CN209358299U - 一种电机及自动化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机及自动化设备。其中，所述电机包括第一部、第二部和磁性读头；所述第一部和所述第二部的其中之一为定子，所述第一部和所述第二部中的另一个为动子；所述第一部对应所述第二部的至少部分表面沿动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间排列的磁栅部；所述磁性读头设置在所述第二部与所述磁栅部相对应的位置上，所述磁性读头和至少部分所述磁栅部组成磁性编码器。采用本实用新型的技术方案，将电机的定子或动子与磁栅尺整合为一个部件，简化了电机整体的结构设计。

Description

一种电机及自动化设备

技术领域

本实用新型涉及驱动技术领域，具体涉及一种电机及自动化设备。

背景技术

现有的电机结构设计复杂，图6为现有的电机的实施例的部分结构的示意图，如图6所示，通常需要将直线磁栅编码器的磁栅尺23粘贴在电机的定子22(图未示意出)或定子支架24上，这往往需要磁栅尺23定位非常准确；另外因为磁栅尺23与电机20之间不同的热胀冷缩率，从而造成在不同温度情况下，直线磁栅编码器的测量精度降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电机及自动化设备。

本实用新型第一方面提供一种电机，所述电机包括第一部、第二部和磁性读头；所述第一部和所述第二部的其中之一为定子，所述第一部和所述第二部中的另一个为动子；

所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间排列的磁栅部；

所述磁性读头设置在所述第一部与所述磁栅部相对应的位置上，所述磁性读头和至少部分所述磁栅部组成磁性编码器。

进一步，所述磁栅部包括：

在所述第二部的对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列贴附N极和S极相间的多个永磁体。

进一步，所述磁栅部包括：

在所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列相间形成多个齿和多个槽，多个永磁体同极性的分别嵌入所述多个槽内。

进一步，当所述第二部为多面体时，所述多面体的所述表面的其中一面形成所述磁栅尺。

本实用新型第二方面提供一种电机，所述电机包括第一部、第二部和磁性读头；所述第一部和所述第二部的其中之一为定子，所述第一部和所述第二部中的另一个为动子；

所述第一部为筒体和棒体的其中之一，所述第二部为所述筒体和所述棒体中的另一个；所述棒体穿越所述筒体沿所述动子运动的方向形成的贯穿部；

所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间排列的磁栅部；

所述磁性读头设置在所述第一部与所述磁栅部相对应的位置上，所述磁性读头和至少部分所述磁栅部组成磁性编码器。

进一步，所述磁栅部包括：

在所述第二部的对应所述第一部的至少部分表面沿所述方向并列贴附N极和S极相间的多个永磁体。

进一步，所述磁栅部包括：

在所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述方向并列相间形成多个齿和多个槽，多个永磁体同极性的分别嵌入所述多个槽内。

进一步，当所述棒体为多面体；所述外表面为多个面；所述多个面的其中一面上的至少部分形成所述磁栅部。

进一步，所述贯穿部的横截面为圆形、多边形或椭圆形；所述棒体的横截面的形状与所述贯穿部的横截面形状相配合，使得所述棒体正好穿越所述贯穿部，且所述棒体与所述贯穿部之间形成间隙以形成磁隙。

本实用新型第三方面提供一种自动化设备，所述自动化设备包括上面任意一项所述的电机。

采用本实用新型的主要优势在于，通过在定子或者动子相对的至少部分表面形成多个N极和S极相间排列的磁栅部，既可以增大电机的出力或扭矩和/或减少电机的波动，又可以作为电机的磁栅尺，将磁栅尺与电机的动子或者定子结构合为一体，因此简化了电机整体的结构设计。

另外，采用本实用新型的优势还在于，可以减少将磁栅尺固定在定子或动子上的工序，以及对应该工序所带来定位精度的误差。

另外，采用本实用新型的优势还在于，由于将电机的动子或定子与磁栅尺合为一体，使得在热胀冷缩情况下动子或定子与磁栅尺线膨胀率保持一致，因此可以提高电机在该种情况下的控制的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的电机的实施例的第一整体结构示意图。

图2为本实用新型提供的电机的实施例的第二整体结构示意图。

图3为本实用新型提供的电机的第二部分的实施例的结构示意图。

图4A为本实用新型提供的电机的棒状导磁部的实施例的结构示意图；图4B为本实用新型提供的电机的棒状导磁部的实施例的结构示意图中A部分的放大示意图。

图5为本实用新型提供的磁栅部的局部放大示意图。

图6为现有的电机的实施例的部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种电机及自动化设备，采用这种结构的电机，将电机的定子或动子与磁栅尺整合为一个部件，简化了电机整体的结构设计。

图1为本实用新型提供的电机的实施例的第一整体结构示意图。图2为本实用新型提供的电机的实施例的第二整体结构示意图。图3为本实用新型提供的电机的第二部分的实施例的结构示意图。

如图1、2或3所示，本实用新型实施例提供一种电机10，所述电机10包括第一部11、第二部12和磁性读头13；所述第一部11和所述第二部12的其中之一为定子，所述第一部11和所述第二部12中的另一个为动子；本具体实施例中，以第二部12为动子12，而第一部11为定子11为例进行详细说明。动子12和定子11之间形成间隙以形成磁隙，根据电磁反应原理控制动子12相对定子11运动。

需要说明的是所述电机可以为直线电机(如图1、2所示)，或者为圆形电机(如图3所示)。为方便理解，本具体实施例下面主要以直线电机为例进行详细说明。

磁栅编码器为利用磁栅尺与磁性读头的磁作用进行测量的位移传感器；磁栅编码器包括磁栅尺和磁性读头，磁性读头与电机的控制单元通信连接，磁栅尺为N极和S极相间的磁性带，以将相等节距周期变化的电信号以磁的方式记录到磁栅尺上，磁性读头读取记录在磁栅尺上的磁信号，通过转换获取电机的位移量。

图5为本实用新型实施例提供的磁栅编码器的磁栅部的局部放大平面示意图。

如图5所示，所述第二部12对应所述第一部11的至少部分(部分或全部)表面沿动子12运动的方向X并列形成多个N极1211和S极1212相间的磁栅部121。通过该磁栅部即可以提高电机的出力或扭矩和/或减少电机的波动；又由于多个N极1211和S极1212相间的磁栅部121的特征正好对应上述磁栅尺的结构特征，因此至少部分所述磁栅部121还可以作为磁栅尺121。

所述磁性读头设置在所述第一部上与所述磁栅部121相对应的任意位置，至少部分(部分或全部)磁栅部121和磁性读头13共同组成磁性编码器。比如：如图2所示，磁性读头13可以设置在第一部11的端部。

具体的，所述磁栅部121包括但不限于如下结构：

在一些实施例中，可以在第二部的对应所述第一部111的至少部分表面沿动子12运动的方向X并列贴附多个N极和S极相间的永磁体。和/或

在另一些实施例中，所述第二部12对应所述第一部11的至少部分表面沿动子12运动的方向X并列形成多个齿1211和多个槽相间的结构，即所述多个齿中的相邻两个齿之间形成槽；多个永磁体1212同极性嵌入所述多个槽内，至少部分所述齿1211和所述永磁体1212共同形成所述磁栅部121，以形成磁栅尺121。由于齿为定子或者动子的齿，而定子或动子的本体为导磁材料制成导磁部，齿为导磁部的一部分，因此第二部的对应第一部的至少部分外表面形成导磁部(齿)和永磁体间隔的结构，由于所述各个齿间的永磁体需要采用同一极性，比如：N极，则位于该永磁体两侧的齿在第一部参与形成闭合磁力线回路的情况下，形成与永磁体N极相反的极性S极，这样，正好形成了与磁栅尺特性相同的N极和S极相间排列的结构。

需要说明的是，N极和S极可以等宽，也可以不等宽,当不等宽时可以根据后续进行软件算法的补偿，在一些优选实施例中，优选所述N极和S极等宽。

需要说明的是，所述N极和S极的宽度和数量可以根据磁栅尺规格的需要进行任意对应的设计。

通过在定子或者动子相对的至少部分表面形成多个N极和S极相间排列的磁栅部，通过同一个结构既可以增大电机的出力和/或减少电机的波动，又可以作为电机的磁栅尺，将磁栅尺与电机的动子或者定子结构合为一体，因此简化了电机整体的结构设计；另外，可以减少将磁栅尺固定在定子或动子上的工序，以及对应该工序所带来定位精度的误差。

另外，由于将电机的动子或定子与磁栅尺合为一体，使得在热胀冷缩情况下动子或定子与磁栅尺线膨胀率保持一致，因此可以提高电机在该种情况下的控制的精度。

需要说明的是，所述定子和所述动子可以为形成相对运动的任意结构的电机。比如：后面实施例所述的棒体和筒体的直线电机(如图2所示)；或者凹形体与棒体的直线电机(如图1所示)；或者圆形电机(如图3所示)。

在一些实施例中，当所述第二部为多面体时(如图2所述，为立方体)，所述多面体的其中一面形成所述磁栅尺，后面实施例会有进一步详细说明。

有关电机的其它相关描述可以参见下面的实施例。

图2为本实用新型提供的电机的实施例的第二整体结构示意图。图4A为本实用新型提供的电机的棒状导磁部的实施例的结构示意图；图4B为本实用新型提供的电机的棒状导磁部的实施例的结构示意图中A部分的放大示意图。

如图2、3、图4A或4B所示，本实用新型实施例提供一种电机10。该电机10包括第一部11、第二部12和读头13；所述第一部11和所述第二部12的其中之一为定子，所述第一部11和所述第二部12中的另一个为动子；所述第一部11为筒体和棒体的其中之一，所述第二部12为筒体和棒体中的另一个。本具体实施例下面以筒体11为第一部11为定子11，以棒体12为第二部12为动子12为例进一步详细说明，但也可以彼此相互转换。动子12和定子11之间形成磁隙，根据电磁反应原理，可以控制动子12相对定子11运动。

所述筒体11包括筒状本体和多相绕组等等；其中，筒状本体包括导磁材料制成的导磁部，筒体11的内表面沿动子运动的方向X形成贯穿部；棒体12包括棒状本体和永磁体，棒状本体包括导磁材料制成的棒状导磁部，所述棒体12穿越贯穿部。

所述棒体12对应所述筒体11的至少部分(部分或全部)表面沿动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间的磁栅部121，以形成磁栅尺。

具体的，所述磁栅部121包括但不限于如下结构：

在一些实施例中，可以在棒体12的对应所述筒体11的至少部分表面沿动子12运动的方向X并列贴附多个N极和S极相间的永磁体。和/或

在另一些实施例中，可以在所述棒体12对应所述筒体11的至少部分(部分或全部)表面沿动子运动的方向并列形成周向的多个齿1211和多个槽，即所述多个齿中1211的相邻两个齿之间形成槽，多个永磁体1212同极性的嵌入所述多个槽内；一方面，通过设置齿和永磁体的结构可以增加电机的出力和/或减少电机的波动；另一方面，使得至少部分上述齿1211和永磁体1212间隔的结构作为所述磁栅尺。

需要说明的是，N极和S极可以等宽，也可以不等宽，在一些优选实施例中，优选所述N极和S极等宽。

需要说明的是，所述N极和S极的宽度和数量可以根据磁栅尺规格的需要进行任意对应的设计。

通过在定子或者动子相对的至少部分表面形成多个N极和S极相间排列的磁栅部，通过同一个结构既可以增大电机的出力和/或减少电机的波动，又可以作为电机的磁栅尺，将磁栅尺与电机的动子或者定子结构合为一体，因此简化了电机整体的结构设计；另外，可以减少将磁栅尺固定在定子或动子上的工序，以及对应该工序所带来定位精度的误差。

另外，由于将电机的动子或定子与磁栅尺合为一体，使得在热胀冷缩情况下动子或定子与磁栅尺线膨胀率保持一致，因此可以提高电机在该种情况下的控制的精度。

需要说明的是，棒体可以为满足需要的任意形状结构。如图2所示，在一些实施例中，当棒体为多面体时(如图2所示为立方体)，可使得棒体12的至少其中一面L形成上述N极和S极间隔的结构，以使得该面L同时作为磁栅尺L。所述读头(因遮挡关系未示意出)固定于所述筒体11上与所述磁栅尺L相对应的位置。

进一步需要说明的是，所述11筒体的贯穿部的横截面可以根据需要设计成任意形状，比如：圆形、多边形、椭圆形；其中，多边形可以为三角形、矩形等等任意边数的多边形；在一些优选实施例中，为矩形(如图4A或4B所示)或圆形(图未示意出)。所述棒体12的横截面的形状与贯穿部的横截面形状相配合，使得棒体正好穿越贯穿部，且棒状导磁部外表面与筒体的形成贯穿部的内表面之间形成间隙以形成磁隙。在一些优选实施例中，棒体的横截面优选多边形(比如，矩形)，这样可以方便永磁体的加工，且方便将永磁体嵌入槽内。

所述筒体的横截面可以根据需要设计成由外表面和内表面共同围成的环形，所述环形可以为圆环、多边形环(比如：矩形)、椭圆形环等等；横截面的内表面与外表面形状可以相同，也可以不同，比如；外表面形成圆形、内表面形成矩形。

在一些实施例中，本实用新型还提供一种自动化设备(图未示意出)，所述自动化设备包括上面任意一个实施例所述的电机。需要说明的是，所述自动化设备可以包括：机器人；各种功能的自动化设备，可以包括：交通设备(比如：地铁或磁悬浮列车中应用电机)；精密仪器(比如：绘图仪器、医疗设备、航空航天仪器等)；传送设备(比如：电梯)；加速设备(比如：发射装置)；生活设备(比如：电动推拉门、电动开关窗帘)等等。其中，机器人可以看作是一种高级的自动化设备。

有关电机的描述参见上面所述，在此不再重复赘述。

当一个元件被表述“固定于”、“固定在”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。

本文术语中“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B,可以表示单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型的权利要求书和说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等(如果存在)是用来区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如：包括了一系列步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或者模块，而是包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

需要说明的是，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的结构和模块并不一定是本实用新型所必须的。

以上对本实用新型实施例所提供的电机及自动化设备进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，所述电机包括第一部、第二部和磁性读头；所述第一部和所述第二部的其中之一为定子，所述第一部和所述第二部中的另一个为动子；

所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间排列的磁栅部；

所述磁性读头设置在所述第一部与所述磁栅部相对应的位置上，所述磁性读头和至少部分所述磁栅部组成磁性编码器。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁栅部包括：

在所述第二部的对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列贴附N极和S极相间的多个永磁体。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁栅部包括：

在所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列相间形成多个齿和多个槽，多个永磁体同极性的分别嵌入所述多个槽内。

4.根据权利要求1或2或3所述的电机，其特征在于，当所述第二部为多面体时，所述多面体的所述表面的其中一面形成所述磁栅部。

5.一种电机，其特征在于，所述电机包括第一部、第二部和磁性读头；所述第一部和所述第二部的其中之一为定子，所述第一部和所述第二部中的另一个为动子；

所述第一部为筒体和棒体的其中之一，所述第二部为所述筒体和所述棒体中的另一个；所述棒体穿越所述筒体沿所述动子运动的方向形成的贯穿部；

所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述动子运动的方向并列形成多个N极和S极相间排列的磁栅部；

所述磁性读头设置在所述第一部与所述磁栅部相对应的位置上，所述磁性读头和至少部分所述磁栅部组成磁性编码器。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述磁栅部包括：

在所述第二部的对应所述第一部的至少部分表面沿所述方向并列贴附N极和S极相间的多个永磁体。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述磁栅部包括：

在所述第二部对应所述第一部的至少部分表面沿所述方向并列相间形成多个齿和多个槽，多个永磁体同极性的分别嵌入所述多个槽内。

8.根据权利要求5或6或7所述的电机，其特征在于，当所述棒体为多面体；所述多面体的外表面包括多个面；所述多个面的其中一面上的至少部分形成所述磁栅部。

9.根据权利要求5或6或7所述的电机，其特征在于，所述贯穿部的横截面为圆形、多边形或椭圆形；所述棒体的横截面的形状与所述贯穿部的横截面形状相配合，使得所述棒体正好穿越所述贯穿部，且所述棒体与所述贯穿部之间形成间隙以形成磁隙。

10.一种自动化设备，其特征在于，所述自动化设备包括权利要求1-9任意一项所述的电机。