CN112234793A - 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、位于所述安装腔内的初级磁极和次级磁极以及位于所述安装腔内且相对设置的光栅尺和读头，所述光栅尺和所述读头沿所述滑座的移动方向设置，且所述光栅尺的至少一部分和所述读头的至少一部分位于由所述初级磁极和所述次级磁极所围成的覆盖区域内。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磁极和次级磁极之间的电磁作用来使其输出沿直线方向的往复运动，同时还通过光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光栅尺和读头设置在初级磁极和次级磁极的一侧，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)，由光栅尺、读头组成的位置传感装置和由初级磁极、次级磁极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，所述滑座移动设置在所述基座上，并与所述基座围合形成安装腔；

位于所述安装腔内且相对设置的初级磁极和次级磁极，所述初级磁极和所述次级磁极中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述初级磁极和所述次级磁极之间能够形成电磁力，以驱使所述滑座相对所述基座沿直线移动；

以及位于所述安装腔内且相对设置的光栅尺和读头，所述光栅尺和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，且所述光栅尺的至少一部分和所述读头的至少一部分位于由所述初级磁极和所述次级磁极所围成的覆盖区域内。

作为所述直线电机的进一步可选方案，全部所述光栅尺和全部所述读头位于所述覆盖区域内。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述光栅尺安装在所述初级磁极上，且沿所述滑座的移动方向延伸；在所述滑座的移动方向上，所述读头和所述次级磁极沿一字排开。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述光栅尺安装在所述次级磁极上，且沿所述滑座的移动方向延伸；在所述滑座的移动方向上，所述读头和所述初级磁极沿一字排开。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级磁极和所述次级磁极相对设置且沿所述滑座的移动方向延伸，所述初级磁极的边缘和所述次级磁极的边缘围成所述覆盖区域。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述初级磁极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的表面延伸而出的多个立壁，多个所述立壁间隔且平行设置，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，所述次级磁极包括磁轭和设置在所述磁轭上的磁体。

作为所述直线电机的进一步可选方案，所述基座具有导轨，所述滑座移动设置在所述导轨上。

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的表面延伸而出的侧板，所述侧板的远离所述底板的一端形成有所述导轨。

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，通过使光栅尺的至少一部分和读头的至少一部分位于由初级磁极和次级磁极所围成的覆盖区域内，使得对于直线电机整体而言，光栅尺、读头、初级磁极和次级磁极至少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为本发明一实施例中的直线电机的剖视图；

图3为本发明一实施例中的直线电机去除滑座后的俯视图；

图4为本发明一实施例中的直线电机的侧视图；

图5为本发明另一实施例中的直线电机的结构示意图；

图6为本发明另一实施例中的直线电机的剖视图。

主要元件符号说明：

100－基座；200－滑座；300－初级磁极；400－次级磁极；500－光栅尺；600－读头；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、由初级磁极300和次级磁极400构成的电磁结构以及由光栅尺500和读头600构成的位置传感装置。

该滑座200移动设置在基座100上，并与基座100围合形成安装腔101，在安装腔101中安装有前述电磁结构以及位置传感装置。

该电磁结构用于驱动滑座200移动。具体而言，初级磁极300和次级磁极400中的一个安装在基座100上，另一个安装在滑座200上，初级磁极300和次级磁极400之间能够形成电磁力，以驱使滑座200沿直线移动。

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，光栅尺500和读头600相对设置，且光栅尺500和读头600沿滑座200的移动方向设置，并且光栅尺500和读头600当中的一个随滑座200移动，由此通过读头600适时地读取光栅尺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，光栅尺500的至少一部分和读头600的至少一部分位于由初级磁极300和次级磁极400所围成的覆盖区域内。

此处首先需要理解，“覆盖区域”是指，初级磁极300最大的外部轮廓面和次级磁极400最大的外部轮廓面所包绕的空间，即初级磁极300的边缘和次级磁极400的边缘围成覆盖区域(参见图3中和图4中的虚线区域A)，该覆盖区域不会超出初级磁极300和次级磁极400的最大的外部轮廓面。为便于理解，以初级磁极300和次级磁极400相对设置为例进行说明，此时不妨参考图1－4，初级磁极300投向次级磁极400会形成第一投影，以及次级磁极400投向初级磁极300会形成第二投影，第一投影和第二投影会出现重叠、交叉或者错开的情形，当两者出现重叠时，该第一投影或第二投影的面积，再结合初级磁极300和次级磁极400之间的距离即形成覆盖区域；当两者出现交叉或错开时，第一投影和第二投影的总面积，再结合初级磁极300和次级磁极400之间的距离即形成覆盖区域。

当然，在其他场景下，例如当采用的初级磁极300和次级磁极400具有不同的结构和位置关系时，当正确理解该覆盖区域的含义。

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为宽度方向，一般而言，由于光栅尺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，光栅尺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。

本发明实施例通过使光栅尺500的至少一部分和读头600的至少一部分位于由初级磁极300和次级磁极400所围成的覆盖区域内，使得对于直线电机整体而言，光栅尺500、读头600、初级磁极300和次级磁极400至少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，由于使光栅尺500的至少一部分和读头600的至少一部分位于由初级磁极300和次级磁极400所围成的覆盖区域内，可以为初级磁极300和/或次级磁极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4，全部光栅尺500和全部读头600位于覆盖区域内(虚线区域A)，由此可最大化地利用直线电机宽度方向上空间，使其在缩减直线电机的体型方面或提高直线电机的性能方面更为显著。

在一种实施例中，请参考图1－2，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的表面延伸而出的侧板120，此时该基座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，初级磁极300安装在滑座200上，次级磁极400安装在基座100上，光栅尺500安装在次级磁极400上，且沿滑座200的移动方向延伸；在滑座200的移动方向上，读头600和初级磁极300沿一字排开。

由此，光栅尺500和读头600均位于由初级磁极300和次级磁极400所形成的覆盖区域内，从而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，初级磁极300安装在滑座200上，次级磁极400安装在基座100上，光栅尺500安装在初级磁极300上，且沿滑座200的移动方向延伸；在滑座200的移动方向上，读头600和次级磁400极沿一字排开。

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

在第三种实施例中，请参考图5－6，初级磁极300安装在基座100上，次级磁极400安装在滑座200上，光栅尺500安装在次级磁极400上，且沿滑座200的移动方向延伸；在滑座200的移动方向上，读头600和初级磁极300沿一字排开。

与前述第一种实施例相比，该第三种实施例更换了初级磁极300和次级磁极400的位置关系。

在第四种实施例中，初级磁极300安装在基座100上，次级磁极400安装在滑座200上，光栅尺500安装在初级磁极300上，且沿滑座200的移动方向延伸；在滑座200的移动方向上，读头600和次级磁极400沿一字排开。

与前述第三种实施例相比，该第四种实施例更换了初级磁极300和次级磁极400的位置关系。

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，可使初级磁极300和次级磁极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，初级磁极300包括铁芯310和设置在铁芯310上的绕组320，次级磁极400包括磁轭410和设置在磁轭410上的磁体420，此时该初级磁极300在通电后即可形成磁场，该磁场能够同次级磁极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的表面延伸而出的多个立壁312，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。

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，所述滑座移动设置在所述基座上，并与所述基座围合形成安装腔；

位于所述安装腔内且相对设置的初级磁极和次级磁极，所述初级磁极和所述次级磁极中的一个安装在所述基座上，另一个安装在所述滑座上，所述初级磁极和所述次级磁极之间能够形成电磁力，以驱使所述滑座相对所述基座沿直线移动；

以及位于所述安装腔内且相对设置的光栅尺和读头，所述光栅尺和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，且所述光栅尺的至少一部分和所述读头的至少一部分位于由所述初级磁极和所述次级磁极所围成的覆盖区域内。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，全部所述光栅尺和全部所述读头位于所述覆盖区域内。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述光栅尺安装在所述初级磁极上，且沿所述滑座的移动方向延伸；在所述滑座的移动方向上，所述读头和所述次级磁极沿一字排开。

4.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述光栅尺安装在所述次级磁极上，且沿所述滑座的移动方向延伸；在所述滑座的移动方向上，所述读头和所述初级磁极沿一字排开。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的直线电机，其特征在于，所述初级磁极和所述次级磁极相对设置且沿所述滑座的移动方向延伸，所述初级磁极的边缘和所述次级磁极的边缘围成所述覆盖区域。

6.根据权利要求5所述的直线电机，其特征在于，所述初级磁极包括铁芯和设置在所述铁芯上的绕组。

7.根据权利要求6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的表面延伸而出的多个立壁，多个所述立壁间隔且平行设置，在每个所述立壁上缠绕有线圈，所述线圈形成所述绕组。

8.根据权利要求5所述的直线电机，其特征在于，所述次级磁极包括磁轭和设置在所述磁轭上的磁体。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的直线电机，其特征在于，所述基座具有导轨，所述滑座移动设置在所述导轨上。

10.根据权利要求9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的表面延伸而出的侧板，所述侧板的远离所述底板的一端形成有所述导轨。

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