CN112234792A - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线电机，包括基座、滑座、位于由基座和滑座围合形成的安装腔内的初级组件和次级组件以及位于所述安装腔内且相对设置的栅尺和读头，所述栅尺和所述读头中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述读头设置在所述初级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述初级组件并列排布，所述栅尺设置在所述次级组件的垂直于所述移动方向的一侧，或所述读头设置在所述次级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述次级组件并列排布，所述栅尺设置在所述初级组件的垂直于所述移动方向的一侧。本发明的直线电机能够缩小直线电机的宽度尺寸，从而缩小直线电机的整体体型。

Description

一种直线电机

【技术领域】

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种直线电机。

【背景技术】

现有技术中的直线电机一般通过初级组件和次级组件之间的电磁作用来使其输出沿直线方向的往复运动，同时还通过栅尺和读头的配合来获取直线电机的位置信息。

现有技术中的直线电机一般将栅尺和读头设置在初级组件和次级组件的一侧，由此会导致在直线电机的宽度方向上(垂直于直线电机的运动方向)，由栅尺、读头组成的位置传感装置和由初级组件、次级组件组成的电磁结构各自占用不同的宽度空间，致使直线电机的宽度尺寸较大，不利于直线电机的小型化发展趋势。

因此，有必要提供一种具有更小体型的直线电机。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种宽度尺寸更小的直线电机。

根据本发明的实施例，该直线电机包括：

基座；

滑座，所述滑座设置在所述基座上并与所述基座围合形成安装腔；所述滑座与所述基座沿移动方向相对移动；

位于所述安装腔内的初级组件和次级组件，所述初级组件和所述次级组件中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述初级组件用于产生行波磁场并与所述次级组件之间相互作用以驱使所述滑座或所述基座沿所述移动方向直线移动；

以及位于所述安装腔内且相对设置的栅尺和读头，所述栅尺和所述读头中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述读头设置在所述初级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述初级组件并列排布，所述栅尺设置在所述次级组件的垂直于所述移动方向的一侧，或所述读头设置在所述次级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述次级组件并列排布，所述栅尺设置在所述初级组件的垂直于所述移动方向的一侧。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级组件和所述次级组件沿垂直于所述移动方向的第一方向相对且间隔设置，所述栅尺设置在所述次级组件的沿第二方向的一侧或设置在所述初级组件的沿所述第二方向的一侧，所述第二方向垂直于所述第一方向和所述移动方向，所述栅尺和所述读头沿所述第二方向相对且间隔设置。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述基座包括基板和自所述基板向靠近所述滑座延伸而出的侧板，所述滑座与所述侧板可移动连接。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级组件安装在所述滑座上，所述次级组件安装在所述基板上，所述读头安装在所述滑座上且沿所述第一方向向所述次级组件的投影至少部分落于所述次级组件内，所述栅尺安装在所述基板上且位于所述次级组件的沿所述第二方向的一侧。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级组件安装在所述基板上，所述次级组件安装在所述滑座上，所述读头安装在所述基板上且沿所述第一方向向所述次级组件的投影至少部分落于所述次级组件内，所述栅尺安装在所述滑座上且位于所述次级组件的沿所述第二方向的一侧。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述栅尺通过栅尺安装架安装于所述滑座或所述基板，所述读头通过读头安装架安装于所述基板或所述滑座。。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级组件包括铁芯和设置在所述铁芯上的绕组。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述铁芯包括底壁和自所述底壁向靠近所述次级组件延伸而出的多个立壁，多个所述立壁间隔设置，在每个所述立壁上缠绕有线圈，所述线圈形成所述绕组。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述次级组件包括磁轭和沿所述移动方向间隔设置在所述磁轭上的至少两个磁体。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述侧板远离所述基板的一端形成有导轨，所述滑座通过所述导轨与所述侧板可移动连接。

本发明的有益效果在于：本发明实施例中的直线电机，其在结构布局上进行了优化，在滑座或基座的移动方向上，读头设置在初级组件的沿移动方向的一侧并与初级组件并列排布，栅尺设置在次级组件的垂直于移动方向的一侧，或读头设置在次级组件的沿移动方向的一侧并与次级组件并列排布，栅尺设置在初级组件的垂直于移动方向的一侧，使得对于直线电机整体而言，至少读头、初级组件和次级组件在其宽度方向上会共用一段宽度空间，由此能够缩小直线电机的宽度尺寸，从而缩小直线电机的整体体型。

【附图说明】

图1为本发明一实施例中的直线电机的结构示意图；

图2为图1中沿A－A方向的剖视图；

图3为本发明一实施例中的直线电机去除滑座的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中的直线电机的结构示意图；

图5为图4中沿B－B方向的剖视图。

主要元件符号说明：

100－基座；200－滑座；300－初级组件；400－次级组件；500－栅尺；600－读头；700－栅尺安装架；800－读头安装架；101－安装腔；102－导轨；110－底板；120－侧板；310－铁芯；320－绕组；410－磁轭；420－磁体；311－底壁；312－立壁；1021－第一连接件；1022－第二连接件。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

本发明实施例提供了一种直线电机，该直线电机在结构布局上进行了优化设计，使其较之传统的直线电机具有更小的宽度尺寸。

在本发明实施例中，请参考图1-2，该直线电机包括基座100、滑座200、由初级组件300和次级组件400构成的电磁结构以及由栅尺500和读头600构成的位置传感装置。

该滑座200设置在基座100上并与基座100围合形成安装腔101；滑座200与基座100沿移动方向Y相对移动，即基座100可沿移动方向Y移动，或滑座200可沿移动方向Y移动，该移动方向Y可以理解成直线电机的运动输出方向，此处可参考图1所示Y方向。

该电磁结构用于驱动基座100或滑座200移动。具体而言，初级组件300和次级组件400中的一个安装在基座100上，另一个安装在滑座200上，初级组件300用于产生行波磁场并与次级组件400之间相互作用以驱使滑座200或基座100沿移动方向Y直线移动。

该位置传感装置用于监控滑座200的移动距离，使直线电机的位置信息可被适时地反映出来。具体而言，栅尺500和读头600相对设置，栅尺500和读头600中的一个安装在基座100上，另一个安装在滑座200上，也就是说，栅尺500和读头600中有一个随基座100或滑座200移动，栅尺500和读头600之间会发生相对移动，由此通过读头600适时地读取栅尺500上的数据信息，即可或者直线电机的位置信息。

在本发明实施例中，读头600设置在初级组件300的沿移动方向Y的一侧并与初级组件300并列排布，栅尺500设置在次级组件400的垂直于移动方向的一侧，或读头600设置在次级组件400的沿移动方向Y的一侧并与次级组件400并列排布，栅尺500设置在初级组件300的垂直于移动方向的一侧。

此处需要理解，请参考图1，在移动方向的一侧是指，在该移动方向上具有前侧和后侧(此处仅举例说明)，初级组件300和读头600在该移动方向上沿前后排布，同理，在与该移动方向垂直的方向(例如图1中的X方向)的一侧是指，在该方向上具有左侧有右侧(此处仅举例说明)，次级组件400和栅尺500沿该方向左右排布。

为了更加清楚地理解前述移动方向、与移动方向垂直的方向以及直线电机的各个组成部分之间的位置关系，下面结合图1所标识的方位具体说明。

在图1中显示有空间直角坐标系，在该空间直角坐标系中，其Y轴指向即为移动方向(即下文中的长度方向)，同时限定出前述前后位置关系，Z轴指向为与该移动方向垂直的第一方向，X轴指向为与该移动方向垂直的第二方向(即下文中的宽度方向)，并限定出前述左右位置关系，显然移动方向、第一方向和第二方向两两垂直，初级组件300和次级组件400沿垂直于移动方向的第一方向相对且间隔设置，栅尺500设置在次级组件400的沿第二方向的一侧或设置在初级组件300的沿所述第二方向的一侧，栅尺500和读头600沿第二方向相对且间隔设置。

定义滑座200的移动方向为长度方向，定义与该长度方向垂直的方向X为宽度方向，一般而言，由于栅尺500和读头600是需要对直线电机的运动全程进行监控的，同时为了充分利用直线电机的安装腔101，栅尺500一般设计成在长度方向上布满直线电机的安装腔101，因此对整个直线电机而言，主要可以从其宽度方向(即X轴方向)上节省空间，显然本发明实施例实现了该目的。

本发明实施例通过在基座100或滑座200的移动方向上，将读头600设置在初级组件300的沿移动方向的一侧并与初级组件300并列排布，栅尺500设置在次级组件400的垂直于移动方向的一侧，或读头600设置在次级组件400的沿移动方向的一侧并与次级组件400并列排布，栅尺500设置在初级组件400的垂直于移动方向的一侧，使得对于直线电机整体而言，至少读头600、初级组件300和次级组件400在其宽度方向上会共用一段宽度空间，由此能够缩小直线电机的宽度尺寸，从而缩小直线电机的整体体型。

另一方面，在宽度尺寸不变的情况下，使读头600、初级组件300和次级组件400在其宽度方向上共用一段宽度空间，可以为初级组件300和/或次级组件400提供更多的安置空间，这有利于提高直线电机的性能，使其具有更大的推力。

在一种实施例中，请参考图1－3，基座100具有导轨102，滑座200移动设置在导轨102上。

在一种具体的实施例中，基座100包括基板110和自该基板110向靠近滑座200延伸而出的侧板120，滑座200和侧板120可移动连接，该基座100大致呈凹字形结构，该侧板120的远离底板110的一端形成有导轨102。

更具体地说，该侧板120远离底板110的一端形成有凹槽，滑座200的两侧分别配合在侧板的凹槽内，由此实现滑座200和基座100的移动配合。

当然，在其他具体的实施例中，导轨102还可以通过侧板120和滑座200之间的其他结构形成，例如可以在凹槽内设置第一连接件1021，同时在滑座200的两侧设置第二连接件1022，该第一连接件1021能够在凹槽内移动，通过将第二连接件1022连接到该第一连接件1021上，即可实现滑座200和基座100的移动配合。

在一些更加具体的实施例中，为使直线电机在结构上更加紧凑，并保证其具有顺滑的外观，侧板120自底板110的两侧边缘垂直延伸而成，同时滑座200被设计成一块平板件，此时直线电机在整体上呈长方体结构。

当然，在其他实施例中，基座100和滑座200可以采用其他结构造型，并且他们之间的移动配合方式也可以作出多种设计。当为了便于理解和描述，下文将以前述呈长方体结构的直线电机为例进行说明。

在第一种实施例中，请参考图1－2，初级组件300安装在滑座200上，次级组件400安装在基板110上，读头600安装在滑座200上且沿第一方向向次级组件400的投影至少部分落于次级组件400内，栅尺500安装在基板110上且位于次级组件400的沿第二方向的一侧。更优的，为了使得直线电机在宽度方向上更窄，读头600安装在滑座200上且沿第一方向向次级组件400的投影完全落于次级组件400内。

此时可以理解，初级组件300和读头600一同随滑座200沿直线移动，而次级组件400和栅尺500则保持固定，由于将读头600设置成和初级组件300一字排开，能够缩减直线电机的宽度尺寸，使直线电机的体型变得更小。

在第二种实施例中，初级组件300安装在滑座200上，次级组件400安装在基板110上，读头600安装在基板110上且沿第一方向向初级组件300的投影至少部分落于初级组件300内，栅尺600安装在滑座200上且位于初级组件300的沿第二方向的一侧。更优的，为了使得直线电机在宽度方向上更窄，读头600安装在基板110上且沿第一方向向初级组件300的投影完全落于初级组件300内。

与前述第一种实施例相比，该第二种实施例更换了栅尺500和读头600的位置关系。

在第三种实施例中，请参考图3－4，初级组件300安装在基板110上，次级组件400安装在滑座200上，读头600安装在基板110上沿第一方向向次级组件400的投影完全至少部分落于次级组件400内，栅尺500安装在滑座200上且位于次级组件400的沿第二方向的一侧。更优的，为了使得直线电机在宽度方向上更窄，读头600安装在基板110上沿第一方向向次级组件400的投影完全落于次级组件400内，

与前述第一种实施例和第二种实施例相比，该第三种实施例更换了初级组件300和次级组件400的位置关系。

在第四种实施例中，初级组件300安装在基板110上，次级组件400安装在滑座200上，读头600安装在滑座200上沿第一方向向初级组件300的投影至少部分落于初级组件300内，栅尺500安装在基板110上且位于初级组件300的沿第二方向的一侧。更优的，为了使得直线电机在宽度方向上更窄，读头600安装在滑座200上沿第一方向向初级组件300的投影完全落于初级组件300内。

与前述第三种实施例相比，该第四种实施例更换了栅尺500和读头600的位置关系。

在前述所列实施例中，为便于栅尺500和读头600的安装，使两者能够更好地对应，直线电机还包括用于安装栅尺500的栅尺安装架700和用于安装读头600的读头安装架800，栅尺安装架700和读头安装架800中的一个安装在基座100上，另一个安装在滑座200上。

接前文所述，为充分利用直线电机的内部空间，并使其性能最大化，同时结合直线电机的直线运动特点，在布置电磁结构时，宜使电磁结构在长度方向上布满安装腔，例如，可使初级组件300和次级组件400相对设置且沿滑座200的移动方向延伸。

在一种具体的实施例中，请参考图1－2，初级组件300包括铁芯310和设置在铁芯310上的绕组320，次级组件400包括磁轭410和沿移动方向间隔设置在磁轭410上的至少两个磁体420，此时该初级组件300在通电后即可形成磁场，该磁场能够同次级组件400之间形成电磁力，从而推动滑座200在基座100上移动。

在一种更加具体的实施例中，请参考图1－2，铁芯310包括底壁311和自底壁311向靠近次级组件400延伸而出的多个立壁312，在滑座200的移动方向上，多个立壁312间隔且平行设置，在每个立壁312上缠绕有线圈，线圈形成绕组320。

该结构形式的铁芯310具有优良的导磁能力，同时也可以在其上设置更多的线圈，有利于形成更大的电磁力，从而使直线电机具有更强的推动力。

综上，本发明实施例中的直线电机，其在结构布局上进行了优化，在滑座或基座的移动方向上，读头设置在初级组件的沿移动方向的一侧并与初级组件并列排布，栅尺设置在次级组件的垂直于移动方向的一侧，或读头设置在次级组件的沿移动方向的一侧并与次级组件并列排布，栅尺设置在初级组件的垂直于移动方向的一侧，使得对于直线电机整体而言，至少读头、初级组件和次级组件在其宽度方向上会共用一段宽度空间，由此能够缩小直线电机的宽度尺寸，从而缩小直线电机的整体体型。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直线电机，其特征在于，包括：

基座；

滑座，所述滑座设置在所述基座上并与所述基座围合形成安装腔；所述滑座与所述基座沿移动方向相对移动；

位于所述安装腔内的初级组件和次级组件，所述初级组件和所述次级组件中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述初级组件用于产生行波磁场并与所述次级组件之间相互作用以驱使所述滑座或所述基座沿所述移动方向直线移动；

以及位于所述安装腔内且相对设置的栅尺和读头，所述栅尺和所述读头中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述读头设置在所述初级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述初级组件并列排布，所述栅尺设置在所述次级组件的垂直于所述移动方向的一侧，或所述读头设置在所述次级组件的沿所述移动方向的一侧并与所述次级组件并列排布，所述栅尺设置在所述初级组件的垂直于所述移动方向的一侧。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述初级组件和所述次级组件沿垂直于所述移动方向的第一方向相对且间隔设置，所述栅尺设置在所述次级组件的沿第二方向的一侧或设置在所述初级组件的沿所述第二方向的一侧，所述第二方向垂直于所述第一方向和所述移动方向，所述栅尺和所述读头沿所述第二方向相对且间隔设置。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述基座包括基板和自所述基板向靠近所述滑座延伸而出的侧板，所述滑座与所述侧板可移动连接。

4.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，所述初级组件安装在所述滑座上，所述次级组件安装在所述基板上，所述读头安装在所述滑座上且沿所述第一方向向所述次级组件的投影至少部分落于所述次级组件内，所述栅尺安装在所述基板上且位于所述次级组件的沿所述第二方向的一侧。

5.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，所述初级组件安装在所述基板上，所述次级组件安装在所述滑座上，所述读头安装在所述基板上且沿所述第一方向向所述次级组件的投影至少部分落于所述次级组件内，所述栅尺安装在所述滑座上且位于所述次级组件的沿所述第二方向的一侧。

6.根据权利要求4或5所述的直线电机，其特征在于，所述栅尺通过栅尺安装架安装于所述滑座或所述基板，所述读头通过读头安装架安装于所述基板或所述滑座。

7.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述初级组件包括铁芯和设置在所述铁芯上的绕组。

8.根据权利要求7所述的直线电机，其特征在于，所述铁芯包括底壁和自所述底壁向靠近所述次级组件延伸而出的多个立壁，多个所述立壁间隔设置，在每个所述立壁上缠绕有线圈，所述线圈形成所述绕组。

9.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述次级组件包括磁轭和沿所述移动方向间隔设置在所述磁轭上的至少两个磁体。

10.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，所述侧板远离所述基板的一端形成有导轨，所述滑座通过所述导轨与所述侧板可移动连接。

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