CN211508875U - 自动化设备、直线电机及直线电机初级 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及直线电机领域，提供一种自动化设备、直线电机及直线电机初级。本实用新型提供的直线电机初级包括初级铁芯，初级铁芯包括齿部单元和轭部单元，齿部单元包括至少两个环状齿，各环状齿沿轴向分布，各环状齿的径向内侧端的部分位置与相邻环状齿的径向内侧端的部分位置固定连接，各环状齿的径向外侧端与轭部单元固定连接。直线电机包括前述的直线电机初级，自动化设备包括前述的直线电机。这样便于从齿部单元的径向外侧向间隔空间内安装绝缘骨架和绕制绕组，有利于降低绕组的绕制难度，有利于提升槽满率，有利于提升直线电机的推力性能，此外，有利于减少磁漏，进一步有利于提升直线电机的推力性能。

Description

自动化设备、直线电机及直线电机初级

技术领域

本实用新型涉及直线电机领域，具体是涉及一种自动化设备、直线电机及直线电机初级。

背景技术

为了减小电机的齿槽力，现有技术将初级铁芯的齿槽设计为半闭口形式，然而这样在初级铁芯上绕线的难度较大。

为了解决上述问题，公开号为DE102014220148A1的德国专利申请将初级铁芯的齿部单元和轭部单元设为分体式，这样便于从齿部单元的背部为齿部单元绕线，并在为齿部单元绕线完成后再将齿部单元与轭部单元进行拼装。

然而，对于初级齿呈环状的直线电机而言，尤其是齿部位于轭部径向内侧的初级中，初级线圈绕制于各环状齿之间的间隔空间中，因而并不能针对单独的环状齿部单元进行绕线。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种绕线操作难度较低且推力性能较好的直线电机初级。

为了实现上述目的，本实用新型提供的直线电机初级包括初级铁芯、绝缘骨架和绕组；初级铁芯包括齿部单元和轭部单元，齿部单元包括至少两个环状齿，各环状齿沿轴向分布，各环状齿的径向内侧端的部分位置与相邻环状齿的径向内侧端的部分位置固定连接，各环状齿的径向外侧端与轭部单元固定连接；各环状齿之间具有间隔空间，绕组沿周向绕制于间隔空间内，绝缘骨架分隔于绕组与初级铁芯之间。

由上可见，本实用新型通过对直线电机初级的结构设计，将轭部单元与齿部单元分别设置，并且齿部单元在与轭部单元装配前就为一个整体，这样便于从齿部单元的径向外侧向间隔空间内安装绝缘骨架和绕制绕组，有利于降低绝缘骨架的安装难度，以及降低绕组的绕制难度，并且有利于提升槽满率，有利于提升直线电机的推力性能，此外，本实用新型中相邻环状齿的径向内侧端并不完全连接，这有利于减少磁漏，进一步有利于提升直线电机的推力性能。

一个优选的方案是，相邻的两个环状齿之间的连接部分对应的圆心角小于等于180°。

由上可见，这样有利于减小磁漏，有利于提升直线电机的推力性能。

另一个优选的方案是，相邻的两个环状齿至少在周向分布的两处固定连接。

由上可见，这有利于提升齿部单元的结构强度和稳定性，有利于减小齿部单元的形变。

进一步的方案是，相邻的两个环状齿之间的各处连接部分对应的圆心角之和小于等于180°。

再一个优选的方案是，齿部单元由至少两个拼块拼接而成。

由上可见，这样有利于降低齿部单元的加工难度，有利于提升直线电机初级的经济性。

又一个优选的方案是，齿部单元包括第一拼块和第二拼块，第一拼块具有至少两个，第一拼块为第一弧形齿段，第二拼块具有至少两个第二弧形齿段，各第二弧形齿段沿轴向分布，各第二弧形齿段的径向内侧端与相邻的第二弧形齿段的径向内侧端固定连接，第一拼块与第二弧形齿段拼接成环状齿。

由上可见，这样有利于降低齿部单元的加工难度，有利于提升经济性；并且，由于本方案并不在环状齿间的连接位置分块，有利于将各第二弧形齿段的连接位置的截面设置更小，进一步有利于减少磁漏，有利于提升直线电机的推力性能；同时有利于保证各拼块的安装位置准确稳定。

进一步的方案是，第一拼块由多个沿周向分布的硅钢片叠置而成，和/或第二拼块由多个沿周向分布的硅钢片叠置而成。

由上可见，这样进一步有利于降低齿部单元的加工难度，有利于提升经济性。

进一步的方案是，第一拼块的径向内侧端具有齿靴，齿靴沿第一拼块的径向内侧端的周向边缘延伸，齿靴沿轴向朝相邻的环状齿凸出，相邻的两个环状齿的齿靴之间具有间距。

由上可见，齿靴的设计有利于降低直线电机的齿槽力，进一步有利于提升直线电机的推力性能。

进一步的方案是，第一拼块与第二弧形齿段胶粘连接。

进一步的方案是，第二拼块具有至少两个，各第二拼块沿周向分布，每一环状齿由至少两个第一拼块和至少两个第二弧形齿段拼接形成，同一环状齿中，各第一拼块与各第二弧形齿段交错分布。

由上可见，这样有利于提升齿部单元的结构稳定性，并且有利于提升各拼块的位置准确性。

又一个优选的方案是，绝缘骨架由至少两个弧向延伸的槽段在间隔空间内拼接而成，绝缘骨架具有槽口朝向径向外侧的环形槽，绕组绕制于绝缘骨架的环形槽中。

由上可见，这样有利于降低绝缘骨架的安装难度，并且有利于绝缘骨架的结构稳定。

本实用新型的目的之二是提供一种初级绕线操作难度较低且推力性能较好的直线电机。

为了实现上述目的，本实用新型提供的直线电机包括前述的直线电机初级。

由上可见，本实用新型由于采用前述的直线电机初级，这样便于从齿部单元的径向外侧向间隔空间内安装绝缘骨架和绕制绕组，有利于降低绝缘骨架的安装难度，以及降低绕组的绕制难度，并且有利于提升槽满率，有利于提升直线电机的推力性能，此外，本实用新型中相邻环状齿的径向内侧端并不完全连接，这有利于减少磁漏，有利于提升直线电机的推力性能。

本实用新型的目的之三是提供一种直线电机初级绕线操作难度较低且直线电机推力性能较好的自动化设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供的自动化设备包括前述的直线电机。

附图说明

图1是本实用新型直线电机实施例的结构图；

图2是本实用新型直线电机实施例的剖视图；

图3是本实用新型直线电机初级实施例中齿部单元的结构图；

图4是本实用新型直线电机初级实施例中第二拼块的结构图；

图5是本实用新型直线电机初级实施例中位于轴向端部的第一拼块的结构图；

图6是本实用新型直线电机初级实施例中位于轴向中部的第一拼块的结构图；

图7是本实用新型直线电机初级实施例中槽段的结构图；

图8是本实用新型直线电机初级实施例中半筒体的结构图。

具体实施方式

直线电机初级实施例：

请参照图1及图2，本实施例的直线电机初级1包括初级铁芯11、绝缘骨架12和绕组13，初级铁芯11包括轭部单元111和齿部单元112，齿部单元112具有七个环状齿，请参照图3，本实施例的各环状齿均由下述的第一拼块1121和第二弧形齿段11221拼接形成，各环状齿沿轴向分布，轭部单元111为筒状结构，轭部单元111包括两个柱弧板状的半筒体1111，两个半筒体1111拼合成筒状的轭部单元111，各环状齿的径向外侧端与轭部单元111的内侧筒壁连接。

请参照图3及图4，齿部单元112包括二十八个第一拼块1121和四个第二拼块1122，第一拼块1121为第一弧形齿段，每个第一弧形齿段对应的圆心角为75°，每个第二拼块1122包括七个第二弧形齿段11221，第二弧形齿段11221对应的圆心角为15°，请参照图4，同一第二拼块1122中，各第二弧形齿段11221沿轴向依次分布，各第二弧形齿段11221的径向内侧端与相邻第二弧形齿段11221的径向内侧端一体连接形成第二拼块1122。

请参照图3，各第二拼块1122沿周向分布，每个环状齿由四个第一拼块1121和四个第二弧形齿段11221拼接形成，同一环状齿中，四个第一拼块1121与四个第二弧形齿段11221在周向上交错分布并依次连接。

具体地，第一拼块1121与第二弧形齿段11221胶粘连接。

请参照图2、图3及图7，绝缘骨架12具有六个，七个环状齿之间形成有六个环状的间隔空间1123，六个间隔空间1123沿轴向分布，六个绝缘骨架12一一对应设于六个间隔空间1123中，每个绝缘骨架12包括两个周向延伸的槽段121，两个槽段121拼接形成一个环形槽状的绝缘骨架12，槽段121的弧向槽122拼接形成绝缘骨架12的环形槽，绝缘骨架12的环形槽口朝向径向外侧。

请参照图2，绕组13具有六个，六个绕组13分别绕制在六个绝缘骨架12的环形槽中，绕组13从绝缘骨架12的径向外侧绕至绝缘骨架12上，绕组13沿周向绕制。

在装配直线电机初级1时，第一步，将第一拼块1121与第二拼块1122拼接形成齿部单元112(如图3所示)；第二步，在各间隔空间1123中分别放置两个槽段121，同一间隔空间1123中的槽段121拼接形成一个绝缘骨架12；第三步，在各绝缘骨架12的环形槽中绕制绕组13；第四步，将两个半筒体1111分别安装连接至各环状齿的径向外侧端，两个半筒体1111围成筒状的轭部单元111。

由于本实施例将初级铁芯11设置为齿部单元112与轭部单元111，这样能够实现从齿部单元112的径向外侧绕制绕组13的目的，有利于降低绕线难度，并且有利于提升槽满率，有利于提升直线电机初级的性能，继而提升直线电机的推力性能，并且，由于相邻环状齿在径向内侧端的部分位置固定连接，这样一方面使得齿部单元112在与轭部单元111装配前就能形成一个整体，便于在间隔空间1123安装绝缘骨架12和绕制绕组13，有利于降低绕组13的绕制难度，另一方面，本实施例的相邻环状齿的径向内侧端并不完全连接，这有利于减少直线电机的磁漏，有利于提升直线电机的推力性能。

优选地，请参照图2、图3及图8，环状齿的径向外侧壁上具有限定位槽1124，轭部单元111的内筒壁上具有限定位凸起1112，限定位槽1124及限定位凸起1112均呈周向延伸的环状，限定位凸起1112嵌于限定位槽1124中，这样有利于对齿部单元112与轭部单元111的配合进行限位和定位，有利于保证初级铁芯11各拼块之间位置的准确性和稳定性，有利于提升拼装精度并且有利于降低拼装难度。

具体地，请参照图5及图6，第一拼块1121的径向外侧壁具有周向延伸的槽11212，第二弧形齿段11221的径向外侧壁上具有周向延伸的槽11222，限定为槽1124由槽11212和槽11222拼接形成。

优选地，请参照图3、图5及图6，第一拼块1121的径向内侧端具有齿靴11211，齿靴11211沿第一拼块1121径向内侧端的周向边缘延伸，齿靴11211沿轴向朝相邻的第一拼块1121凸出，相邻第一拼块1121的齿靴11211之间具有间距，绝缘骨架12与齿靴11211在径向上抵接，在各环状齿的径向内侧端设置齿靴11211，以减小各环状齿的径向内侧端在轴向上的间距，减小齿部单元112径向内侧端的槽口，有利于减小各环状齿的齿槽力，有利于提升直线电机的推力性能，有利于提升直线电机初级1运行的稳定性和可靠性，并且，通过齿靴11211对绝缘骨架12进行径向限定位，有利于绝缘骨架12和绕组13的安装位置准确稳定，此外，由于本实施例的齿部单元112能够从径向外侧绕线，因而设置齿靴11211不会影响对绕线作业造成不利影响。

具体地，请参照图5及图6，第一拼块1121具有两种，两种第一拼块1121分别为拼块1121a和拼块1121b，拼块1121a位于齿部单元112的轴向端部，拼块1121b位于轴向两端的两个拼块1121a之间，沿轴向，拼块1121a的径向内侧端仅在一侧具有齿靴11211，拼块1121b的径向内侧端在两侧均具有齿靴11211。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，齿部单元还可以为其它分块方式，例如齿部单元由第三拼块和第四拼块拼接而成，第三拼块为整环的环状齿，第三拼块在径向内侧端具有嵌合槽，第四拼块呈条状，第四拼块嵌于各嵌合槽中，以实现第三拼块与第四拼块的连接，优选第四拼块设有两个以上，各第四拼块沿周向分布，当然，采用本实施例的第一拼块1121与第二拼块1122的设置有利于确保各环状齿之间的位置和姿态准确，有利于齿部单元112的结构形状规正，有利于保证直线电机的性能优良。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，齿部单元也可以为一体结构，整个齿部单元为一个零件，当然，这样齿部单元112的加工难度较大，本实施例的初级铁芯11采用拼块结构，有利于初级铁芯11生产简便，尤其是本实施例第一拼块1121和第二拼块1122的分块方式，使得第一拼块1121与第二拼块1122均由多块周向叠置的硅钢片组成，第一拼块1121与第二拼块1122的加工生产简便。

优选地，在本实用新型的其它实施例中，第一拼块1与第二弧形齿段的连接具有限定位结构，例如，第一弧形齿段的周向端面上具有定位凹槽，第二弧形弧段的周向端面上具有定位凸起，该定位凸起嵌于该定位凹槽中，当然，第一拼块与第二弧形齿段的限定位方式也可以参照现有技术的限定位方式进行具体设置，这里不再赘述。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，轭部单元也可以为一体结构的筒体，安装了绝缘骨架和绕组的齿部单元沿轴向装入轭部单元的筒内，轭部单元与齿部单元的固定例如可以是：在轭部单元的内筒壁上设置轴向延伸的限位条，并在环状齿的径向外侧壁上设置轴向贯通的限位槽，限位条嵌于限位槽中，环状齿的径向外侧壁与轭部单元的内筒壁胶粘连接；当然，本实施例中将轭部单元111设置为两个半筒体1111有利于降低轭部单元111的加工和安装难度，并且周向延伸的限定位槽1124与限定位凸起1112的配合更有利于承受轴向推力，有利于保证齿部单元112与轭部单元111固定连接稳定牢靠。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，绝缘骨架也可以一体注塑成型于齿部单元上，这样不用采用两个以上槽段拼接形成绝缘骨架。

本实施例中，第二拼块1122设有四个，各第二拼块1122对应的圆心角之和为60°，当然，在本实用新型的其它实施例中，第二拼块1122的数量也可以不为四个，例如第二拼块1122的数量为两个或三个，各第二拼块1122对应的圆心角之和也不一定为60°，优选各第二拼块1122对应的圆心角之和小于等于180°，也即相邻环状齿之间的各连接部分对应的圆心角之和小于等于180°，以尽量减少各环状齿之间的连接，尽量减少磁漏。

直线电机初级的装配方法实施例：

本实施例的直线电机初级的装配方法包括：第一步，将各第一拼块1121与各第二拼块1122拼接形成齿部单元112；第二步，在各间隔空间1123中分别放置两个槽段121，同一间隔空间1123中的两个槽段121拼接形成一个绝缘骨架12；第三步，在各绝缘骨架12的环形槽中绕制绕组13；第四步，将两个半筒体1111分别安装连接至各环状齿的径向外侧端，两个半筒体1111围成筒状的轭部单元111。绕组13的绕制难度较低，经济性较好。

直线电机实施例：

请参照图1及图2，本实施例的直线电机包括初级和次级2，初级采用前述的直线电机初级1，次级2包括次级铁芯21和多个永磁体22，次级铁芯21呈圆柱体状，永磁体22呈环状，永磁体22套于次级铁芯21上，各永磁体22沿次级铁芯21的轴向分布。

初级套于次级2上，次级2位于环状齿的环圈内。

由于采用前述的直线电机初级1，一方面，有利于降低初级绕组13的绕制难度，并且有利于提升槽满率，有利于提升直线电机的推力性能，另一方面，有利于减少磁漏，进一步有利于提升直线电机的推力性能。

可选择地，本实施例的直线电机可以为动圈式直线电机也可是动磁式直线电机。

自动化设备实施例：

本实施例的自动化设备为数控机床(图中未示出)，直线电机应用于数控机床的进给系统中，当然，在本实用新型的其它实施例中，自动化设备也可以是加工中心、自动化生产线等，尤其是自动化生产线上的驱动设备，直线电机用于驱动自动化生产线上的执行机构运动。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.直线电机初级，包括初级铁芯、绝缘骨架和绕组；

其特征在于：

所述初级铁芯包括齿部单元和轭部单元，所述齿部单元包括至少两个环状齿，各所述环状齿沿轴向分布，各所述环状齿的径向内侧端的部分位置与相邻环状齿的径向内侧端的部分位置固定连接，各所述环状齿的径向外侧端与所述轭部单元固定连接；

各所述环状齿之间具有间隔空间，所述绕组沿周向绕制于所述间隔空间内，所述绝缘骨架分隔于所述绕组与所述初级铁芯之间。

2.根据权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：

相邻的两个所述环状齿之间的连接部分对应的圆心角小于等于180°。

3.根据权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：

相邻的两个所述环状齿至少在周向分布的两处固定连接。

4.根据权利要求3所述的直线电机初级，其特征在于：

相邻的两个所述环状齿之间的各处连接部分对应的圆心角之和小于等于180°。

5.根据权利要求1至4任一项所述的直线电机初级，其特征在于：

所述齿部单元由至少两个拼块拼接而成。

6.根据权利要求1至4任一项所述的直线电机初级，其特征在于：

所述齿部单元包括第一拼块和第二拼块，所述第一拼块具有至少两个，所述第一拼块为第一弧形齿段，所述第二拼块具有至少两个第二弧形齿段，各所述第二弧形齿段沿轴向分布，各所述第二弧形齿段的径向内侧端与相邻的所述第二弧形齿段的径向内侧端固定连接，所述第一拼块与所述第二弧形齿段拼接成所述环状齿。

7.根据权利要求6所述的直线电机初级，其特征在于：

所述第一拼块的径向内侧端具有齿靴，所述齿靴沿所述第一拼块的径向内侧端的周向边缘延伸，所述齿靴沿轴向朝相邻的环状齿凸出，相邻的两个所述环状齿的齿靴之间具有间距。

8.根据权利要求6所述的直线电机初级，其特征在于：

所述第一拼块与所述第二弧形齿段胶粘连接。

9.根据权利要求6所述的直线电机初级，其特征在于：

所述第二拼块具有至少两个，各所述第二拼块沿周向分布，每一所述环状齿由至少两个所述第一拼块和至少两个所述第二弧形齿段拼接形成，同一所述环状齿中，各所述第一拼块与各所述第二弧形齿段交错分布。

10.根据权利要求6所述的直线电机初级，其特征在于：

所述第一拼块由多个沿周向分布的硅钢片叠置而成，和/或所述第二拼块由多个沿周向分布的硅钢片叠置而成。

11.根据权利要求1至4任一项所述的直线电机初级，其特征在于：

所述绝缘骨架由至少两个弧向延伸的槽段在所述间隔空间内拼接而成，所述绝缘骨架具有槽口朝向径向外侧的环形槽，所述绕组绕制于所述环形槽中。

12.直线电机，其特征在于：

包括如权利要求1至11任一项所述的直线电机初级。

13.自动化设备，其特征在于：

包括如权利要求12所述的直线电机。

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