CN211296529U - 一种永磁直线电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种永磁直线电机，涉及电机领域。永磁直线电机包括第一初级、面向第一初级的永磁次级和用于通电后驱动永磁次级移动的第一绕组。第一初级包括第一初级轭部和第二初级轭部，第一初级轭部上间隔设置有多个第一齿部。永磁次级包括多个间隔布置的永磁体，任意相邻的两个永磁体的充磁方向相反。第一绕组包括绕设于多个第一齿部上的第一线圈组和设于第二初级轭部上的第二线圈组。第一初级包括具有齿部的第一初级轭部和无齿部的第二初级轭部，既能为永磁次级提供较大的电磁推力，又能够驱动永磁次级稳定的移动，从而使得连接于永磁次级上的电机推杆具备较大的推力，且推力平稳，使得电机能够实现高精度定位。

Description

一种永磁直线电机

技术领域

本申请涉及电机领域，具体而言，涉及一种永磁直线电机。

背景技术

目前，传统的“旋转电机+丝杠”间接驱动方式存在反向间隙、可靠性差和摩擦等缺点，而永磁同步直线电机具有无接触传动、高响应、高速度等优点，因而近年来逐步应用于自动化生产装备中。为了实现电机的高精度运行，通常采用无齿槽的永磁直线电机，但推力却不够；为了实现大推力运行，通常采用有铁芯的永磁直线电机，但推力波动却很大，定位精度不高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种永磁直线电机，以改善目前永磁直线电机大推力和高精度不能兼有的问题。

本申请实施例提供一种永磁直线电机，包括第一初级、面向第一初级的永磁次级和用于通电后驱动永磁次级移动的第一绕组。第一初级包括第一初级轭部和第二初级轭部，第一初级轭部上间隔设置有多个第一齿部。永磁次级包括多个间隔布置的永磁体，任意相邻的两个永磁体的充磁方向相反。第一绕组包括绕设于多个第一齿部上的第一线圈组和设于第二初级轭部上的第二线圈组。

上述技术方案中，第一初级包括第一初级轭部和第二初级轭部，第一初级轭部上设有多个第一齿部，第一绕组的第一线圈组绕设于第一齿部上，第一绕组的第二线圈组设于第二初级轭部，当第一绕组通电后，通电的第一线圈组产生的行波磁场切割永磁次级后，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场作用就产生较大的电磁推力，以推动永磁次级移动，而设于第二初级轭部的第二线圈组则能够为永磁次级提供稳定的推力，以驱动永磁次级稳定的移动，从而使得连接于永磁次级上的电机推杆具备较大的推力，且推力平稳，使得电机能够实现高精度定位。

另外，本申请实施例的永磁直线电机还具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，永磁直线电机还包括第二初级和第二绕组；第一初级与第二初级相对间隔布置，永磁次级设于第一初级和第二初级之间；第二初级包括第三初级轭部和第四初级轭部，第三初级轭部上设有间隔布置的多个第二齿部；第二绕组用于通电后驱动永磁次级移动，第二绕组包括绕设于多个第二齿部上的第三线圈组和设于第四初级轭部上的第四线圈组；其中，第一线圈组与第三线圈组相对布置，第二线圈组与第四线圈组相对布置。

上述技术方案中，第二初级包括第三初级轭部和第四初级轭部，第三初级轭部上设有多个第二齿部，第二绕组的第三线圈组绕设于第二齿部上，第二绕组的第四线圈组设于第四初级轭部，当第二绕组通电后，通电的第二线圈组产生的行波磁场切割永磁次级后，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场作用就产生较大的电磁推力，以推动永磁次级移动，而设于第四初级轭部的第四线圈组则能够为永磁次级提供稳定的推力，以驱动永磁次级稳定的移动，从而使得连接于永磁次级上的电机推杆具备较大的推力，且推力平稳，使得电机能够实现高精度定位。

在本申请的一些实施例中，第一齿部与第二齿部一一对应，每个第一齿部与与之对应的第二齿部在永磁次级的移动方向上相互错开。

上述技术方案中，第一齿部与第二齿部一一对应，并且每个第一齿部与与之对应的第二齿部在永磁次级的移动方向上错开，错开后使得相邻的两个齿部之间的空隙会对应部分齿部，能够缓减因设置齿部对永磁次级的移动带来的波动，永磁次级在第一初级轭部和第三初级轭部对应的范围内移动不仅具有较大的推力还具有较高的定位精度，从而进一步提高整个永磁直线电机的定位精度。

在本申请的一些实施例中，永磁次级包括导磁铁芯，每个永磁体包括第一磁体和第二磁体；各个第一磁体间隔布置于所述导磁铁芯面向所述第一初级的一侧；各个第二磁体间隔布置于所述导磁铁芯背离所述第一初级的一侧。

上述技术方案中，永磁次级包括导磁铁芯，每个永磁体包括第一磁体和第二磁体，各个第一磁体和各个第二磁体分别位于导磁铁芯相对的两侧，便于永磁次级的安装定位，并且也能提高永磁次级的强度。

在本申请的一些实施例中，每相邻的两个永磁体通过灌封材料连接。

上述技术方案中，相邻的两个永磁体通过灌封材料连接，能够强化永磁次级的整体性，提高对外来冲击、振动的抵抗力，并且使得永磁次级小型化、轻量化。

在本申请的一些实施例中，灌封材料为灌封树脂。

上述技术方案中，灌封树脂成本低廉，能够降低该永磁直线电机的生产成本，并且对于提高永磁次级对外来冲击、振动的抵抗力能发挥重要作用。

在本申请的一些实施例中，永磁直线电机包括冷却系统。

上述技术方案中，永磁直线电机包括冷却系统，能够降低永磁直线电机工作时的温度，提高永磁直线电机的散热能力，以使永磁直线电机能够正常工作和提高使用寿命。

在本申请的一些实施例中，冷却系统包括设于第一初级的第一水冷通道和设于第二初级的第二水冷通道。

上述技术方案中，通过在第一初级和第二初级上设置水冷通道以实现第一初级和第二初级的散热，冷却系统的结构简单，散热冷却效果好。

在本申请的一些实施例中，第一初级和永磁次级两者中的一者上设有沿永磁次级的移动方向延伸的第一导轨，第一初级和永磁次级两者中的另一者上设有与第一导轨配合的第一滑槽。

上述技术方案中，永磁次级和第一初级之间设有相互配合的第一导轨和第一滑槽，永磁次级在线圈磁场产生的推力的作用下能够沿第一导轨滑动，以保证永磁次级能够直线移动，提高该永磁直线电机驱动的稳定性。

在本申请的一些实施例中，第二初级和永磁次级两者中的一者上设有沿永磁次级的移动方向延伸的第二导轨，第二初级和永磁次级两者中的另一者上设有与第二导轨配合的第二滑槽。

上述技术方案中，永磁次级和第二初级之间设有相互配合的第二导轨和第二滑槽，永磁次级在线圈磁场产生的推力的作用下能够沿第一导轨滑动，以保证永磁次级能够直线移动，提高该永磁直线电机驱动的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的永磁直线电机的示意图；

图2为本申请其他实施例提供永磁直线电机(第一齿部和第二齿部完全错开)的示意图；

图3为其他实施例中的永磁直线电机的示意图；

图4为其他实施例中的第一种只有第一初级的永磁直线电机的示意图；

图5为其他实施例中的第二种只有第一初级的永磁直线电机的示意图。

图标：100-永磁直线电机；10-第一初级；11-第一初级轭部；12-第二初级轭部；13-第一齿部；20-永磁次级；21-永磁体；211-第一磁体；212-第二磁体；22-导磁铁芯；30-第一绕组；31-第一线圈组；32-第二线圈组；40-第二初级；41-第三初级轭部；42-第四初级轭部；43-第二齿部；50-第二绕组；51-第三线圈组；52-第四线圈组；60-灌封材料；A-预设方向。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

如图1所示，本申请实施例提供一种永磁直线电机100，永磁直线电机100包括第一初级10、面向第一初级10的永磁次级20和用于通电后驱动永磁次级20移动的第一绕组30。第一初级10包括第一初级轭部11和第二初级轭部12，第一初级轭部11上间隔设置有多个第一齿部13。永磁次级20包括多个间隔布置的永磁体21，任意相邻的两个永磁体21的充磁方向相反。第一绕组30包括绕设于多个第一齿部13上的第一线圈组31和设于第二初级轭部12上的第二线圈组32。第一初级10包括第一初级轭部11和第二初级轭部12，第一初级轭部11上设有多个第一齿部13，第一绕组30的第一线圈组31绕设于第一齿部13上，第一绕组30的第二线圈组32设于第二初级轭部12，当第一绕组30通电后，通电的第一线圈组31产生的行波磁场切割永磁次级20后，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场作用就产生较大的电磁推力，以推动永磁次级20移动，而设于第二初级轭部12的第二线圈组32产生的行波磁场切割永磁次级20后则能够为永磁次级20提供稳定的推力，以驱动永磁次级20稳定的移动，从而使得连接于永磁次级20上的电机推杆具备较大的推力，且推力平稳，使得电机能够实现高精度定位。

在本实施例中，第一初级轭部11、第二初级轭部12和第一齿部13均为铁芯，第一初级轭部11与第二初级轭部12直接连接，连接后的第一初级轭部11和第二初级轭部12形成一整板结构。各个第一齿部13沿预设方向A间隔布置于第一初级轭部11。各个永磁体21沿预设方向A间隔布置，每相邻的两个永磁体21的充磁方向相反。

在其他实施例中，第一初级轭部11和第二初级轭部12之间也可以设置其他部件，即第一初级轭部11和第二初级轭部12通过其他部件间接连接。

本实施例中，每相邻的两个永磁体21之间通过灌封材料60连接。能够强化永磁次级20的整体性，提高对外来冲击、振动的抵抗力，并且使得永磁次级20小型化、轻量化。灌封材料60可以是环氧树脂、有机硅、有机硅环氧等，在本实施例中，每相邻的两个永磁体21之间通过灌封树脂连接，灌封树脂是一种常用的灌封材料，其成本较低，能够降低该永磁直线电机100的生产成本，并且对于提高永磁次级20对外来冲击、振动的抵抗力能够发挥重要作用。

进一步地，继续参照图1，永磁直线电机100永磁直线电机100还包括第二初级40和第二绕组50；第一初级10与第二初级40相对间隔布置，永磁次级20设于第一初级10和第二初级40之间；第二初级40包括第三初级轭部41和第四初级轭部42，第三初级轭部41上设有间隔布置的多个第二齿部43；第二绕组50用于通电后驱动永磁次级20移动，第二绕组50包括绕设于多个第二齿部43上的第三线圈组51和设于第四初级轭部42上的第四线圈组52；其中，第一线圈组31与第三线圈组51相对布置，第二线圈组32与第四线圈组52相对布置。第二初级40包括第三初级轭部41和第四初级轭部42，第三初级轭部41上设有多个第二齿部43，第二绕组50的第三线圈组51绕设于第二齿部43上，第二绕组50的第四线圈组52设于第四初级轭部42，当第二绕组50通电后，通电的第二线圈组32产生的行波磁场切割永磁次级20后，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场作用就产生较大的电磁推力，以推动永磁次级20移动，而设于第四初级轭部42的第四线圈组52产生的行波磁场切割永磁次级20后则能够为永磁次级20提供稳定的推力，以驱动永磁次级20稳定的移动，从而使得连接于永磁次级20上的电机推杆具备较大的推力，且推力平稳，使得电机能够实现高精度定位。

第三初级轭部41、第四初级轭部42和第二齿部43均为铁芯，第三初级轭部41与第四初级轭部42直接连接，连接后的第三初级轭部41和第四初级轭部42形成一整板结构。各个第二齿部43沿预设方向A间隔布置于第三初级轭部41。在其他实施例中，第三初级轭部41和第四初级轭部42也可以通过其他部件连接。

其中，第一齿部13与第二齿部43一一对应，每个第一齿部13与与之对应的第二齿部43在永磁次级20的移动方向上相互错开。每个第一齿部13与与之对应的第二齿部43在永磁次级20的移动方向上错开，错开后使得相邻的两个齿部之间的空隙会对应部分齿部，能够缓减因设置齿部对永磁次级20的移动带来的波动，永磁次级20在第一初级轭部11和第三初级轭部41对应的范围内移动不仅具有较大的推力还具有较高的定位精度，从而进一步提高整个永磁直线电机100的定位精度。需要说明的是，错开包括部分错开和全部错开，其中，如图1所示，第一齿部13与与之对应的第二齿部43有部分重叠则是部分错开；如图2所示，第一齿部13与与之对应的第二齿部43没有重叠的部分为完全错开。在本实施例中第一齿部13与与之对应的第二齿部43如图1所示部分错开。

由于具有能够提高定位精度的无齿轭部，在其他实施例中，第一齿部13与与之对应的第二齿部43也可以不错开。

若是永磁次级20的起始位置是位于第一初级轭部11和第三初级轭部41之间，第一线圈组31和第三线圈组51通电后能够在永磁次级20启动的时候提供较大的推力，以使永磁次级20具有较大的初始加速度，当永磁次级20移动至第二初级轭部12和第三初级轭部41之间时，能够以较大的速度平稳地移动，以使连接于永磁次级20上的电机推杆能够快速平稳的伸出。

可选地，请继续参见图1，永磁次级20包括导磁铁芯22，每个永磁体21包括第一磁体211和第二磁体212；各个第一磁体211间隔布置于所述导磁铁芯22面向第一初级10的一侧；各个第二磁体212间隔布置于所述导磁铁芯22背离第一初级10的一侧。永磁次级20包括导磁铁芯22，每个永磁体21包括第一磁体211和第二磁体212，各个第一磁体211和各个第二磁体212分别位于导磁铁芯22相对的两侧，便于永磁次级20的安装定位，并且也能提高永磁次级20自身的强度。

在本实施例中，各个第一磁体211沿预设方向A间隔布置于导磁铁芯22第一初级10的一侧，各个第二磁体212沿预设方向A间隔布置于导磁铁芯22背离第一初级10的一侧，需要说明的是，在本实施例中，导磁铁芯22背离第一初级10的一侧为导磁铁芯22面向第二初级40的一侧，即各个第二磁体212沿预设方向A间隔布置于导磁铁芯22面向第二初级40的一侧。

在其他实施例中，永磁次级20也可以不设置导磁铁芯22，每个永磁体21可以为一整体结构，如图3所示。

在本实施例中，当永磁直线电机100工作时，可以是第一绕组30和第二绕组50均接通交流电，使得第一初级10上的第一绕组30和第二初级40上的第二绕组50均能为永磁次级20提供推力，使得连接于永磁次级20上设电机推杆的推力进一步得以加强；也可以是第一绕组30和第二绕组50中的一者接通交流电，即只有一侧的初级能够与永磁次级20作用对永磁次级20产生推力。

在一些实施例中，如图4、图5所示，永磁直线电机100也可以仅仅包括第一初级10和永磁次级20。

为了使得永磁次级20在第一初级10和第二初级40之间直线移动，在本实施例中，第一初级10和永磁次级20两者中的一者上设有沿永磁次级20的移动方向延伸的第一导轨(图中未示出)，第一初级10和永磁次级20两者中的另一者上设有与第一导轨配合的第一滑槽(图中未示出)，使得永磁次级20在线圈磁场产生的推力的作用下能够沿第一导轨滑动，以保证永磁次级20能够直线移动，提高该永磁直线电机100驱动的稳定性。在本实施例，第一导轨设于第一初级10上，第一滑槽设于永磁次级20，第一轨道设于第一滑槽内，以使永磁次级20能够沿第一导轨的延伸方向滑动，在本实施例中，第一导轨沿预设方向A延伸，预设方向A与永磁次级20的移动方向一致。在其他实施例中，第一滑槽可以设于第一初级10，第一导轨可以设于永磁次级20上，第一滑槽沿永磁次级20的移动方向延伸。

且在第二初级40和永磁次级20两者中的一者上设有沿永磁次级20的移动方向延伸的第二导轨(图中未示出)，第二初级40和永磁次级20两者中的另一者上设有与第二导轨配合的第二滑槽(图中未示出)。永磁次级20和第二初级40之间设有相互配合的第二导轨和第二滑槽，使得永磁次级20在线圈磁场产生的推力的作用下能够沿第一导轨滑动，以保证永磁次级20能够直线移动，提高该永磁直线电机100驱动的稳定性。在本实施例中，第二导轨和第二滑槽的设置可参照第一导轨和第一滑槽的设置，比如第二导轨设于第二初级40上并沿永磁次级20的移动方向延伸，第二滑槽设于永磁次级20上。或者是第二轨体设于永磁次级20上，第二滑槽设于第二初级40上并沿永磁次级20的移动方向延伸，在此不再赘述。

进一步地，永磁直线电机100包括冷却系统。能够降低永磁直线电机100工作时的温度，提高永磁直线电机100的散热能力，以使永磁直线电机100能够正常工作和提高使用寿命。

冷却系统的形式可以有多种，比如在第一初级10和第二初级40与其他部件之间空隙设置高导热的材料，以提高第一初级10和第二初级40的散热性能；再比如在永磁直线电机100内部设有吹风装置以快速转移热量。在本实施例中，冷却系统包括设于第一初级10的第一水冷通道和设于第二初级40的第二水冷通道。第一水冷通道和第二水冷通道分别设于第一初级10和第二初级40的内部，通过第一水冷通道和第二水冷通道内的水循环以带走第一初级10和第二初级40的热量，通过在第一初级10和第二初级40上设置水冷通道以实现第一初级10和第二初级40的散热，冷却系统的结构简单，散热冷却效果好。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括：

第一初级，所述第一初级包括第一初级轭部和第二初级轭部，所述第一初级轭部上间隔设置有多个第一齿部；

面向所述第一初级的永磁次级，所述永磁次级包括多个间隔布置的永磁体，任意相邻的两个永磁体的充磁方向相反；以及

用于通电后驱动所述永磁次级移动的第一绕组，所述第一绕组包括绕设于所述多个第一齿部上的第一线圈组和设于所述第二初级轭部上的第二线圈组。

2.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁直线电机还包括第二初级和第二绕组；

所述第一初级与所述第二初级相对间隔布置，所述永磁次级设于所述第一初级和所述第二初级之间；

所述第二初级包括第三初级轭部和第四初级轭部，所述第三初级轭部上设有间隔布置的多个第二齿部；

所述第二绕组用于通电后驱动所述永磁次级移动，所述第二绕组包括绕设于所述多个第二齿部上的第三线圈组和设于所述第四初级轭部上的第四线圈组；

其中，所述第一线圈组与所述第三线圈组相对布置，所述第二线圈组与所述第四线圈组相对布置。

3.根据权利要求2所述的永磁直线电机，其特征在于，所述第一齿部与所述第二齿部一一对应，每个第一齿部与之对应的第二齿部在所述永磁次级的移动方向上相互错开。

4.根据权利要求1-3任一项所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁次级包括导磁铁芯，每个永磁体包括第一磁体和第二磁体；

各个第一磁体间隔布置于所述导磁铁芯面向所述第一初级的一侧；

各个第二磁体间隔布置于所述导磁铁芯背离所述第一初级的一侧。

5.根据权利要求1-3任一项所述的永磁直线电机，其特征在于，每相邻的两个永磁体通过灌封材料连接。

6.根据权利要求5所述的永磁直线电机，其特征在于，所述灌封材料为灌封树脂。

7.根据权利要求2所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁直线电机包括冷却系统。

8.根据权利要求7所述的永磁直线电机，其特征在于，所述冷却系统包括设于所述第一初级的第一水冷通道和设于所述第二初级的第二水冷通道。

9.根据权利要求2所述的永磁直线电机，其特征在于，所述第一初级和所述永磁次级两者中的一者上设有沿所述永磁次级的移动方向延伸的第一导轨，所述第一初级和所述永磁次级两者中的另一者上设有与所述第一导轨配合的第一滑槽。

10.根据权利要求9所述的永磁直线电机，其特征在于，所述第二初级和所述永磁次级两者中的一者上设有沿所述永磁次级的移动方向延伸的第二导轨，所述第二初级和所述永磁次级两者中的另一者上设有与所述第二导轨配合的第二滑槽。

Images