CN215498700U - 单自由度运动电机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单自由度运动电机装置，包括具有空腔的壳体、直线音圈电机、运动平台，所述直线音圈电机设于所述空腔的底部；所述直线音圈电机包括定子左盖、定子右盖、定子下盖、定子侧盖、动子骨架、定子铁芯，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖和两个所述定子侧盖围设成具有容纳部的所述直线音圈电机外壳，所述动子骨架设于所述容纳部内，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖朝向所述动子骨架一侧分别设有磁钢；所述运动平台设于所述空腔的顶部，与所述动子骨架固定连接；所述输出轴与所述运动平台固定连接。本实用新型将新型直线音圈电机运用在上述装置，使其在不增加体积的情况下实现更大的推力。

Description

单自由度运动电机装置

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别是涉及一种单自由度运动电机装置。

背景技术

单自由度直线运动电机装置运用广泛，机械结构中存在很多单自由度直线运动电机装置，而音圈电机作为一种优秀的直线运动电机，经常被应用到单自由度运动电机装置中。音圈电机是一种动圈式直线直流电机的一种，是根据洛伦兹力原理制造的一种直接驱动电机，具有结构简单、体积小、响应快、控制方便、精度高等优点。音圈电机由于易于实现高速度、高精度、高响应的精密直线运动，主要用于镜头调焦、硬盘磁头定位、光刻机精密定位等精确定位伺服系统。近年来，在音圈电机在电子装备、半导体装备等工业自动化领域需求不断增加，对音圈电机的要求也越来越高。

传统音圈电机由于设计不够合理，对于方形或矩形音圈电机的传统结构，无论是长动圈还是短动圈，都只有二面的线圈位于工作气隙中，往往出力不足或者导致电机装置体积过大。

鉴于此，亟需一种新的单自由度运动电机装置来解决上述问题。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种单自由度运动电机装置，以达到装置推力更大、体积更小的目的。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种单自由度运动电机装置，包括具有空腔的壳体、直线音圈电机、运动平台，

所述直线音圈电机设于所述空腔的底部；

所述直线音圈电机包括定子左盖、定子右盖、定子下盖、定子侧盖、动子骨架、定子铁芯，所述定子左盖和所述定子右盖相对设置，所述定子下盖分别与所述定子左盖、定子右盖垂直设置，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖和两个所述定子侧盖围设成具有容纳部的所述直线音圈电机外壳，所述动子骨架设于所述容纳部内，所述动子骨架沿所述定子左盖、定子右盖的长度方向为中空结构，所述定子铁芯贯穿所述中空结构设置，所述动子骨架可沿所述定子铁芯的长度方向运动，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖朝向所述动子骨架一侧分别设有磁钢；

所述运动平台设于所述空腔的顶部，与所述动子骨架固定连接；

所述壳体一端设有一通孔，所述运动平台靠近所述通孔一端设有贯穿所述通孔的输出轴，所述输出轴与所述运动平台固定连接；

所述动子骨架推动所述运动平台和所述输出轴进行直线运动。

优选地，所述运动平台上设有滑块，所述滑块与所述运动平台固定连接。

优选地，所述壳体设有导轨，所述滑块套设于所述导轨上，所述滑块可沿所述导轨滑动。

优选地，所述导轨的两端分别设有第一限位块和第二限位块。

优选地，所述动子骨架上套设有线圈绕组，所述线圈绕组与所述磁钢间有气隙，所述线圈绕组通电时，通过改变电流的方向和大小，所述线圈绕组受到磁场的作用进行左右往复直线运动，带动所述动子骨架、所述运动平台和所述输出轴进行左右往复直线运动。

优选地，所述运动平台还设有第一定位槽，所述第一定位槽上设有直线光栅尺，所述壳体对应所述直线光栅尺的位置设有光栅读数头，所述光栅读数头通过读数头工装安装于所述空腔内。

优选地，所述单自由度运动电机装置还包括控制主板，所述线圈绕组、光栅读数头与所述控制主板电连接，所述控制主板通过导线接收所述光栅读数头的反馈信号，控制所述直线音圈电机的直线推力和运动位置。

优选地，所述磁钢朝向所述动子骨架一侧的磁极相同。

优选地，所述壳体对应所述直线音圈电机和所述导轨位置设有第二定位槽和第三定位槽，所述直线音圈电机和所述导轨靠定位螺钉分别固定在所述第二、第三定位槽上。

优选地，所述壳体为方形，所述直线音圈电机为方形。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种单自由度运动电机装置，运用了一种新型的直线音圈电机，在不改变整个直线音圈电机厚度和动子的尺寸的条件下，线圈绕组的三面均受到磁场的作用而产生推力，与传统同等尺寸的音圈电机相比能够达到其1.3倍的推力，达到体积小、推力大的工业要求。并且磁场的效果更好，无多余漏磁现象。

附图说明

图1为本实用新型的单自由度运动电机装置结构示意图；

图2为本实用新型的运动平台和动子骨架结构示意图；

图3为图2运动平台和动子骨架的俯视图；

图4为图2沿A-A向的剖视图；

图5为本实用新型的直线音圈电机的正视图；

图6为本实用新型的直线音圈电机的右视图；

图7为图5沿B-B向的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

在下文中，将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本实用新型的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

在本文中描述的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本实用新型的实施例并且预期并不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”和其衍生词并无意图受到前文的技术领域、背景技术、实用新型内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

请一并参见图1至图7，为本实用新型实施例的单自由度运动电机装置的结构示意图。所述单自由度运动电机装置为单自由度直线运动装置，包括具有空腔的方形壳体10、直线音圈电机20、运动平台30。直线音圈电机20设于壳体10空腔底部的第二定位槽内；运动平台30设于壳体10空腔顶部，与直线音圈电机20的动子骨架22固定连接，具体地，运动平台30和动子骨架22上分别设有定位孔，运动平台30和动子骨架22的定位孔对应进行高精度的配合定位，通过两颗定位螺丝进行固定；壳体10对应运动平台30的位置一端设有一通孔11，运动平台30靠近通孔11一端设有输出轴40，输出轴40贯穿安装在通孔11上；动子骨架22推动运动平台30和输出轴40进行直线运动。

进一步地，请参见图5至图7，直线音圈电机20呈方形，包括：具有容纳部的直线音圈电机外壳21、置于容纳部内的动子骨架22和定子铁芯23，以及磁钢24。直线音圈电机外壳21包括定子左盖211、定子右盖212、定子下盖213、定子侧盖214；其中，定子左盖211和定子右盖212相对设置，定子下盖213分别与定子左盖211、定子右盖212垂直设置；定子左盖211、定子右盖212、定子下盖213以及两个定子侧盖214围设成具有容纳部的直线音圈电机外壳21。动子骨架22设于容纳部内，动子骨架22沿定子左盖211、定子右盖212长度方向为中空结构，定子铁芯23贯穿所述中空结构设置，动子骨架22可沿定子铁芯23的长度方向运动。其中，定子左盖211、定子右盖212、定子下盖213朝向动子骨架22一侧分别设有磁钢24，优选地，磁钢24朝向动子骨架22一侧的磁极相同。进一步地，动子骨架22上套设有线圈绕组，线圈绕组与磁钢24间有气隙，线圈绕组通电时，通过改变电流的方向和大小，线圈绕组受到磁场的作用进行左右往复直线运动，带动动子骨架22、运动平台30和输出轴40进行左右往复直线运动。该设置方式能够提供固定的磁路通道，使整个线圈绕组能充分落于磁场阵中，提高电磁出力，避免只有两侧线圈绕组位于磁通。在本实施例中，当给线圈绕组通电时，线圈绕组的三面均受到恒定磁场的励磁作用，通电的线圈绕组在磁场的作用下，会产生电磁推力的效果。通过上述的布局方式，直线音圈电机20的电磁推力能够增加到传统矩形音圈的1.3倍。

进一步地，请参见图1至图4，运动平台30上设有滑块50，滑块50依靠四颗定位螺丝与运动平台30固定连接。壳体10上设有第三定位槽，第三定位槽上设有导轨60，滑块50套设于导轨60上，滑块50可沿导轨60滑动，进一步限制滑块50和运动平台30进行水平直线运动。具体地，导轨60两端分别设有第一限位块61和第二限位块62，用于限制滑块50和运动平台30的运动路径。

进一步地，运动平台30还设有第一定位槽，第一定位槽上设有直线光栅尺70。壳体10对应直线光栅尺70的位置设有光栅读数头80，光栅读数头80通过读数头工装90安装在壳体10的空腔内，用于读取运动平台的直线运动位移量。通过设置上述光栅，能实时监控直线音圈电机20和运动平台30的直线运动位移量。本实施例的单自由度运动电机装置还包括控制主板，线圈绕组、光栅读数头80与控制主板电连接，控制主板通过导线接收所述光栅读数头80的反馈信号，实现位移闭环控制，控制直线音圈电机20的直线推力和运动位置。

本实施例的单自由度运动电机装置工作原理如下：当线圈绕组通电时，线圈绕组带动动子骨架22和运动平台30运动，从而带动输出轴40和滑块50运动，通过改变电流方向使输出轴40进行往复直线运动。当线圈绕组通以正向直流电时，线圈绕组的受到整体向右的电磁力作用，线圈绕组在直线音圈电机的外壳21容纳部中作向右线性运动从而带动动子骨架22、运动平台30和输出轴40一起运动；当线圈绕组通以反向直流电时，线圈绕组受到整体向左的电磁力作用，线圈绕组在直线音圈电机的外壳21容纳部中作向左线性运动从而带动动子骨架22、运动平台30和输出轴40一起运动。通过导轨60和滑块50的设置，进一步限制动子骨架22、运动平台30和输出轴40进行直线运动。并且通过直线光栅尺70和光栅读数头80形成的反馈信号传输至控制主板，控制主板通过改变电流的大小和方向控制直线音圈电机20的位移。

本实用新型提供了一种单自由度运动电机装置，在单自由度运动电机装置里运用了一种新型的直线音圈电机，在不改变整个直线音圈电机厚度和动子的尺寸的条件下，线圈绕组的三面均受到磁场的作用而产生推力，与传统同等尺寸的音圈电机相比能够达到其1.3倍的推力，达到体积小、推力大的工业要求。并且磁场的效果更好，无多余漏磁现象。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种单自由度运动电机装置，包括具有空腔的壳体、直线音圈电机、运动平台，其特征在于，

所述直线音圈电机设于所述空腔的底部；

所述直线音圈电机包括定子左盖、定子右盖、定子下盖、定子侧盖、动子骨架、定子铁芯，所述定子左盖和所述定子右盖相对设置，所述定子下盖分别与所述定子左盖、定子右盖垂直设置，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖和两个所述定子侧盖围设成具有容纳部的所述直线音圈电机外壳，所述动子骨架设于所述容纳部内，所述动子骨架沿所述定子左盖、定子右盖的长度方向为中空结构，所述定子铁芯贯穿所述中空结构设置，所述动子骨架可沿所述定子铁芯的长度方向运动，所述定子左盖、定子右盖、定子下盖朝向所述动子骨架一侧分别设有磁钢；

所述运动平台设于所述空腔的顶部，与所述动子骨架固定连接；

所述壳体一端设有一通孔，所述运动平台靠近所述通孔一端设有贯穿所述通孔的输出轴，所述输出轴与所述运动平台固定连接；

所述动子骨架推动所述运动平台和所述输出轴进行直线运动。

2.根据权利要求1所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述运动平台上设有滑块，所述滑块与所述运动平台固定连接。

3.根据权利要求2所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述壳体设有导轨，所述滑块套设于所述导轨上，所述滑块可沿所述导轨滑动。

4.根据权利要求3所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述导轨的两端分别设有第一限位块和第二限位块。

5.根据权利要求1所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述动子骨架上套设有线圈绕组，所述线圈绕组与所述磁钢间有气隙，所述线圈绕组通电时，通过改变电流的方向和大小，所述线圈绕组受到磁场的作用进行左右往复直线运动，带动所述动子骨架、所述运动平台和所述输出轴进行左右往复直线运动。

6.根据权利要求5所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述运动平台还设有第一定位槽，所述第一定位槽上设有直线光栅尺，所述壳体对应所述直线光栅尺的位置设有光栅读数头，所述光栅读数头通过读数头工装安装于所述空腔内。

7.根据权利要求6所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述单自由度运动电机装置还包括控制主板，所述线圈绕组、光栅读数头与所述控制主板电连接，所述控制主板通过导线接收所述光栅读数头的反馈信号，控制所述直线音圈电机的直线推力和运动位置。

8.根据权利要求1所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述磁钢朝向所述动子骨架一侧的磁极相同。

9.根据权利要求3所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述壳体对应所述直线音圈电机和所述导轨位置设有第二定位槽和第三定位槽，所述直线音圈电机和所述导轨靠定位螺钉分别固定在所述第二、第三定位槽上。

10.根据权利要求1所述的单自由度运动电机装置，其特征在于，所述壳体为方形，所述直线音圈电机为方形。

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