具体地，涉及一种直线电机。

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并且不需要借助任何中间转换机构的传动装置。直线电机具有响应速度快、精度高、体积小、重量轻、磨损少、噪音低、维护方便、可实现高频高速运动等特点，直线电机广泛应用于精密控制系统中，并且其应用范围还在不断扩大。近年来，直线电机在各种物料输送和搬运方面越来越发挥出独特的优势。

一般在利用直线电机进行物料的输送和搬运时，通常会将直线电机中的轨道设计为环形轨道，但是环形轨道的加工工艺比较复杂，从而导致直线轨道的生产成本较高。并且由于直线电机的动子一般为矩形状，因此动子在进行圆弧转弯时其运行精度会降低。

有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种直线电机的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种直线电机，包括：

第一直线轨道及第二直线轨道，所述第一直线轨道与第二直线轨道平行相对设置；

定子线圈，所述第一直线轨道及第二直线轨道上固定设置有多个定子线圈；

磁动子组件，所述第一直线轨道及第二直线轨道上滑动设置有多个磁动子组件，所述磁动子组件在定子线圈的磁场力的作用下沿第一直线轨道与第二直线轨道循环移动；

旋转机构，所述旋转机构设置两个，两个所述旋转机构分别位于第一直线轨道及第二直线轨道的两端位置处；其中一个所述旋转机构被配置为将磁动子组件从所述第一直线轨道处旋转移动至第二直线轨道处，另一个所述旋转机构被配置为将磁动子组件从所述第二直线轨道处旋转移动至第一直线轨道处。

可选地，所述旋转机构包括旋转电机、旋转轴及轨道组件，所述旋转轴的一端与旋转电机的输出轴连接，所述轨道组件固定设置在旋转轴上，所述轨道组件被配置为用于承载磁动子组件，所述轨道组件跟随旋转轴在旋转电机的带动下从第一直线轨道处旋转至第二直线轨道处，或者从第二直线轨道处旋转至第一直线轨道处。

可选地，所述轨道组件包括固定连接在旋转轴上的第三直线轨道及固定设置在第三直线轨道上的定子线圈。

可选地，所述磁动子组件包括运动小车及固定设置在运动小车底部的磁铁，所述磁铁在定子线圈的磁场力的作用下带动运动小车沿第一直线轨道与第二直线轨道循环移动。

可选地，所述第一直线轨道及第二直线轨道均包括平行相对设置的两条直线导轨，所述两条直线导轨中至少一条直线导轨是截面为V字型的V 型导轨；所述运动小车的底部设置有两组滚轮，所述两组滚轮分别与两条直线导轨配合连接，所述两组滚轮中与V型导轨相配合连接的滚轮为V型滚轮。

可选地，每个所述定子线圈均连接有用于定位磁动子组件的霍尔传感器。

可选地，每个所述旋转机构的外侧均设置有防护栏。

可选地，所述直线电机还包括机架，所述第一直线轨道、第二直线轨道及旋转机构均设置在机架上。

可选地，所述机架包括底座及支撑体，所述支撑体设置在底座的上表面处，所述第一直线轨道及第二直线轨道固定设置在支撑体上。

可选地，所述第一直线轨道及第二直线轨道呈竖直的姿态固定设置在支撑体的侧面。

本发明提供的一种直线电机，通过旋转机构替代圆弧形轨道，轨道只采用直线型的轨道，降低了整个轨道的加工难度，从而节省了生产成本。

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

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1所示为本发明一种直线电机的结构示意图；

图2所示为本发明一种直线电机中旋转机构的结构示意图；

图3所示为本发明一种直线电机中磁动子组件的结构示意图；

图4所示为本发明一种直线电机的局部结构示意图。

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、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法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。

根据本发明的一个实施例，提供了一种直线电机，其包括：

参考图1所示，第一直线轨道1及第二直线轨道(设置在第一直线轨道1的对侧，图中未示出)，所述第一直线轨道1与第二直线轨道平行相对设置；该直线电机还包括定子线圈2、磁动子组件3及旋转机构4，所述第一直线轨道1及第二直线轨道上固定设置有多个定子线圈2；所述第一直线轨道1及第二直线轨道上滑动设置有多个磁动子组件3，所述磁动子组件3在定子线圈2的磁场力的作用下沿第一直线轨道1与第二直线轨道循环移动；所述旋转机构4设置两个，两个所述旋转机构4分别位于第一直线轨道1及第二直线轨道的两端位置处；其中一个所述旋转机构4被配置为将磁动子组件3从所述第一直线轨道1处旋转移动至第二直线轨道处，另一个所述旋转机构4被配置为将磁动子组件3从所述第二直线轨道处旋转移动至第一直线轨道1处。

本发明实施例提供的直线电机为动磁式直线电机，其线圈作为定子固定不动。定子线圈2通电后产生磁场，磁动子组件3受到磁场的作用沿第一直线轨道1与第二直线轨道循环移动。现有技术中，在第一直线轨道1 及第二直线轨道的两端处衔接两个直线轨道所采用的是两段圆弧轨道，由于圆弧轨道的加工工艺比较复杂，因此整个轨道的生产成本较高。并且由于磁动子组件3一般为矩形状，因此磁动子组件3在圆弧轨道上进行转弯移动时其运行的精度会降低。在本发明的直线电机中，采用两个旋转机构 4对第一直线轨道1及第二直线轨道在两端位置处进行衔接，其中一个旋转机构4负责从第一直线轨道1处接上磁动子组件3，然后磁动子组件3 跟随该旋转机构4从第一直线轨道1处旋转至第二直线轨道处，实现磁动子组件3从第一直线轨道1至第二直线轨道的移动。另外一个旋转机构4 负责从第二直线轨道处接上磁动子组件3，然后磁动子组件3跟随该旋转机构4从第二直线轨道处旋转至第一直线轨道1处，实现磁动子组件3从第二直线轨道至第一直线轨道1的移动。本发明实施例提供的直线电机，通过旋转机构4替代圆弧形轨道，轨道只采用直线型的轨道，降低了整个轨道的加工难度，从而节省了生产成本；并且避免了磁动子组件3在圆弧轨道上进行转弯移动时运行精度降低的问题。

参考图2所示，在一个实施例中，所述旋转机构4包括旋转电机41、旋转轴42及轨道组件，所述旋转轴42的一端与旋转电机41的输出轴连接，所述轨道组件固定设置在旋转轴42上，所述轨道组件被配置为用于承载磁动子组件3，所述轨道组件跟随旋转轴42在旋转电机41的带动下从第一直线轨道1处旋转至第二直线轨道处，或者从第二直线轨道处旋转至第一直线轨道1处。

旋转电机41的输出轴旋转的同时带动其上连接的旋转轴42进行旋转，旋转轴42旋转的同时带动其上固定连接的轨道组件一起旋转。其中一个轨道组件首先跟随旋转轴42在旋转电机41的带动下从第一直线轨道1处旋转至第二直线轨道处，将该轨道组件上承载的磁动子组件3从第一直线轨道1处移动至第二直线轨道处，然后该轨道组件再跟随旋转轴42在旋转电机41的带动下反转回第一直线轨道1处以迎接下一个磁动子组件3。另外一个轨道组件首先跟随旋转轴42在旋转电机41的带动下从第二直线轨道处旋转至第一直线轨道1处，将该轨道组件上承载的磁动子组件3从第二直线轨道处移动至第一直线轨道1处，然后该轨道组件再跟随旋转轴42在旋转电机41的带动下反转回第二直线轨道处以迎接下一个磁动子组件3。其中，旋转电机41的正反转采用驱动器进行控制，驱动器可以采用本领域常用的驱动器，本发明对此不作具体限制。

在一个实施例中，所述轨道组件包括固定连接在旋转轴42上的第三直线轨道43及固定设置在第三直线轨道43上的定子线圈2。

在实际应用中，可以首先在旋转轴42上垂直连接一个连接臂44，连接臂44的一端与旋转轴42的中部固定连接，然后将第三直线轨道43固定安装在连接臂44的另一端处，第三直线轨道43上固定设置至少一个定子线圈2，实际上可以理解为将一段与第一直线轨道1/第二直线轨道结构相同的直线轨道安装到了连接臂44上以构成第三直线轨道43。第三直线轨道43跟随旋转轴42转动到与第一直线轨道1/第二直线轨道对接的位置处接送磁动子组件3。

参考图3所示，在一个实施例中，所述磁动子组件3包括运动小车31 及固定设置在运动小车31底部的磁铁32，所述磁铁32在定子线圈2的磁场力的作用下带动运动小车31沿第一直线轨道1与第二直线轨道循环移动。

定子线圈2通电后产生磁场，磁铁32受到磁场的作用带动运动小车 31沿第一直线轨道1与第二直线轨道循环移动。由于线圈通电后会发热，因此如果采用线圈作为动子带动运动小车31，线圈散发出的热量会对运动小车31及运动小车31上承载的物料造成不利影响，而采用线圈作为定子、磁铁32作为动子则可以避免这一技术问题。

参考图3、图4所示，在一个实施例中，所述第一直线轨道1及第二直线轨道均包括平行相对设置的两条直线导轨，所述两条直线导轨中至少一条直线导轨是截面为V字型的V型导轨101；所述运动小车31的底部设置有两组滚轮，所述两组滚轮分别与两条直线导轨配合连接，所述两组滚轮中与V型导轨101相配合连接的滚轮为V型滚轮310。

如果两条直线导轨均为V型导轨101，则运动小车31底部设置的两组滚轮也均为V型滚轮310；如果两条直线导轨其中之一为V型导轨101、另一个为平导轨102，则运动小车31底部设置的两组滚轮中与V型导轨101 相对应的为V型滚轮310、与平导轨102相对应的为平滚轮320。之所以将两条直线导轨中的至少一条设置为V型导轨101，是由于V型导轨101与 V型滚轮310连接紧密，能够有效防止运动小车31在运行过程中脱轨。当然，如果将两条直线导轨均设置为V型导轨101，那么运动小车31与直线导轨的配合更加牢固稳定，但是由于V型导轨101及V型滚轮310的加工难度比平导轨102及平滚轮320大很多，所以这样会大大增加制造成本。所以更为优选的方案是将直线导轨其中之一设计为V型导轨101、另一个设计为平导轨102。

参考图4所示，在一个实施例中，每个所述定子线圈2均连接有用于定位磁动子组件3的霍尔传感器5。

霍尔传感器5用来确定小车的行驶位置，可以在每个定子线圈2的两端均连接一个霍尔传感器5，以更加精确地监测运动小车31的运动位置。

参考图1所示，在一个实施例中，每个所述旋转机构4的外侧均设置有防护栏6。

防护栏6的设置可以保护运动小车31，防止运动小车31在跟随旋转机构4做旋转运动时发生掉落或甩出。

参考图1所示，在一个实施例中，所述直线电机还包括机架7，所述第一直线轨道1、第二直线轨道及旋转机构4均设置在机架7上。

机架7用于固定支撑直线电机的其余部分，使整个直线电机更加稳固牢靠。

在一个实施例中，所述机架7包括底座71及支撑体72，所述支撑体 72设置在底座71的上表面处，所述第一直线轨道1及第二直线轨道固定设置在支撑体72上。

具体地，可以将支撑体72设置在机架7上表面的中部位置处，两个旋转机构4分别位于支撑体72的两边，而第一直线轨道1及第二直线轨道则固定在支撑体72上。

在一个实施例中，所述第一直线轨道1及第二直线轨道呈竖直的姿态固定设置在支撑体72的侧面。

以竖直的姿态设置第一直线轨道1及第二直线轨道，相比水平设置能够节省占地空间。在该实施例中，优选将第一直线轨道1及第二直线轨道中位于上部的直线导轨设置为V型导轨101，则对应的运动小车31的滚轮为V型滚轮310；同时将第一直线轨道1及第二直线轨道中位于下部的直线导轨设置为平导轨102，则对应的运动小车31的滚轮为平滚轮320。由于运动小车31受自身重力的影响，因此其重心比较靠下，因此将第一直线轨道1及第二直线轨道中位于上部的直线导轨设置为V型导轨101能够更加有效地保证运动小车31与直线导轨配合的紧密性。

可以在运动小车31上开设螺丝孔，通过螺丝固定待运输的工装或物料；还可以在运动小车31上设置把手，以方便运动小车31的取放。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

虽然已经通过例子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，以上例子仅是为了进行说明，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 (5)

1.一种直线电机，其特征在于，包括：

第一直线轨道及第二直线轨道，所述第一直线轨道与第二直线轨道平行相对设置；

定子线圈，所述第一直线轨道及第二直线轨道上固定设置有多个定子线圈；

磁动子组件，所述第一直线轨道及第二直线轨道上滑动设置有多个磁动子组件，所述磁动子组件在定子线圈的磁场力的作用下沿第一直线轨道与第二直线轨道循环移动；

旋转机构，所述旋转机构设置两个，两个所述旋转机构分别位于第一直线轨道及第二直线轨道的两端位置处；其中一个所述旋转机构被配置为将磁动子组件从所述第一直线轨道处旋转移动至第二直线轨道处，另一个所述旋转机构被配置为将磁动子组件从所述第二直线轨道处旋转移动至第一直线轨道处；

所述直线电机还包括机架，所述第一直线轨道及第二直线轨道呈竖直的姿态固定设置在所述机架上；所述第一直线轨道及第二直线轨道均包括平行相对设置的两条直线导轨，所述第一直线轨道及第二直线轨道中位于上部的直线导轨设置为V型导轨；

所述旋转机构包括旋转电机、旋转轴及轨道组件，所述旋转轴的一端与旋转电机的输出轴连接，所述旋转轴垂直连接有连接臂，连接臂的一端与旋转轴的中部固定连接，连接臂的另一端处固定连接所述轨道组件，所述轨道组件被配置为用于承载磁动子组件，所述轨道组件跟随旋转轴在旋转电机的带动下从第一直线轨道处旋转至第二直线轨道处，或者从第二直线轨道处旋转至第一直线轨道处；所述轨道组件包括固定连接在旋转轴上的第三直线轨道及固定设置在第三直线轨道上的定子线圈；

每个所述旋转机构的外侧均设置有防护栏。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述磁动子组件包括运动小车及固定设置在运动小车底部的磁铁，所述磁铁在定子线圈的磁场力的作用下带动运动小车沿第一直线轨道与第二直线轨道循环移动。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述运动小车的底部设置有两组滚轮，所述两组滚轮分别与两条直线导轨配合连接，所述两组滚轮中与V型导轨相配合连接的滚轮为V型滚轮。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的直线电机，其特征在于，每个所述定子线圈均连接有用于定位磁动子组件的霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述机架包括底座及支撑体，所述支撑体设置在底座的上表面处，所述第一直线轨道及第二直线轨道固定设置在支撑体上。

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