CN117394639A - 一种高精度直线电机模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度直线电机模组，包括底座、定子模块、动子模块、承载板、磁浮导轨及平衡检测模块；磁浮导轨包括承托座、导磁片、线圈绕组、第一永磁体及悬浮夹块；第一永磁体用于产生磁力，所述磁力用于与线圈绕组产生的磁场相互作用而形成磁悬浮力，以推动悬浮夹块处于悬浮状态；本发明采用非接触式的磁浮导轨对承载板进行承载，当直线电机所运载的部件体积较大且重量较重时，会导致其在承载板上的重心位置有所偏移，平衡检测模块可检测承载板的平衡信息，并通过控制器反馈至磁浮导轨，以通过调节电流的方式控制磁场强度，从而改变磁悬浮力的大小，使承载板处于平衡状态，避免了磁浮导轨两侧的悬浮高度不一致而影响直线电机的正常运作。

Description

一种高精度直线电机模组

技术领域

本发明涉及直线电机领域，尤其涉及一种高精度直线电机模组。

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、线性马达或直线马达，最常用的直线电机类型是平板式。

现有技术中，传统直线电机一般采用接触式的导轨来对其进行稳定支撑，而接触式的导轨在移动过程中会存在摩擦阻力，从而造成移动速度的损耗，运动精确度相对较低，而且在运行过程中也会产生一些噪音，容易形成噪音污染，平时也需要定期添加油脂进行润滑，维护较为麻烦；

虽然市面上也有部分采用非接触式导轨的直线电机，但这些非接触式导轨往往需要一直保持通电状态，浪费电能资源，否则直线电机的动子会承压在定子顶面，从而造成定子的表面刮损，影响直线电机的使用寿命；并且，当直线电机所运载的部件整体体积较大且重量较重时，其重心可能无法准确位于定子的正中间，从而导致非接触式导轨两侧的悬浮高度不一致，容易发生设备故障，影响直线电机的正常运作。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种运动平稳、可自动调节至平衡状态、可自动清理灰尘，使用寿命长的高精度直线电机模组。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高精度直线电机模组，包括底座、定子模块、动子模块、承载板、磁浮导轨以及平衡检测模块；

所述定子模块设于所述底座上，所述磁浮导轨设于所述定子模块的两侧，所述磁浮导轨顶部与所述承载板连接；

所述动子模块设于所述承载板底部，且所述动子模块位于所述定子模块的正上方，所述动子模块与定子模块之间形成有第一气隙；

所述磁浮导轨包括承托座、导磁片、线圈绕组、第一永磁体以及悬浮夹块；

所述承托座设于所述底座上；

多个所述导磁片分别沿所述承托座的第一方向间隔排列设置；

所述线圈绕组绕设在所述导磁片的下半部，所述线圈绕组用于通电产生磁场，所述导磁片用于引导所述磁场；

所述导磁片上半部的两侧壁分别设有卡槽，所述悬浮夹块的两侧分别设有与所述卡槽相适配卡接的勾部；

所述悬浮夹块底部设有容置槽，所述第一永磁体设于所述容置槽内；

所述第一永磁体与所述导磁片之间形成有第二气隙；

所述第一永磁体用于产生磁力，所述磁力用于与所述线圈绕组产生的磁场相互作用而形成磁悬浮力，以推动所述悬浮夹块处于悬浮状态；

当所述悬浮夹块处于悬浮状态时，所述勾部不与所述卡槽的内壁面相接触；

当所述线圈绕组处于不通电状态时，所述悬浮夹块的勾部下壁面在重力作用下与所述卡槽的底壁相抵接；

所述平衡检测模块设于所述承载板底部，以用于检测所述承载板的悬浮平衡状态。

采用上述技术方案，所本直线电机模组还包括有控制器，所述控制器分别与所述平衡检测模块及所述磁浮导轨电性连接，所述控制器用于接收来自于所述平衡检测模块检测到的承载板平衡信息，并反馈控制所述磁浮导轨作出响应动作，以使所述承载板处于平衡状态。

采用上述各个技术方案，所述平衡检测模块包括第一激光传感器以及第二激光传感器；

所述第一激光传感器及所述第二激光传感器分别设于所述承载板的底部两侧；所述第一激光传感器及第二激光传感器分别用于朝向所述底座发射激光束并接收反射回来的激光信号，通过计算激光信号的传播时间差得出所述承载板两侧分别与所述底座之间的垂直距离，所述控制器用于比较两侧的垂直距离差，以判断所述承载板是否处于平衡状态；

当所述承载板处于非平衡状态时，所述控制器还用于控制调节通入所述线圈绕组的电流值，以通过调节电流的方式控制产生的磁场强度，从而改变所述磁悬浮力的大小，直至所述承载板处于平衡状态。

采用上述各个技术方案，所述定子模块包括固定基板以及第二永磁体；

所述固定基板纵设于所述底座中部，所述第二永磁体呈板块状结构，多个所述第二永磁体沿所述固定基板的第一方向间隔排列设置，相邻两块所述第二永磁体之间形成有第一间隙，所述第一间隙为2-10mm。

采用上述各个技术方案，本直线电机模组还包括有灰尘清洁模块，所述灰尘清洁模块与所述控制器电性连接；

所述灰尘清洁模块设于所述承载板上，且随着所述承载板的移动，以用于对所述定子模块上的灰尘进行检测并清除；

所述灰尘清洁模块包括声波传感器以及抽吸软管，所述声波传感器设于所述承载板上，所述声波传感器用于向所述定子模块发射和接收超声波信号，以监测所述第二永磁体表面或所述第一间隙内的灰尘厚度；

所述承载板沿第一方向设有贯通的埋设孔，所述埋设孔内设有负压连接管，所述抽吸软管通过所述负压连接管与外接的抽负压设备连接；

所述抽吸软管的吸口端朝向于所述定子模块的侧端，且所述吸口端与所述声波传感器位于同一水平面上；

所述控制器还用于接收来自于所述声波传感器检测到的灰尘厚度信息，并根据灰尘厚度信息调节所述抽负压设备的抽吸作用力，以使所述抽吸软管对所述第二永磁体表面或所述第一间隙内的灰尘进行抽吸清除。

采用上述各个技术方案，当所述悬浮夹块处于悬浮状态时，所述勾部的上壁面与所述卡槽的上壁面之间的距离设为第一距离，所述勾部的下壁面与所述卡槽的下壁面之间的距离设为第二距离，其中，所述第一距离等于所述第二距离，均为2-8mm；

当所述线圈绕组处于不通电状态时，所述悬浮夹块的勾部上壁面与所述卡槽的上壁面之间的最大距离设为第三距离，所述第三距离为4-16mm。

采用上述各个技术方案，本直线电机模组还包括有位移检测模块，所述位移检测模块与所述控制器电性连接，以用于测量所述承载板沿第一方向移动的线性位移量；

所述位移检测模块包括磁栅尺以及磁栅读数头；

所述磁栅尺设于所述底座侧壁，所述磁栅尺上多个等间距设置的磁极；

所述磁栅读数头设于所述承载板侧端，当所述承载板沿着第一方向移动时，所述磁栅读数头用于检测所述磁栅尺上磁极产生的磁场变化，并将磁场变化转换为数字信号，以测量所述磁栅读数头相对于所述磁栅尺的位置，从而得到所述承载板的移动位移量。

采用上述各个技术方案，所述位移检测模块还包括有第一限位传感器、第二限位传感器、第一感应块及第二感应块；

所述第一限位传感器及所述第二限位传感器分别设于所述底座侧壁的两端，所述第一感应块及所述第二感应块分别设于所述承载板的侧壁两端；

所述第一感应块用于与所述第一限位传感器进行限位感应，所述第二感应块用于与所述第二限位传感器进行限位感应；

当所述第一限位传感器或所述第二限位传感器被限位感应后，所述控制器用于控制所述承载板停止移动。

采用上述各个技术方案，当所述线圈绕组处于不通电状态时，所述第一气隙为2-5mm。

采用上述各个技术方案，所述导磁片采用硅钢片或铁氧体制成，所述第一永磁体及所述第二永磁体均采用钕铁硼材质制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用非接触式的磁浮导轨对承载板进行承载，可有效降低导轨在运行中造成的摩擦阻力，速度损耗低，移动精度高；并且，当直线电机处于非工作状态时，磁浮导轨也可通过不通电的方式对承载板进行稳定支撑，避免直线电机的动子模块承压在定子模块顶面，从而造成定子模块的表面刮损，提高了直线电机的使用寿命，节约能源；另外，当直线电机所运载的部件体积较大且重量较重时，会导致其在承载板上的重心位置有所偏移，而平衡检测模块可检测承载板的平衡信息，并通过控制器反馈至磁浮导轨通过调节电流的方式控制磁场强度，从而改变磁悬浮力的大小，以使承载板处于平衡状态，避免了磁浮导轨两侧的悬浮高度不一致而影响直线电机的正常运作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的磁浮导轨结构示意图；

图3为本发明的磁浮导轨处于悬浮状态的正面结构示意图；

图4为本发明的磁浮导轨处于非悬浮状态的正面结构示意图；

图5为本发明的位移检测模块结构示意图；

图6为本发明的承载板底部结构示意图。

图示说明：

1、底座；2、定子模块；21、固定基板；22、第二永磁体；3、动子模块；4、承载板；40、埋设孔；5、磁浮导轨；51、承托座；52、导磁片；521、卡槽；53、线圈绕组；54、第一永磁体；55、悬浮夹块；551、勾部；552、容置槽；61、第一激光传感器；62、第二激光传感器；7、灰尘清洁模块；71、声波传感器；72、抽吸软管；721、吸口端；8、位移检测模块；81、磁栅尺；82、磁栅读数头；83、第一限位传感器；84、第二限位传感器；85、第一感应块；86、第二感应块。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种高精度直线电机模组，包括底座1、定子模块2、动子模块3、承载板4、磁浮导轨5以及平衡检测模块；所述定子模块2设于所述底座1上，所述磁浮导轨5设于所述定子模块2的两侧，所述磁浮导轨5顶部与所述承载板4连接，磁浮导轨5可通过磁悬浮作用对承载板4进行悬浮支撑。

所述动子模块3设于所述承载板4底部，且所述动子模块3位于所述定子模块2的正上方，所述动子模块3与定子模块2之间形成有第一气隙。通过定子模块2和动子模块3之间的相互作用，可使电能被转换为直线运动的机械能。具体的，当电流通过定子模块2时，电能被转换为磁场能，然后通过与动子模块3的磁场相互作用，产生推动力，将电能转换为机械能，从而推动动子模块3上的承载板4沿直线轴向移动。另外，动子模块3和定子模块2之间形成有第一气隙，第一气隙可减少它们之间的物理接触和摩擦，有助于降低能量损耗，延长系统的使用寿命。

如图2至图4所示，所述磁浮导轨5包括承托座51、导磁片52、线圈绕组53、第一永磁体54以及悬浮夹块55；

所述承托座51设于所述底座1上；

多个所述导磁片52分别沿所述承托座51的第一方向间隔排列设置；

所述线圈绕组53绕设在所述导磁片52的下半部，所述线圈绕组53用于通电产生磁场，导磁片52的作用是引导磁场，将线圈绕组53所产生的磁场进行集中。具体的，将线圈绕组53绕设在导磁片52的下半部可以使磁场更好地通过导磁片52，并在导磁片52的上半部形成所需的磁场分布。

所述导磁片52上半部的两侧壁分别设有卡槽521，所述悬浮夹块55的两侧分别设有与所述卡槽521相适配卡接的勾部551。

所述悬浮夹块55底部设有容置槽552，所述第一永磁体54设于所述容置槽552内。容置槽552的设置，可便于装配第一永磁体54。

所述第一永磁体54与所述导磁片52之间形成有第二气隙；

所述第一永磁体54用于产生磁力，所述磁力用于与所述线圈绕组53产生的磁场相互作用而形成磁悬浮力，以推动所述悬浮夹块55处于悬浮状态；

当所述悬浮夹块55处于悬浮状态时，所述勾部551不与所述卡槽521的内壁面相接触，以通过磁悬浮力实现对悬浮夹块55的支撑，从而减少摩擦和磨损，提高系统的效率和稳定性；

当所述线圈绕组53处于不通电状态时，所述悬浮夹块55的勾部551下壁面在重力作用下与所述卡槽521的底壁相抵接，此时悬浮夹块55的勾部551可与卡槽521相互卡接，以通过接触式夹定的方式对承载板4进行稳定支撑。

所述平衡检测模块设于所述承载板4底部，以用于检测所述承载板4的悬浮平衡状态。进一步的，本直线电机模组还包括有控制器，所述控制器分别与所述平衡检测模块及所述磁浮导轨5电性连接，所述控制器用于接收来自于所述平衡检测模块检测到的承载板4平衡信息，并反馈控制所述磁浮导轨5作出响应动作，以使所述承载板4处于平衡状态。

如图1及图6所示，进一步的，所述平衡检测模块包括第一激光传感器61以及第二激光传感器62；所述第一激光传感器61及所述第二激光传感器62分别设于所述承载板4的底部两侧；所述第一激光传感器61及第二激光传感器62分别用于朝向所述底座1发射激光束并接收反射回来的激光信号，通过计算激光信号的传播时间差得出所述承载板4两侧分别与所述底座1之间的垂直距离，所述控制器用于比较两侧的垂直距离差，以判断所述承载板4是否处于平衡状态。承载板4在直线往复移动过程中时，第一激光传感器61及第二激光传感器62可实时朝向底座1发射检测激光束，以时刻检测承载板4与底座1之间的垂直高度。

当所述承载板4处于非平衡状态时，所述控制器还用于控制调节通入所述线圈绕组53的电流值，以通过调节电流的方式控制产生的磁场强度，从而改变所述磁悬浮力的大小，直至所述承载板4处于平衡状态。当直线电机所运载的部件体积较大且重量较重时，会导致其在承载板4上的重心位置有所偏移，而平衡检测模块可检测承载板4的平衡信息，并通过控制器反馈至磁浮导轨5通过调节电流的方式控制磁场强度，从而改变磁悬浮力的大小，以使承载板4处于平衡状态，避免了磁浮导轨5两侧的悬浮高度不一致而影响直线电机的正常运作。

为了方便本领域技术人员理解，本实施例中以一种平衡检测调节方法进行描述，具体地，该平衡检测调节方法包括：

S11：获取第一激光传感器61的激光信号，获取第二激光传感器62的激光信号；

S12：分别计算激光信号传播的时间差，以得到所述承载板4两侧分别与所述底座1之间的垂直距离，并将垂直距离信息反馈给控制器进行分析处理；

S13：控制器对所述承载板4两侧的垂直距离差进行比较，以判断所述承载板4是否处于平衡状态；

S14：若判断所述承载板4处于非平衡状态，所述控制器用于控制调节通入所述线圈绕组53的电流值，以通过调节电流的方式控制产生的磁场强度，从而改变所述磁悬浮力的大小，直至所述承载板4处于平衡状态。

需要说明的是，每个激光传感器都包括一个激光发射器和一个激光接收器。当激光发射器发射激光信号，并由底座1反射回来时，激光接收器会接收到反射的激光信号，通过计算激光信号的传播时间差，并将时间差转换为承载板4两侧与底座1之间的垂直距离（时间差是激光发射器发射激光信号到激光接收器接收到反射的激光信号之间的时间差，利用已知的激光速度和时间差来计算垂直距离），如果两侧的垂直距离相等，那么控制器则判断承载板4是处于平衡状态。否则，控制器判断承载板4处于非平衡状态，当承载板4处于非平衡状态时，通过控制器调节线圈绕组53的电流值来改变磁悬浮力的大小，从而调节承载板4的高度位置，使其达到平衡状态；由于激光传感器具有非常高的测量精度，通常可以达到毫米级甚至微米级，并且受环境因素的影响较小，响应快速，如此，使得这种平衡检测调节方法可实现高精度的测量和快速的响应，从而提高直线电机的运行稳定性。

如图1所示，进一步的，所述定子模块2包括固定基板21以及第二永磁体22；所述固定基板21纵设于所述底座1中部，所述第二永磁体22呈板块状结构，多个所述第二永磁体22沿所述固定基板21的第一方向间隔排列设置，相邻两块所述第二永磁体22之间形成有第一间隙，所述第一间隙为2-10mm。本实施例中，第一间隙为2mm。

由于第一间隙的宽度较窄，其间隙内容易堆积存留一些灰尘，这些灰尘和污垢会附着在定子模块2的磁路上，增加磁阻，容易导致磁场的传递受阻，从而降低直线电机的输出能力和效率，另外，这些积灰也会阻碍直线电机的散热，导致直线电机在运行过程中温度可能会升高，影响电机的性能和寿命。

如图1所示，进一步的，本直线电机模组还包括有灰尘清洁模块7，所述灰尘清洁模块7与所述控制器电性连接；所述灰尘清洁模块7设于所述承载板4上，且随着所述承载板4的移动，以用于对所述定子模块2上的灰尘进行检测并清除。本灰尘清洁模块7可随着承载板4的移动而自动对定子模块2上的灰尘进行主动清理，避免了人们手动清扫的繁琐操作。

所述灰尘清洁模块7包括声波传感器71以及抽吸软管72，所述声波传感器71设于所述承载板4上，所述声波传感器71用于向所述定子模块2发射和接收超声波信号，以监测所述第二永磁体22表面或所述第一间隙内的灰尘厚度。本实施例中，抽吸软管72具有折弯定型的特性，这使得抽吸软管72在弯曲之后能够保持特定的形状，以确保抽吸作用力能够集中在所需的区域。

如图1及图6所示，所述承载板4沿第一方向设有贯通的埋设孔40，所述埋设孔40内设有负压连接管（未图示），所述抽吸软管72通过所述负压连接管与外接的抽负压设备连接；

所述抽吸软管72的吸口端721朝向于所述定子模块2的侧端，且所述吸口端721与所述声波传感器71位于同一水平面上，如此设置，使得声波传感器71对某一区域的灰尘厚度进行测定后，抽吸软管72可实时反馈调节抽吸作用力的大小来对该区域的灰尘进行抽吸清除。

所述控制器还用于接收来自于所述声波传感器71检测到的灰尘厚度信息，并根据灰尘厚度信息调节所述抽负压设备的抽吸作用力，以使所述抽吸软管72对所述第二永磁体22表面或所述第一间隙内的灰尘进行抽吸清除，避免持续维系过高的吸力导致资源的浪费。

如图3所示，进一步的，当所述悬浮夹块55处于悬浮状态时，所述勾部551的上壁面与所述卡槽521的上壁面之间的距离设为第一距离，所述勾部551的下壁面与所述卡槽521的下壁面之间的距离设为第二距离，其中，所述第一距离等于所述第二距离，均为2-8mm。本实施例中，第一距离及第二距离均为3mm，第一距离及第二距离的设置是为了使悬浮夹块55实现稳定的悬浮状态，确保悬浮夹块55与卡槽521之间有足够的间隙距离，避免过度接触和摩擦，从而减少能量损耗和磨损。

如图4所示，当所述线圈绕组53处于不通电状态时，所述悬浮夹块55的勾部551上壁面与所述卡槽521的上壁面之间的最大距离设为第三距离，所述第三距离为4-16mm。本实施例中，第三距离为6mm。

如图1及图5所示，进一步的，本直线电机模组还包括有位移检测模块8，所述位移检测模块8与所述控制器电性连接，以用于测量所述承载板4沿第一方向移动的线性位移量；

所述位移检测模块8包括磁栅尺81以及磁栅读数头82；

所述磁栅尺81设于所述底座1侧壁，所述磁栅尺81上多个等间距设置的磁极；磁栅尺81是一种具有磁性标尺的传感器，磁栅尺81的磁极会产生一个固定的磁场；

所述磁栅读数头82设于所述承载板4侧端，当所述承载板4沿着第一方向移动时，所述磁栅读数头82用于检测所述磁栅尺81上磁极产生的磁场变化，并将磁场变化转换为数字信号，以测量所述磁栅读数头82相对于所述磁栅尺81的位置，从而得到所述承载板4的移动位移量。位移检测模块8可测量承载板4沿第一方向的线性位移量，通过磁栅尺81和磁栅读数头82的组合，可以实现对承载板4位置的准确测量。测量到的位移数据可以传输给控制器，以实现对直线电机的位置控制和调节定位，从而提高直线电机的运动精度和稳定性。

如图5所示，进一步的，所述位移检测模块8还包括有第一限位传感器83、第二限位传感器84、第一感应块85及第二感应块86；

所述第一限位传感器83及所述第二限位传感器84分别设于所述底座1侧壁的两端，所述第一感应块85及所述第二感应块86分别设于所述承载板4的侧壁两端；

所述第一感应块85用于与所述第一限位传感器83进行限位感应，所述第二感应块86用于与所述第二限位传感器84进行限位感应；

当所述第一限位传感器83或所述第二限位传感器84被限位感应后，所述控制器用于控制所述承载板4停止移动。当承载板4移动并接近第一限位传感器83或第二限位传感器84时，第一限位传感器83或第二限位传感器84会感应到第一感应块85或第二感应块86的存在，这会触发第一限位传感器83或第二限位传感器84发出信号，控制器接收到限位信号后，会停止承载板4的移动，以确保承载板4不会超出设定的范围，保护设备的运行安全，避免潜在的损坏或故障。

进一步的，当所述线圈绕组53处于不通电状态时，所述第一气隙为2-5mm。当所述线圈绕组53处于不通电状态时，动子模块3与定子模块2之间仍存有间隙，即为第一气隙，本实施例中，第一气隙为2mm，如此设置，使得磁浮导轨5在未通电状态时，动子模块3也不会与定子模块2表面抵接而造成定子模块2的磨损，从而提高本直线电机的使用寿命。

进一步的，所述导磁片52采用硅钢片或铁氧体制成，所述第一永磁体54及所述第二永磁体22均采用钕铁硼材质制成。本实施例中，导磁片52采用硅钢片制成，硅钢片是一种具有良好导磁性能的材料，它具有低磁滞和低涡流损耗的特点，可以有效地引导和集中磁场，提高磁浮导轨5的磁路效率和能量转换效率；钕铁硼材质是一种具有高磁能积的永磁材料，采用钕铁硼制成的第一永磁体54和第二永磁体22可以产生更为强大的磁场，从而为直线电机提供足够的驱动力和力矩，使直线电机的移动速度和精度更高。

综上所述，本发明采用非接触式的磁浮导轨对承载板进行承载，可有效降低导轨在运行中造成的摩擦阻力，速度损耗低，移动精度高；并且，当直线电机处于非工作状态时，磁浮导轨也可通过不通电的方式对承载板进行稳定支撑，避免直线电机的动子模块承压在定子模块顶面，从而造成定子模块的表面刮损，提高了直线电机的使用寿命，节约能源；另外，当直线电机所运载的部件体积较大且重量较重时，会导致其在承载板上的重心位置有所偏移，而平衡检测模块可检测承载板的平衡信息，并通过控制器反馈至磁浮导轨通过调节电流的方式控制磁场强度，从而改变磁悬浮力的大小，以使承载板处于平衡状态，避免了磁浮导轨两侧的悬浮高度不一致而影响直线电机的正常运作；当承载板在直线往复移动时，声波传感器可实时对定子模块上的灰尘厚度进行检测，控制器可通过灰尘厚度信息调节外接抽负压设备的抽吸作用力，以使抽吸软管对定子模块的灰尘进行自适应抽吸清除，避免持续维系过高的吸力导致资源的浪费。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高精度直线电机模组，其特征在于，包括底座(1)、定子模块(2)、动子模块(3)、承载板(4)、磁浮导轨(5)以及平衡检测模块；

所述定子模块(2)设于所述底座(1)上，所述磁浮导轨(5)设于所述定子模块(2)的两侧，所述磁浮导轨(5)顶部与所述承载板(4)连接；

所述动子模块(3)设于所述承载板(4)底部，且所述动子模块(3)位于所述定子模块(2)的正上方，所述动子模块(3)与定子模块(2)之间形成有第一气隙；

所述磁浮导轨(5)包括承托座(51)、导磁片(52)、线圈绕组(53)、第一永磁体(54)以及悬浮夹块(55)；

所述承托座(51)设于所述底座(1)上；

多个所述导磁片(52)分别沿所述承托座(51)的第一方向间隔排列设置；

所述线圈绕组(53)绕设在所述导磁片(52)的下半部，所述线圈绕组(53)用于通电产生磁场，所述导磁片(52)用于引导所述磁场；

所述导磁片(52)上半部的两侧壁分别设有卡槽(521)，所述悬浮夹块(55)的两侧分别设有与所述卡槽(521)相适配卡接的勾部(551)；

所述悬浮夹块(55)底部设有容置槽(552)，所述第一永磁体(54)设于所述容置槽(552)内；

所述第一永磁体(54)与所述导磁片(52)之间形成有第二气隙；

所述第一永磁体(54)用于产生磁力，所述磁力用于与所述线圈绕组(53)产生的磁场相互作用而形成磁悬浮力，以推动所述悬浮夹块(55)处于悬浮状态；

当所述悬浮夹块(55)处于悬浮状态时，所述勾部(551)不与所述卡槽(521)的内壁面相接触；

当所述线圈绕组(53)处于不通电状态时，所述悬浮夹块(55)的勾部(551)下壁面在重力作用下与所述卡槽(521)的底壁相抵接；

所述平衡检测模块设于所述承载板(4)底部，以用于检测所述承载板(4)的悬浮平衡状态。

2.根据权利要求1所述的高精度直线电机模组，其特征在于，还包括有控制器，所述控制器分别与所述平衡检测模块及所述磁浮导轨(5)电性连接，所述控制器用于接收来自于所述平衡检测模块检测到的承载板(4)平衡信息，并反馈控制所述磁浮导轨(5)作出响应动作，以使所述承载板(4)处于平衡状态。

3.根据权利要求2所述的高精度直线电机模组，其特征在于，所述平衡检测模块包括第一激光传感器(61)以及第二激光传感器(62)；

所述第一激光传感器(61)及所述第二激光传感器(62)分别设于所述承载板(4)的底部两侧；所述第一激光传感器(61)及第二激光传感器(62)分别用于朝向所述底座(1)发射激光束并接收反射回来的激光信号，通过计算激光信号的传播时间差得出所述承载板(4)两侧分别与所述底座(1)之间的垂直距离，所述控制器用于比较两侧的垂直距离差，以判断所述承载板(4)是否处于平衡状态；

当所述承载板(4)处于非平衡状态时，所述控制器还用于控制调节通入所述线圈绕组(53)的电流值，以通过调节电流的方式控制产生的磁场强度，从而改变所述磁悬浮力的大小，直至所述承载板(4)处于平衡状态。

4.根据权利要求3所述的高精度直线电机模组，其特征在于，所述定子模块(2)包括固定基板(21)以及第二永磁体(22)；

所述固定基板(21)纵设于所述底座(1)中部，所述第二永磁体(22)呈板块状结构，多个所述第二永磁体(22)沿所述固定基板(21)的第一方向间隔排列设置，相邻两块所述第二永磁体(22)之间形成有第一间隙，所述第一间隙为2-10mm。

5.根据权利要求4所述的高精度直线电机模组，其特征在于，还包括有灰尘清洁模块(7)，所述灰尘清洁模块(7)与所述控制器电性连接；

所述灰尘清洁模块(7)设于所述承载板(4)上，且随着所述承载板(4)的移动，以用于对所述定子模块(2)上的灰尘进行检测并清除；

所述灰尘清洁模块(7)包括声波传感器(71)以及抽吸软管(72)，所述声波传感器(71)设于所述承载板(4)上，所述声波传感器(71)用于向所述定子模块(2)发射和接收超声波信号，以监测所述第二永磁体(22)表面或所述第一间隙内的灰尘厚度；

所述承载板(4)沿第一方向设有贯通的埋设孔(40)，所述埋设孔(40)内设有负压连接管，所述抽吸软管(72)通过所述负压连接管与外接的抽负压设备连接；

所述抽吸软管(72)的吸口端(721)朝向于所述定子模块(2)的侧端，且所述吸口端(721)与所述声波传感器(71)位于同一水平面上；

所述控制器还用于接收来自于所述声波传感器(71)检测到的灰尘厚度信息，并根据灰尘厚度信息调节所述抽负压设备的抽吸作用力，以使所述抽吸软管(72)对所述第二永磁体(22)表面或所述第一间隙内的灰尘进行抽吸清除。

6.根据权利要求1所述的高精度直线电机模组，其特征在于，当所述悬浮夹块(55)处于悬浮状态时，所述勾部(551)的上壁面与所述卡槽(521)的上壁面之间的距离设为第一距离，所述勾部(551)的下壁面与所述卡槽(521)的下壁面之间的距离设为第二距离，其中，所述第一距离等于所述第二距离，均为2-8mm；

当所述线圈绕组(53)处于不通电状态时，所述悬浮夹块(55)的勾部(551)上壁面与所述卡槽(521)的上壁面之间的最大距离设为第三距离，所述第三距离为4-16mm。

7.根据权利要求2所述的高精度直线电机模组，其特征在于，本直线电机模组还包括有位移检测模块(8)，所述位移检测模块(8)与所述控制器电性连接，以用于测量所述承载板(4)沿第一方向移动的线性位移量；

所述位移检测模块(8)包括磁栅尺(81)以及磁栅读数头(82)；

所述磁栅尺(81)设于所述底座(1)侧壁，所述磁栅尺(81)上多个等间距设置的磁极；

所述磁栅读数头(82)设于所述承载板(4)侧端，当所述承载板(4)沿着第一方向移动时，所述磁栅读数头(82)用于检测所述磁栅尺(81)上磁极产生的磁场变化，并将磁场变化转换为数字信号，以测量所述磁栅读数头(82)相对于所述磁栅尺(81)的位置，从而得到所述承载板(4)的移动位移量。

8.根据权利要求7所述的高精度直线电机模组，其特征在于，所述位移检测模块(8)还包括有第一限位传感器(83)、第二限位传感器(84)、第一感应块(85)及第二感应块(86)；

所述第一限位传感器(83)及所述第二限位传感器(84)分别设于所述底座(1)侧壁的两端，所述第一感应块(85)及所述第二感应块(86)分别设于所述承载板(4)的侧壁两端；

所述第一感应块(85)用于与所述第一限位传感器(83)进行限位感应，所述第二感应块(86)用于与所述第二限位传感器(84)进行限位感应；

当所述第一限位传感器(83)或所述第二限位传感器(84)被限位感应后，所述控制器用于控制所述承载板(4)停止移动。

9.根据权利要求1所述的高精度直线电机模组，其特征在于，当所述线圈绕组(53)处于不通电状态时，所述第一气隙为2-5mm。

10.根据权利要求4所述的高精度直线电机模组，其特征在于，所述导磁片(52)采用硅钢片或铁氧体制成，所述第一永磁体(54)及所述第二永磁体(22)均采用钕铁硼材质制成。