CN204858933U - 一种c型无铁芯直线电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种C型无铁芯直线电机，包括定子，所述定子上设置有磁铁组和相对所述定子运动的动子，所述动子上具有用于包围所述磁铁组的顶面和两个侧面的凹部，所述磁铁组与凹部之间具有气隙。本实用新型的凹部结构使动子两端更靠近永磁体的端部，使得动子两端与定子之间约束了一部分漏磁辐射，减少了C型无铁芯直线电机对周围环境的漏磁辐射，还充分利用端部磁场，增加了线圈与线圈架之间的紧固力。另外，具有凹部的动子的刚度更强，横向宽度更小、使直线电机结构更紧凑、体积更小，而且只需使用单侧磁极结构，成本低，在工作时，响应快、速度高、精度高。

Description

一种C型无铁芯直线电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术，特别涉及一种无铁芯直线电机。

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。直线电机有多种形式，主要有无铁芯、无槽、有铁芯等。其中，无铁芯直线电机的优势在于：零齿槽效应，零定位力；动子与定子之间没有吸引力；宽速度范围；高动态性能；极高的定位精度等。

无铁芯直线电机，一般采用分数槽集中绕组形式，可分为非重叠绕组和重叠绕组。非重叠分数槽集中绕组端部无重叠，绕制工艺较简单，制作方便。重叠分数槽集中绕组形式，使三相重叠集中绕组的线圈端部相互错位，绕组端部被拉开90°形成工字形结构，该“叠放非重叠”绕组形式可增加绕组端部与初级连接件的接触面积，提高散热效率，并增加初级部件的刚度，但是工艺较复杂。

与有铁芯直线电机相比，无铁芯直线电机的劣势在于散热困难，推力小、推力密度小，同时，为了提高无铁芯直线电机的驱动力，已有技术大都采用双磁轨双面结构，使用的磁体数量是有铁芯直线电机的两倍，这导致成本更高、体积比单磁轨要大，且长磁轨面积大，易吸入异物的风险高；另外，双边磁轨“U”型结构的无铁芯直线电机，磁密比单边结构要大，使高速运动时，电机的反电动势较大，对直流母线电压要求也较高。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种C型无铁芯直线电机，使电机的结构更紧凑，体积更小，成本更低，速度更高，刚度更强。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种C型无铁芯直线电机，其包括定子，所述定子上设置有磁铁组和相对所述定子运动的动子，所述动子上具有用于包围所述磁铁组的顶面和两个侧面的凹部，所述磁铁组与凹部之间具有气隙。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述动子包括线圈组、用于固定线圈组的线圈架和用于封装所述线圈组的装封体。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述定子包括第一磁轭部分和第二磁轭部分，所述第一磁轭部分高于第二磁轭部分。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述线圈组包括第一弯折部和第二弯折部，所述第二弯折部的端面和侧面连接于所述线圈架上，所述第一弯折部与第二弯折部之间形成所述凹部。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述线圈架上设置有用于引出电源线和信号线的通孔。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述磁铁组包括若干个N极、S极交错设置、且线性排列的磁铁。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述动子的截面呈C字型。

所述的C型无铁芯直线电机中，所述凹部的截面为直角梯形或矩形。

相较于现有技术，本实用新型提供的C型无铁芯直线电机，包括定子、磁铁组和相对所述定子运动的动子，通过在动子上设置凹部来包围磁铁组的顶面和两个侧面，并保持磁铁组与凹部之间具有一定的气隙。该凹部结构使动子两端更靠近永磁体的端部，使得动子两端与定子之间约束了一部分漏磁辐射，减少了C型无铁芯直线电机对周围环境的漏磁辐射，还充分利用端部磁场，增加了动子端部与线圈架之间的紧固力。另外，具有凹部的动子的刚度更强，横向宽度更小、使直线电机结构更紧凑、体积更小，而且只需使用单侧磁极结构，成本低，在工作时，响应快、速度高、精度高。

附图说明

图1为本实用新型提供的C型无铁芯直线电机的侧视结构示意图。

图2为本实用新型提供的C型无铁芯直线电机的立体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种结构简单、体积小、成本低、速度高、刚度强的C型C型无铁芯直线电机，尤其适用于加工检测时轻载高速运行的精密运动平台上。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，本实用新型提供的C型无铁芯直线电机包括定子10，所述定子10的顶面上设置有动子20和磁铁组（图中未标号），动子20通电时与定子10磁场相互作用产生电磁推力，使动子20在定子10的一侧作直线往复运动。所述动子20上具有用于包围所述磁铁组的顶面和两个侧面的凹部201，所述磁铁组与凹部201之间具有气隙30。

本实用新型提供的的C型无铁芯直线电机中，所述动子20与定子10的磁极间没有齿槽力，通过在动子20上设置凹部201，在动子运动时该凹部可包围磁铁组的顶面和两个侧面，并保持磁铁组与凹部201之间具有一定的气隙30。该凹部201的结构使动子20两端更靠近永磁体的端部，使得动子20两端与定子10之间约束了一部分漏磁辐射，减少了C型无铁芯直线电机对周围环境的漏磁辐射，还可充分利用端部磁场，增加了动子与线圈架之间的紧固力。另外，具有凹部201的动子20的刚度更强，横向宽度更小、使直线电机结构更紧凑、体积更小，而且只需使用单侧磁极结构，成本低，在工作时，响应快，控制精度高。

其中，所述磁铁组包括若干个N极（北极）、S极（南极）交错设置、且线性排列的磁铁130。如图1的视角，若一块磁铁130的N极向上、S极向下，则与其相邻的磁铁则为N极向下、S极向上排列，且各磁铁130排列成一条直线。具体地，各磁铁130可以分段拼接，磁铁组的长度可以根据定子10的长度匹配设计。具体的，所述磁铁130为海尔贝克永磁磁铁、钕铁硼永磁磁铁、稀土永磁磁铁等。

请继续参阅图1和图2，本实用新型的C型无铁芯直线电机中，所述动子20包括线圈组210、用于固定线圈组210的线圈架230和用于封装所述线圈组210的装封体（图中未示出）。本实施例中，装封体为环氧树脂体，线圈组210通过环氧树脂真空灌注形成，然后与线圈架230紧固连接，进一步增加了动子的刚度。

所述定子10包括第一磁轭部分110和第二磁轭部分120，所述第一磁轭部分110高于第二磁轭部分120，其中，第一磁轭部分110为主导磁部分，第二磁轭部分120为辅导磁部分，二者一体成型，其截面呈台阶状，其长度可根据直线运动长度需要决定。

其中，所述第二磁轭部分120可以安装C型无铁芯直线电机运行所需的光栅编码器、导轨等，确保C型无铁芯直线电机可以精确的实现高速频繁往复直线运行。

本实用新型实施例中，所述动子20的截面呈C字型，所述线圈组210为三组，每个线圈组210中的每个线圈均呈C字型，因此，每个线圈组210由若干个C字型线圈叠绕而成。如图1和图2所示，所述线圈组210包括第一弯折部211、第二弯折部213和中间部212，所述第二弯折部213的端面和侧面连接于所述线圈架230上，从而增加了线圈组与线圈架的接触面积，使线圈组的刚度更强。所述第一弯折部211与第二弯折部213之间形成所述凹部201，从而可包围磁铁组的顶面和两个侧面，减少了C型无铁芯直线电机对周围环境的漏磁辐射。

本实用新型将动子20设计成类C字型结构，减小了线圈组210的横向宽度，同时还增加了第二弯折部213与线圈架230之间的面积，使动子20刚度更强。本实用新型只需采用单侧磁极结构，成本低，在直接驱动负载作频繁的往复运动时的响应快，可实现负载的高速精密定位，尤其适用于轻载高速精密定位运动平台上。

具体的，所述线圈架230用于连接负载转换板（图中未示出）和动子20，其由非磁性材料构成，线圈架230的截面呈L型，且线圈架230的底部厚度与第二磁轭部分120的厚度之和接近第一磁轭部分110的厚度，从而确保动子20与定子10装配后平整，使得电机的结构更加紧凑。

进一步的，所述凹部201的截面为直角梯形或矩形，且凹部201的截面优选为直角梯形，即第二弯折部213与磁铁组相邻的侧面为斜面，采用斜面的设计一方面增加了动子20的装配空间，便于动子20与定子10的装配，另一方面还有利于线圈组210通风散热，确保电机的性能。

请再次参阅图1和图2，所述线圈架230上设置有用于引出电源线240和信号线的通孔（图中未标出），本实用新型采用电源线和信号线从线圈架中引出，便于布线，而且也节省了布线空间。

综上所述，本实用新型提供的C型无铁芯直线电机，其定子和动子均可模块化，结构简单，而且，采用单边磁轨结构，成本比传统双边“U”型无铁芯直线电机低很多。

同时，本实用新型通过改变动子的线圈组的结构，并通过环氧树脂等封装成类“C”型外形，“C”型结构使得动子横向宽度更小；采用叠绕线圈与传统集中绕组相比，其推力密度更大，且“C”型结构与传统单边型的“T”型结构相比，增加了绕组端部与初级连接件的接触面积，提高了散热效率，并增加了初级部件的刚度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种C型无铁芯直线电机，其特征在于，包括定子，所述定子上设置有磁铁组和相对所述定子运动的动子，所述动子上具有用于包围所述磁铁组的顶面和两个侧面的凹部，所述磁铁组与凹部之间具有气隙。

2.根据权利要求1所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述动子包括线圈组、用于固定线圈组的线圈架和用于封装所述线圈组的装封体。

3.根据权利要求2所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述定子包括第一磁轭部分和第二磁轭部分，所述第一磁轭部分高于第二磁轭部分。

4.根据权利要求3所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述线圈组包括第一弯折部和第二弯折部，所述第二弯折部的端面和侧面连接于所述线圈架上，所述第一弯折部与第二弯折部之间形成所述凹部。

5.根据权利要求2所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述线圈架上设置有用于引出电源线和信号线的通孔。

6.根据权利要求1所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述磁铁组包括若干个N极、S极交错设置、且线性排列的磁铁。

7.根据权利要求1所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述动子的截面呈C字型。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的C型无铁芯直线电机，其特征在于，所述凹部的截面为直角梯形或矩形。