CN117267075B - 一种直线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线电机，外壳端盖穿设电极导块，电极导块上设导线连外接电源，外壳内穿设推杆，推杆一端设推杆连接管，另一端穿设于电极导块内，其靠近电极导块一端套设自恢复弹簧，自恢复弹簧一端接电极导块触，另一端设止推挡环；推杆外周由内向外依序套设一级导管、一级滑管、二级导管、二级滑管、三级导管、三级滑管和四级导管，一至四级导管内沿穿设若干通管，通管内穿设驱动丝，驱动丝两端设电极，电极分别与推杆连接管、各级滑管内外壁和外壳固定连接。本发明利用驱动丝通电加热收缩的特性，只需很小的驱动电流就可以完成整套机构直线动作执行，实现机构的快速执行。

Description

一种直线电机
技术领域
本发明属于直线电机技术领域，具体涉及一种直线电机。
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，而不需要任何中间转换机构的传动装置。直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达，传统直线电机都采用磁场驱动。
现有的直线电机采用磁场驱动，且体积大，推重比小，动作速度慢，在磁场干扰大，安装环境狭小，需要快速动作并承受大负载的场合下很难适用。
形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金，在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后，通过加热到一定临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。
驱动丝是形状记忆合金加工成的一种丝材，其具有记忆效应，在通电或加热情况下长度会收缩3%至4%，利用这种特殊性质可以用于做执行机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种直线电机，已解决上述问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种直线电机，包括外壳，所述外壳一端封闭，另一端设置端盖，端盖中部穿设电极导块，电极导块上设置导线与外接电源连通，外壳内穿设推杆，推杆的一端设置推杆连接管，推杆的另一端穿设于电极导块内，推杆靠近电极导块的一端套设自恢复弹簧，自恢复弹簧的一端与电极导块接触，另一端设置止推挡环；
推杆的外周由内向外依序套设一级导管、一级滑管、二级导管、二级滑管、三级导管、三级滑管和四级导管，一级导管、一级滑管、二级导管、二级滑管、三级导管、三级滑管和四级导管的轴线与推杆的轴线重叠，一级导管、二级导管、三级导管和四级导管内沿径向方向分别均匀穿设若干两端贯通的通管，通管内穿设驱动丝，驱动丝包括穿设于一级导管内的一级驱动丝、穿设于二级导管内的二级驱动丝、穿设于三级导管内的三级驱动丝和穿设于四级导管内的四级驱动丝，驱动丝的两端分别设置电极；
一级驱动丝一端的电极与推杆连接管固定连接，另一端的电极与一级滑管的内壁固定连接，二级驱动丝一端的电极与一级滑管的外壁固定连接，另一端的电极与二级滑管的内壁固定连接，三级驱动丝一端的电极与二级滑管的外壁固定连接，另一端的电极与三级滑管的内壁固定连接，四级驱动丝一端的电极与三级滑管的外壁固定连接，另一端的电极与外壳的内壁固定连接。
为了进一步实现本发明，所述一级导管、二级导管、三级导管和四级导管内分别设置四个通管，一级导管、二级导管、三级导管和四级导管的通管均为对中均布。
为了进一步实现本发明，所述一级导管、二级导管、三级导管和四级导管的外壁上分别均匀设置四组通孔，每组通孔包括两个，两个通孔的轴线的连接线与推杆的轴线平行，通孔内嵌设滚珠，一级导管、二级导管、三级导管和四级导管上设置的滚珠为跨中均布。滚珠能够在导管运动过程中起到滚动润滑的作用。
为了进一步实现本发明，所述一级导管、二级导管、三级导管和四级导管的长度小于一级滑管、二级滑管和三级滑管，一级滑管、二级滑管和三级滑管的长度小于外壳的长度。
为了进一步实现本发明，所述电极导块包括穿设于端盖内的环形块和设置于端盖内壁上的环形凸块。
为了进一步实现本发明，所述滚珠的直径为0.8mm，通孔的孔径大于滚珠的直径。
为了进一步实现本发明，所述一级导管、二级导管、三级导管和四级导管的长度相等，一级滑管、二级滑管和三级滑管的长度相等；
一级导管、二级导管、三级导管和四级导管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级滑管、二级滑管和三级滑管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级导管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离小于一级滑管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离；二级导管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离小于二级滑管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离；三级导管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离小于三级滑管靠近推杆连接管一端与推杆连接管之间的距离。
为了进一步实现本发明，所述驱动丝采用形状记忆合金材质。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
本发明的推杆伸出端与执行机构连接，推杆外部逐层套设的一级导管、二级导管、三级导管和四级导管的管体上均匀设置通管，通管内穿设驱动丝，驱动丝的两端设置电极，电极与推杆、外壳和各级滑杆连接，通过导线对电极导块通电，将电流通过推杆导通至电极和驱动丝从而形成回路。
四个导管均为绝缘的管状结构，并在四个导管内分别设置对中分布的通管，通管与推杆的轴线平行，对穿设于通管内的驱动丝起到绝缘和导向作用，由于通管均对中分布于推杆外部，因此当驱动丝被通电加热后发生每个导管内的驱动丝收缩速度和距离均相等，确保四个导管的运动方向均与推杆的轴线平行，避免角度偏移造成卡顿和故障。
止推挡环与推杆刚性连接，一端与自恢复弹簧连接，通电后在驱动丝缩短的力带动下，推杆向外穿出，止推挡环推动自恢复弹簧缩短，断电后驱动丝恢复原来长度，自恢复弹簧推动止推挡环使推杆复位。
端盖与外壳连接固定，对内部结构起到保护作用。
电极导块、电极、推杆、推杆连接管、一级滑管、二级滑管、三级滑管和外壳通过驱动丝连接形成通路。
本发明利用形状记忆合金材质的驱动丝通电加热收缩的特性，使其机构达到直线运动，只需很小的驱动电流就可以完成整套机构动作执行，而且驱动丝动作响应快，推重比大，可以实现机构的快速执行，很小的体积可以产生很大的力，驱动丝驱动的直线电机不需要磁场作为驱动力，可以使用在强磁干扰环境中或其他隐秘环境中。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为图2中B-B剖视图；
图5为图1中C-C剖视图；
图6为本发明的直线电机未通电时的工作状态图；
图7为本发明的直线电机通电后的工作状态图；
附图标记含义如下：1、外壳；2、端盖；3、电极导块；4、导线；5、推杆；6、推杆连接管；7、自恢复弹簧；8、止推挡环；9、一级导管；10、二级导管；11、三级导管；12、四级导管；13、一级滑管；14、二级滑管；15、三级滑管；16、通管；17、一级驱动丝；18、二级驱动丝；19、三级驱动丝；20、四级驱动丝；21、电极；22、通孔；23、滚珠；24、环形块；25、环形凸块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-5所示，一种直线电机，包括外壳，外壳1一端封闭，另一端设置端盖2，端盖2中部穿设电极导块3，电极导块3上设置导线4与外接电源连通，外壳1内穿设推杆5，推杆5的一端设置推杆连接管6，推杆5的另一端穿设于电极导块3内，推杆5靠近电极导块3的一端套设自恢复弹簧7，自恢复弹簧7的一端与电极导块3接触，另一端设置止推挡环8；
推杆5的外周由内向外依序套设一级导管9、一级滑管13、二级导管10、二级滑管14、三级导管11、三级滑管15和四级导管12，一级导管9、一级滑管13、二级导管10、二级滑管14、三级导管11、三级滑管15和四级导管12的轴线与推杆5的轴线重叠，一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12内沿径向方向分别均匀穿设若干两端贯通的通管16，通管16内穿设驱动丝，驱动丝包括穿设于一级导管9内的一级驱动丝17、穿设于二级导管10内的二级驱动丝18、穿设于三级导管11内的三级驱动丝19和穿设于四级导管12内的四级驱动丝20，驱动丝的两端分别设置电极21；
一级驱动丝17一端的电极21与推杆连接管6固定连接，另一端的电极21与一级滑管13的内壁固定连接，二级驱动丝18一端的电极21与一级滑管13的外壁固定连接，另一端的电极21与二级滑管14的内壁固定连接，三级驱动丝19一端的电极21与二级滑管14的外壁固定连接，另一端的电极21与三级滑管15的内壁固定连接，四级驱动丝20一端的电极21与三级滑管15的外壁固定连接，另一端的电极21与外壳1的内壁固定连接。
一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12内分别设置四个通管16，一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12的通管16均为对中均布；并且一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12的外壁上沿圆周方向分别均匀设置四组通孔22，每组通孔22沿长度方向设置两个，两个通孔22的轴线的垂线与推杆5的轴线平行，通孔22内嵌设滚珠23，滚珠23的直径为0.8mm，通孔22的孔径大于滚珠23的直径，一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12上设置的滚珠23为跨中均布。
一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12的长度小于一级滑管13、二级滑管14和三级滑管15，一级滑管13、二级滑管14和三级滑管15的长度小于外壳1的长度；
其中，一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12的长度相等，一级滑管13、二级滑管14和三级滑管15的长度相等；
一级导管9、二级导管10、三级导管11和四级导管12靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级滑管13、二级滑管14和三级滑管15靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级导管9靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离小于一级滑管13靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离；二级导管10靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离小于二级滑管14靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离；三级导管11靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离小于三级滑管15靠近推杆连接管6一端与推杆连接管6之间的距离。
电极导块3包括穿设于端盖2内的环形块24和设置于端盖2内壁上的环形凸块25。
如图6所示，当通过导线4在电极导块3与外壳1之间加电压（电压需根据驱动丝总长和丝径决定，电压一般取3-12v，电压越大，电流越大，能更快达到驱动丝动作温度，直线电机响应速度就越快），电流通过电极导块3、推杆5和推杆连接管6，再通过各电极21由一级驱动丝17、一级滑管13、二级驱动丝18、二级滑管14、三级驱动丝19、三级滑管15、四级驱动丝20到达外壳1，形成电流回路，驱动丝发热发生收缩，即一级驱动丝17、二级驱动丝18、三级驱动丝19和四级驱动丝20分别拉动一级导管9、二级导管10、三级导管11、四级导管12、一级滑管13、二级滑管14和三级滑管15直线移动，自恢复弹簧7被止推挡环8挤压压缩。
如图7所示，当切断导线4给电后，驱动丝恢复原长，推杆5在自恢复弹簧7作用下，恢复到原位置，一级导管9、二级导管10、三级导管11、四级导管12、一级滑管13、二级滑管14、三级滑管15恢复至原位置。
本发明的直线电机可通过增加滑管级数和滑管长度来增大直线电机的动作行程，并可通过增减每级驱动丝根数来改变推动力，在与驱动模块配套使用时可达到精确控制。

Claims (7)

1.一种直线电机，包括外壳，其特征在于：所述外壳（1）一端封闭，另一端设置端盖（2），端盖（2）中部穿设电极导块（3），电极导块（3）上设置导线（4）与外接电源连通，外壳（1）内穿设推杆（5），推杆（5）的一端设置推杆连接管（6），推杆（5）的另一端穿设于电极导块（3）内，推杆（5）靠近电极导块（3）的一端套设自恢复弹簧（7），自恢复弹簧（7）的一端与电极导块（3）接触，另一端设置止推挡环（8）；
推杆（5）的外周由内向外依序套设一级导管（9）、一级滑管（13）、二级导管（10）、二级滑管（14）、三级导管（11）、三级滑管（15）和四级导管（12），一级导管（9）、一级滑管（13）、二级导管（10）、二级滑管（14）、三级导管（11）、三级滑管（15）和四级导管（12）的轴线与推杆（5）的轴线重叠，一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）内沿径向方向分别均匀穿设若干两端贯通的通管（16），通管（16）内穿设驱动丝，驱动丝包括穿设于一级导管（9）内的一级驱动丝（17）、穿设于二级导管（10）内的二级驱动丝（18）、穿设于三级导管（11）内的三级驱动丝（19）和穿设于四级导管（12）内的四级驱动丝（20），驱动丝的两端分别设置电极（21）；
一级驱动丝（17）一端的电极（21）与推杆连接管（6）固定连接，另一端的电极（21）与一级滑管（13）的内壁固定连接，二级驱动丝（18）一端的电极（21）与一级滑管（13）的外壁固定连接，另一端的电极（21）与二级滑管（14）的内壁固定连接，三级驱动丝（19）一端的电极（21）与二级滑管（14）的外壁固定连接，另一端的电极（21）与三级滑管（15）的内壁固定连接，四级驱动丝（20）一端的电极（21）与三级滑管（15）的外壁固定连接，另一端的电极（21）与外壳（1）的内壁固定连接；
驱动丝采用形状记忆合金材质。
2.如权利要求1所述的直线电机，其特征在于：所述一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）内分别设置四个通管（16），一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）的通管（16）均为对中均布。
3.如权利要求2所述的直线电机，其特征在于：所述一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）的外壁上分别均匀设置四组通孔（22），每组通孔（22）包括两个，两个通孔（22）的轴线的垂线与推杆（5）的轴线平行，通孔（22）内嵌设滚珠（23），一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）上设置的滚珠（23）为跨中均布。
4.如权利要求3所述的直线电机，其特征在于：所述一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）的长度小于一级滑管（13）、二级滑管（14）和三级滑管（15），一级滑管（13）、二级滑管（14）和三级滑管（15）的长度小于外壳（1）的长度。
5.如权利要求4所述的直线电机，其特征在于：所述电极导块（3）包括穿设于端盖（2）内的环形块（24）和设置于端盖（2）内壁上的环形凸块（25）。
6.如权利要求5所述的直线电机，其特征在于：所述滚珠（23）的直径为0.8mm，通孔（22）的孔径大于滚珠（23）的直径。
7.如权利要求6所述的直线电机，其特征在于：所述一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）的长度相等，一级滑管（13）、二级滑管（14）和三级滑管（15）的长度相等；
一级导管（9）、二级导管（10）、三级导管（11）和四级导管（12）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级滑管（13）、二级滑管（14）和三级滑管（15）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离由短至长设置，且距离差相等；
一级导管（9）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离小于一级滑管（13）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离；二级导管（10）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离小于二级滑管（14）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离；三级导管（11）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离小于三级滑管（15）靠近推杆连接管（6）一端与推杆连接管（6）之间的距离。
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