CN208571737U - 动圈式永磁直线旋转电机定子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动圈式永磁直线旋转电机定子，包括套筒状的外定子铁芯轭部，其中在所述外定子铁芯轭部的一端口中定位设置有能够产生实现直线运动磁场的第一永磁体，在所述外定子铁芯轭部的另一端口中定位设置有能够产生实现旋转运动磁场的第二永磁体，还在所述外定子铁芯轭部的内腔中定位设置有能够产生实现直线运动及旋转运动磁场的第三永磁体。该动圈式永磁直线旋转电机定子不仅很好的实现了转子的两自由度运动，还很好的实现了电机的大推力/大扭矩、高精度控制运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁直线旋转电机技术领域，具体提供一种动圈式永磁直线旋转电机定子。
背景技术
传统的电机一般只能提供直线运动或者旋转运动这种单自由度运动，而无法实现直线运动和旋转运动复合的两自由度运动。但是，在半导体加工设备、自动化装配等系统中，往往需要实现直线运动和旋转运动复合的两自由度运动。而为了实现上述两自由度运动，通常情况下是通过外加传动机构来将单自由度运动转换为两自由度运动的，但这种操作会带来一些问题，如：①会使得执行机构的精度受加工限制较多，造成执行机构的精度不够；②增加中间传动环节，会使得整个机构的响应和动态性能差、可靠性差、以及加大维修成本。因此上述操作很难适用于空间小、精度高的场合。
为了克服上述技术问题，中国专利ZL201020582357.2提供了一种高频直线旋转电机，其省去了中间传动机构，而是采用音圈电机和旋转电机来分别实现直线运动和旋转运动。但其本质上还是将两个单自由度电机安装在一起，使得设备整体体积较大，不利于安装布局。而为了实现紧凑布局，中国专利201510282204.3提供了一种采用交错极结构的直线旋转永磁作动器，整个机构只有单定子和单转子，却实现了直线运动和旋转运动，但这种直线旋转永磁作动器的电控要求复杂，给高响应、高精度场合的使用带来了困难。
有鉴于此，特提出本实用新型。
发明内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种动圈式永磁直线旋转电机定子，其不仅很好的实现了转子的两自由度运动，还很好的实现了电机的大推力/大扭矩、高精度控制运行。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动圈式永磁直线旋转电机定子，包括套筒状的外定子铁芯轭部，其中在所述外定子铁芯轭部的一端口中定位设置有能够产生实现直线运动磁场的第一永磁体，在所述外定子铁芯轭部的另一端口中定位设置有能够产生实现旋转运动磁场的第二永磁体，还在所述外定子铁芯轭部的内腔中定位设置有能够产生实现直线运动及旋转运动磁场的第三永磁体。
作为本实用新型的进一步改进，所述外定子铁芯轭部、所述第一永磁体、所述第二永磁体和所述第三永磁体呈同轴线布置。
作为本实用新型的进一步改进，在所述外定子铁芯轭部一端口的内壁上凹设有一圈第一嵌槽；
所述第一永磁体为径向充磁的单极性磁环体结构，且所述第一永磁体黏贴固定于所述第一嵌槽中。
作为本实用新型的进一步改进，在所述外定子铁芯轭部另一端口的内壁上凹设有一圈第二嵌槽；
所述第二永磁体由多个为弧形块状且径向充磁的永磁体块A组成，多个所述永磁体块A紧密的环列布设于所述第二嵌槽中，且相邻两个所述永磁体块A的极性相反。
作为本实用新型的进一步改进，在所述外定子铁芯轭部中部的内壁上环列凹设有多个第三嵌槽，多个所述第三嵌槽围绕所述外定子铁芯轭部的中心线呈对称分布，并还将相邻两个所述第三嵌槽之间的凸出部分定义为外定子铁芯齿部；
所述第三永磁体由多个单极性的永磁体块B组成，多个所述永磁体块B的极性相同，并还分别对应的黏贴固定于多个所述第三嵌槽中，且多个所述永磁体块B朝向所述外定子铁芯轭部中心线的一表面还与多个所述外定子铁芯齿部朝向所述外定子铁芯轭部中心线的一表面相平滑过渡衔接。
作为本实用新型的进一步改进，多个所述第三嵌槽的周向截面均为弧形，相应的，多个所述永磁体块B均为与所述第三嵌槽相配合的弧形块状。
作为本实用新型的进一步改进，所述永磁体块B为径向充磁或者平行充磁。
作为本实用新型的进一步改进，所述外定子铁芯齿部所占的圆心角角度与所述永磁体块B所占的圆心角角度之间的比值为0.8～1.2。
本实用新型的有益效果是：①本实用新型对电机定子结构进行创新，同轴的布置了用于直线运动的第一永磁体、用于旋转运动的第二永磁体和用于直线运动及旋转运动的第三永磁体，从而能够产生大的驱动转子旋转的力矩，也能够产生大的驱动转子直线运动的直线推力，还能够同时产生大的驱动转子旋转的力矩和驱动转子直线运动的直线推力，很好的实现了转子的两自由度运动、以及实现了电机的大推力/大扭矩运行。②在实现电机的大推力/大扭矩运行的同时，直线推力和旋转转矩间的相互影响小，从而可以很方便实现旋转、直线运动的去耦合控制，即很好的实现了电机的高精度控制。③本实用新型所述的电机定子结构不仅解决了现有技术中依靠机械部件转换和多个电机实现的多自由度运动方式带来的效率低、易磨损、润滑困难等诸多问题，还进一步提高了电机的转矩密度和推力密度，有效提高整个生产运作的精度和效率。
附图说明
图1为本实用新型所述动圈式永磁直线旋转电机定子的轴向剖面结构示意图；
图2为本实用新型所述动圈式永磁直线旋转电机定子的第一位置处的周向剖面结构示意图；
图3为本实用新型所述动圈式永磁直线旋转电机定子的第二位置处的周向剖面结构示意图；
图4为本实用新型所述动圈式永磁直线旋转电机定子的第三位置处的周向剖面结构示意图。
结合附图，作以下说明：
1——外定子铁芯轭部 2——第一永磁体
3——第二永磁体 4——第三永磁体
10——外定子铁芯齿部
具体实施方式
下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
实施例1：
请参阅附图1所示，其为本实用新型所述动圈式永磁直线旋转电机定子的轴向剖面结构示意图。所述的动圈式永磁直线旋转电机定子包括套筒状的外定子铁芯轭部1，其中在所述外定子铁芯轭部1的一端口中定位设置有能够产生实现直线运动磁场的第一永磁体2，在所述外定子铁芯轭部1的另一端口中定位设置有能够产生实现旋转运动磁场的第二永磁体3，还在所述外定子铁芯轭部1的内腔中定位设置有能够产生实现直线运动及旋转运动磁场的第三永磁体4，从而能够产生大的驱动转子旋转的力矩，也能够产生大的驱动转子直线运动的直线推力，还能够同时产生大的驱动转子旋转的力矩和驱动转子直线运动的直线推力，很好的实现了转子的两自由度运动、以及实现了电机的大推力/大扭矩运行。另外，在实现电机的大推力/大扭矩运行的同时，直线推力和旋转转矩间的相互影响小，从而可以很方便实现旋转、直线运动的去耦合控制，即很好的实现了电机的高精度控制。
在本实施例中，优选的，所述外定子铁芯轭部1、所述第一永磁体2、所述第二永磁体3和所述第三永磁体4呈同轴线布置。
在本实施例中，优选的，在所述外定子铁芯轭部1一端口的内壁上凹设有一圈第一嵌槽；所述第一永磁体2为径向充磁的单极性磁环体结构，且所述第一永磁体2黏贴固定于所述第一嵌槽中(具体可参阅附图1和附图2所示)。
在本实施例中，优选的，在所述外定子铁芯轭部1另一端口的内壁上凹设有一圈第二嵌槽；所述第二永磁体3由多个为弧形块状且径向充磁的永磁体块A组成，多个所述永磁体块A紧密的环列布设于所述第二嵌槽中，且相邻两个所述永磁体块A的极性相反(具体可参阅附图1和附图3所示)。
在本实施例中，优选的，在所述外定子铁芯轭部1中部的内壁上环列凹设有多个第三嵌槽，多个所述第三嵌槽围绕所述外定子铁芯轭部1的中心线呈对称分布，并还将相邻两个所述第三嵌槽之间的凸出部分定义为外定子铁芯齿部10；
所述第三永磁体4由多个单极性的永磁体块B组成，多个所述永磁体块B的极性相同，并还分别对应的黏贴固定于多个所述第三嵌槽中，且多个所述永磁体块B朝向所述外定子铁芯轭部1中心线的一表面还与多个所述外定子铁芯齿部10朝向所述外定子铁芯轭部1中心线的一表面相平滑过渡衔接(具体可参阅附图1和附图4所示)。
进一步优选的，多个所述第三嵌槽的周向截面均为弧形，相应的，多个所述永磁体块B均为与所述第三嵌槽相配合的弧形块状。
进一步优选的，所述永磁体块B为径向充磁或者平行充磁。
所述外定子铁芯齿部10所占的圆心角角度与所述永磁体块B所占的圆心角角度之间的比值为0.8～1.2。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：包括套筒状的外定子铁芯轭部(1)，其中在所述外定子铁芯轭部(1)的一端口中定位设置有能够产生实现直线运动磁场的第一永磁体(2)，在所述外定子铁芯轭部(1)的另一端口中定位设置有能够产生实现旋转运动磁场的第二永磁体(3)，还在所述外定子铁芯轭部(1)的内腔中定位设置有能够产生实现直线运动及旋转运动磁场的第三永磁体(4)。
2.根据权利要求1所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：所述外定子铁芯轭部(1)、所述第一永磁体(2)、所述第二永磁体(3)和所述第三永磁体(4)呈同轴线布置。
3.根据权利要求2所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：在所述外定子铁芯轭部(1)一端口的内壁上凹设有一圈第一嵌槽；
所述第一永磁体(2)为径向充磁的单极性磁环体结构，且所述第一永磁体(2)黏贴固定于所述第一嵌槽中。
4.根据权利要求2所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：在所述外定子铁芯轭部(1)另一端口的内壁上凹设有一圈第二嵌槽；
所述第二永磁体(3)由多个为弧形块状且径向充磁的永磁体块A组成，多个所述永磁体块A紧密的环列布设于所述第二嵌槽中，且相邻两个所述永磁体块A的极性相反。
5.根据权利要求2所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：在所述外定子铁芯轭部(1)中部的内壁上环列凹设有多个第三嵌槽，多个所述第三嵌槽围绕所述外定子铁芯轭部(1)的中心线呈对称分布，并还将相邻两个所述第三嵌槽之间的凸出部分定义为外定子铁芯齿部(10)；
所述第三永磁体(4)由多个单极性的永磁体块B组成，多个所述永磁体块B的极性相同，并还分别对应的黏贴固定于多个所述第三嵌槽中，且多个所述永磁体块B朝向所述外定子铁芯轭部(1)中心线的一表面还与多个所述外定子铁芯齿部(10)朝向所述外定子铁芯轭部(1)中心线的一表面相平滑过渡衔接。
6.根据权利要求5所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：多个所述第三嵌槽的周向截面均为弧形，相应的，多个所述永磁体块B均为与所述第三嵌槽相配合的弧形块状。
7.根据权利要求5所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：所述永磁体块B为径向充磁或者平行充磁。
8.根据权利要求5所述的动圈式永磁直线旋转电机定子，其特征在于：所述外定子铁芯齿部(10)所占的圆心角角度与所述永磁体块B所占的圆心角角度之间的比值为0.8～1.2。
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