CN209823623U - 一种圈轨感应式直线电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种圈轨感应式直线电动机，包括芯、载物滑块、次级线圈、两个固定端块、四个永磁体和两个初级线圈，所述铁芯包括铁框和铁条，所述载物滑块上设有滑口，所述次级线圈的形状为回形，所述次级线圈的上下两侧分别穿过载物滑块的上下两侧，所述永磁体的两端分别固定在两个固定端块上，该圈轨感应式直线电动机通过铁条和铁框构成的铁芯，便于通入交流电的初级线圈产生的变化磁场的传递，作用在次级线圈上，使得次级线圈产生感应电动势，实现了无线缆的电能传递，使得载物滑块定位精度高，持续推力稳定，并提高了电动转化率，从而提高了该直线电动机的实用性。

Description

一种圈轨感应式直线电动机

技术领域

本实用新型涉及电动机领域，特别涉及一种圈轨感应式直线电动机。

背景技术

圈轨式直线电动机是基于磁轨式直线电动机针对效率与寿命进行优化后的直线电动机，其通过将多匝线管放置于负荷磁场中，由多匝线圈的环形电流特性获得方向单一的安培力，在使用过程中，滑块受到的直接推力来自于线圈受到的安培力，这种结构具有电动转化效率高、寿命长的优点，但由于线圈需要通过柔性带状电线才能获取电流，因此滑块和线圈必须携带柔性带状电线进行运动，在进行短程低速运动时，柔性带状电线的质量和惯量可以忽略不计，但是运动行程一旦增加并进行高速运动时，柔性带状电线必须具备和运动行程相当的长度，这将导致柔性带状电线的质量和运动时的惯量大幅度增加，降低了有效的电动转化效率，使得滑块的运行速度低于理论速度，并影响滑块的定位精度，最终限制滑块的运动行程，同时柔性带状电线具有一定的刚性，因此在随线圈进行运动时无论是压缩变形、扭曲变形和拉伸变形都会对线圈的运动产生阻力反馈，不利于滑块定距移动。

为了解决圈轨式直线电动机定位精度低、运动行程短和有效电动转化率低等技术问题，人们实用新型无缆直线电动机，通过定子绕组和交流电源相连接，通以多相交流电流后，在气隙中产生一个平稳的行波磁场，该磁场沿气隙作直线运动，同时在动字导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用获得异步推动力，使得动子沿行波方向作直线运动。通过这种方案，动子无需连接电缆即可通过电磁感应获得推力，但这种方案是通过电磁感应获得的推力，痛死必须使用稳定的交流电才能维持推力，因此为了实现磁场的异步耦合必须使用较为复杂的晶体管开关驱动器，而这种驱动器的核心元器件开关管的价格和其可控制的最大功率呈现为正相关，因此，为了降低载荷，总的来说这种直线电动机虽然实现了动子无缆，但控制器较为复杂，功率受限，且推力较低，当载荷较高、惯量较大时会大幅度影响定位精度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种圈轨感应式直线电动机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圈轨感应式直线电动机，包括铁芯、载物滑块、次级线圈、两个固定端块、四个永磁体和两个初级线圈，所述铁芯包括铁框和铁条，所述铁框的形状为U形，所述铁条的形状为圆柱形，所述铁条的两端分别固定在铁框的U形开口的两端的内壁上，所述初级线圈套设在铁条上，两个固定端块分别固定在铁框的远离铁条的一侧的两端上，所述载物滑块上设有滑口，所述滑口与铁框相匹配，所述载物滑块与铁框滑动连接，所述次级线圈的形状为回形，所述次级线圈的上下两侧分别穿过载物滑块的上下两侧，所述永磁体的形状为条形，所述永磁体的两端分别固定在两个固定端块上，所述永磁体的轴线与次级线圈所在的平面垂直，四个永磁体分别两两分布在次级线圈的水平方向的两侧。

作为优选，为了便于设备的安装，所述固定端块包括中心块和两个固定块，两个固定块分别固定在中心块的水平方向的两侧，所述中心块的中心处设有中心口，所述铁框的远离铁条的一侧的外周与中心口的内壁固定连接，所述固定块上设有两个条形口，所述永磁体的外周与条形口的内壁固定连接。

作为优选，为了便于实现载物滑块的稳定移动，四个永磁体中，两个远离载物滑块的永磁体分别抵靠在次级线圈的水平方向的两侧的外侧，另外两个永磁体分别抵靠在次级线圈的水平方向的两侧的内侧。

作为优选，为了提高载物滑块的定位精度，所述铁框和铁条的制作材料均为高导磁材料。

作为优选，为了减小载物滑块滑动所受的摩擦，所述铁框的外侧和永磁体的外侧均涂有润滑油。

作为优选，为了减少磁能的损耗，同时加固铁芯的结构，所述铁框与铁条为一体成型结构。

本实用新型的有益效果是，该圈轨感应式直线电动机通过铁条和铁框构成的铁芯，便于通入交流电的初级线圈产生的变化磁场的传递，作用在次级线圈上，使得次级线圈产生感应电动势，实现了无线缆的电能传递，使得载物滑块定位精度高，持续推力稳定，并提高了电动转化率，从而提高了该直线电动机的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的圈轨感应式直线电动机的结构示意图；

图2是本实用新型的圈轨感应式直线电动机的俯视图；

图3是本实用新型的圈轨感应式直线电动机的次级线圈与载物滑块的连接结构示意图；

图4是本实用新型的圈轨感应式直线电动机的固定端块的结构示意图；

图中：1.载物滑块，2.次级线圈，3.固定端块，4.永磁体，5.初级线圈，6.铁框，7.铁条，8.中心块，9.固定块。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-3所示，一种圈轨感应式直线电动机，包括铁芯、载物滑块1、次级线圈2、两个固定端块3、四个永磁体4和两个初级线圈5，所述铁芯包括铁框6和铁条7，所述铁框6的形状为U形，所述铁条7的形状为圆柱形，所述铁条7的两端分别固定在铁框6的U形开口的两端的内壁上，所述初级线圈5套设在铁条7上，两个固定端块3分别固定在铁框6的远离铁条7的一侧的两端上，所述载物滑块1上设有滑口，所述滑口与铁框6相匹配，所述载物滑块1与铁框6滑动连接，所述次级线圈2的形状为回形，所述次级线圈2的上下两侧分别穿过载物滑块1的上下两侧，所述永磁体4的形状为条形，所述永磁体4的两端分别固定在两个固定端块3上，所述永磁体4的轴线与次级线圈2所在的平面垂直，四个永磁体4分别两两分布在次级线圈2的水平方向的两侧。

该圈轨感应式直线电动机在使用时，对固定在铁条7上的初级线圈5接入交流电，使得初级线圈5的周围产生变化的磁场，由于铁条7和铁框6固定连接，形成了封闭的铁芯，这样在铁条7周围的形成的变化的磁场，就会被收束于铁条7中，传递到铁框6的远离铁条7的一侧，由于次级线圈2上下两侧穿过载物滑块1的上下两侧，而载物滑块1的中心处的滑口套在铁框6上，使得次级线圈2位于铁框6周围的变化的磁场内，产生变化的磁通量，进而使得次级线圈2上产生感应电动势，次级线圈2内流过感应电流，在两侧永磁体4的固定的磁场作用下，线圈受到安培力的影响，使得线圈发生移动，由于线圈与载物滑块1固定连接，从而带动载物滑块1沿着铁框6的远离铁条7的一侧进行移动。因此该设备通过铁条7和铁框6构成铁芯，初级线圈5通过通入交流电，产生磁能，实现电磁转化，而后利用铁芯传递磁能至次级线圈2附近，实现磁电转化，在永磁体4的固定磁场作用下时次级线圈2受安培力带动载物滑块1沿着铁框6进行移动，从而实现了无线缆的电能传递。载物滑块1和次级线圈2会根据通入初级线圈5的交流电的波形和频率，作出往复直线运动，加速直线运动和匀速直线运动，且相比于圈轨式直线电动机，该圈轨感应式直线电动机具有无限制运动行程，并且全行程定位精度高、持续推力稳定和有效电动转化率高等优点，从而提高了该直线电动机的实用性。

如图4所示，所述固定端块3包括中心块8和两个固定块9，两个固定块9分别固定在中心块8的水平方向的两侧，所述中心块8的中心处设有中心口，所述铁框6的远离铁条7的一侧的外周与中心口的内壁固定连接，所述固定块9上设有两个条形口，所述永磁体4的外周与条形口的内壁固定连接。中心块8处的中心口方便了将中心块8穿过铁框6，并进行中心块8与铁框6的固定连接，将永磁体4的两端可分别插入两个固定端块3上的固定块9处的条形口，即可实现永磁体4与固定端块3的固定连接。

作为优选，为了便于实现载物滑块1的稳定移动，四个永磁体4中，两个远离载物滑块1的永磁体4分别抵靠在次级线圈2的水平方向的两侧的外侧，另外两个永磁体4分别抵靠在次级线圈2的水平方向的两侧的内侧。通过将四个永磁体4分别两两抵靠在次级线圈2的左右两边的两侧，固定了次级线圈2的移动轨迹，使得载物滑块1进行平稳的移动。

作为优选，为了提高载物滑块1的定位精度，所述铁框6和铁条7的制作材料均为高导磁材料。利用高导磁材料减小了电磁转化和磁电转化时的损失，进而提高了载物滑块1的定位精度。

作为优选，为了减小载物滑块1滑动所受的摩擦，所述铁框6的外侧和永磁体4的外侧均涂有润滑油。通过涂润滑油减小了载物滑块1与铁框6、线圈与永磁体4之间的摩擦，方便了载物滑块1的移动。

作为优选，为了减少磁能的损耗，同时加固铁芯的结构，所述铁框6与铁条7为一体成型结构。利用一体成型结构加固了铁条7和铁框6的连接，使得铁芯更稳固，并减少了磁场通过铁框6与铁条7连接处时的损耗。

该圈轨感应式直线电动机通过在初级线圈5通入交流电，形成变化磁场，利用铁框6和铁条7构成的铁芯传递磁场，使得变化磁场作用在次级线圈2上，在次级线圈2上产生感应电动势，次级线圈2内流过感应电流后，在永磁体4形成的固定磁场中受到安培力的影响，从而带动载物线圈移动，由于实现了无线缆的电能传递，使得载物滑块1定位精度高，持续推力稳定，且提高了电动转化率，进而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该圈轨感应式直线电动机通过铁条7和铁框6构成的铁芯，便于通入交流电的初级线圈5产生的变化磁场的传递，作用在次级线圈2上，使得次级线圈2产生感应电动势，实现了无线缆的电能传递，使得载物滑块1定位精度高，持续推力稳定，并提高了电动转化率，从而提高了该直线电动机的实用性。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种圈轨感应式直线电动机，其特征在于，包括铁芯、载物滑块(1)、次级线圈(2)、两个固定端块(3)、四个永磁体(4)和两个初级线圈(5)，所述铁芯包括铁框(6)和铁条(7)，所述铁框(6)的形状为U形，所述铁条(7)的形状为圆柱形，所述铁条(7)的两端分别固定在铁框(6)的U形开口的两端的内壁上，所述初级线圈(5)套设在铁条(7)上，两个固定端块(3)分别固定在铁框(6)的远离铁条(7)的一侧的两端上，所述载物滑块(1)上设有滑口，所述滑口与铁框(6)相匹配，所述载物滑块(1)与铁框(6)滑动连接，所述次级线圈(2)的形状为回形，所述次级线圈(2)的上下两侧分别穿过载物滑块(1)的上下两侧，所述永磁体(4)的形状为条形，所述永磁体(4)的两端分别固定在两个固定端块(3)上，所述永磁体(4)的轴线与次级线圈(2)所在的平面垂直，四个永磁体(4)分别两两分布在次级线圈(2)的水平方向的两侧。

2.如权利要求1所述的圈轨感应式直线电动机，其特征在于，所述固定端块(3)包括中心块(8)和两个固定块(9)，两个固定块(9)分别固定在中心块(8)的水平方向的两侧，所述中心块(8)的中心处设有中心口，所述铁框(6)的远离铁条(7)的一侧的外周与中心口的内壁固定连接，所述固定块(9)上设有两个条形口，所述永磁体(4)的外周与条形口的内壁固定连接。

3.如权利要求1所述的圈轨感应式直线电动机，其特征在于，四个永磁体(4)中，两个远离载物滑块(1)的永磁体(4)分别抵靠在次级线圈(2)的水平方向的两侧的外侧，另外两个永磁体(4)分别抵靠在次级线圈(2)的水平方向的两侧的内侧。

4.如权利要求1所述的圈轨感应式直线电动机，其特征在于，所述铁框(6)和铁条(7)的制作材料均为高导磁材料。

5.如权利要求1所述的圈轨感应式直线电动机，其特征在于，所述铁框(6)的外侧和永磁体(4)的外侧均涂有润滑油。

6.如权利要求1所述的圈轨感应式直线电动机，其特征在于，所述铁框(6)与铁条(7)为一体成型结构。