CN215897559U - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种直线电机，其包括多段磁轨，多段所述磁轨依次拼接，且沿第一方向延伸；所述磁轨包括：电机背铁，于所述电机背铁上设置有按照海尔贝克阵列排布的多组电机磁钢组件，位于所述电机背铁的端部的所述电机磁钢组件中第一磁钢的长度小于位于所述电机背铁中部的电机磁钢组件中第一磁钢的长度；电机线圈，能够沿所述第一方向于所述磁轨上往复运动。本实用新型能够减少在拼接处的漏磁现象，减小电机推力波动的影响。

Description

一种直线电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种直线电机。

背景技术

直线电机又被称为线性马达、推杆马达，其原理可以看作将旋转电机沿径向切开，取其定子作为初级，动子作为次级，当绕组通入三相电流后，由原来的旋转运动变成了直线运动。相对于传统旋转电机，由于直线电机与工件台之间无机械传动环节，困此具有高速、高精度等特性，被广泛应用在高端数控领域。

如图1所示，传统永磁直线电机，随着运动行程的增长，多个磁轨1’采用拼接的方案构成更长的导轨，其中，单个磁轨1’为标准磁轨，其上设置有按照海尔贝克阵列排布的电机磁钢组件，在单个磁轨1’与下一个磁轨1’的拼接的端部的磁钢的一半会与本磁轨1’上的其他磁钢构成完整的磁回路，另一半与下一磁轨1’的其他磁钢构成磁回路，由于磁轨1’与磁轨1’之间拼接会存在缝隙，在磁路穿过缝隙时，会存在一定的漏磁现象，导致电机线圈2’的运行不稳定，对电机的推力波动影响较大。

因此，需要一种直线电机来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直线电机，能够减少在磁轨之间的拼接处的漏磁，减小电机推力波动的影响。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种直线电机，包括：

多段磁轨，多段所述磁轨依次拼接，且沿第一方向延伸；

所述磁轨包括：

电机背铁，于所述电机背铁上设置有按照海尔贝克阵列排布的多组电机磁钢组件，所述电机磁钢组件包括充磁方向竖直且互相相反的第一磁钢和第三磁钢，及充磁方向垂直于所述第一磁钢和所述第三磁钢的充磁方向的第二磁钢和第四磁钢，其中，位于所述电机背铁的端部的所述第一磁钢的长度小于位于所述电机背铁中部的所述第一磁钢的长度，所述第一磁钢和所述第三磁钢均为主磁钢；

电机线圈，能够沿所述第一方向于所述磁轨上往复运动。

进一步地，所述磁轨的拼接处到距离最近的所述电机背铁上的所述电机磁钢组件中第三磁钢中心线的距离为一个极距。

进一步地，所述电机背铁设置有两块，两块所述电机背铁平行间隔设置，两块所述电机背铁通过连接块连接；

于两块所述电机背铁相对的侧面上均设置有按照海尔贝克阵列排布的所述电机磁钢组件，其中，相对设置的所述电机磁钢组件的所述第一磁钢、第二磁钢、所述第三磁钢和第四磁钢一一对应设置，且相对的两块所述第一磁钢的充磁方向相同，相对的两块所述第二磁钢的充磁方向相反，相对的两块所述第三磁钢的充磁方向相同，相对的两块所述第四磁钢的充磁方向相同；

所述电机线圈插设在两块所述电机背铁之间，且能够沿所述第一方向于所述磁轨上往复运动。

进一步地，所述电机背铁上开设有第一定位孔，所述连接块上开设有与所述第一定位孔相对的第二定位孔，定位件设置在所述第一定位孔和所述第二定位孔中。

进一步地，所述第一定位孔沿所述第一方向于所述电机背铁上间隔开设多个，所述第二定位孔沿所述第一方向于所述连接块上间隔设置多个，且与所述第一定位孔一一对应设置。

进一步地，所述电机线圈包括相互连接的驱动部和连接部，所述驱动部插设在两块所述电机背铁之间，所述连接部位于所述磁轨的上方，所述连接部与执行部件连接。

进一步地，沿所述第一方向于所述连接块的上端面开设有沉槽，所述驱动部插设于所述沉槽中。

进一步地，所述电机背铁设置有一块，多段拼接的所述磁轨的所述电机背铁的设置结构为仅同一侧的一层，所述电机背铁的上端面设置有按照海尔贝克阵列排布的多组所述电机磁钢组件，所述电机线圈相邻设置于所述电机磁钢组件正上方。

进一步地，所述电机背铁上开设有第一安装孔，所述第一安装孔用于与其他装置连接。

进一步地，所述电机背铁的一端开设有定位销孔。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的一种直线电机，在电机背铁上设置多组按照海尔贝克阵列排布的电机磁钢组件，位于电机背铁端部的电机磁钢组件中第一磁钢的长度小于处于电机背铁中部的电机磁钢组件中第一磁钢的长度，通过缩短处于拼接处的第一磁钢的长度，减小其与下一磁轨的磁钢之间构成磁回路的长度，从而减少穿过拼接处的磁通量，进而减少在拼接处的漏磁现象，减小电机推力波动的影响。

附图说明

图1是现有技术中一种直线电机的示意图；

图2是实施例一中一种直线电机的示意图；

图3是实施例一中一种直线电机中按照海尔贝克阵列排布的电机磁钢组件的原理图；

图4是实施例一中一种直线电机的磁路图；

图5是实施例一中本直线电机与现有技术中的直线电机在拼接处的漏磁对比图；

图6是实施例一中本直线电机与现有技术中的直线电机的推力对比图；

图7是实施例二中一种直线电机的示意图；

图8是实施例二中一种直线电机中按照海尔贝克阵列排布的电机磁钢组件的原理图。

图中：

1’、磁轨；2’、电机线圈；

1、磁轨；11、电机背铁；111、第一定位孔；112、第一安装孔；113、定位销孔；12、连接块；13、第一磁钢；14、第二磁钢；15、第三磁钢；16、第四磁钢；2、电机线圈；21、驱动部；22、连接部。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

为了能够减少直线电机在磁轨之间的拼接处的漏磁，减小电机推力波动的影响，如图2-图6所示，本实用新型提供一种直线电机。本直线电机包括：多段磁轨1和电机线圈2。

如图2所示，磁轨1包括电机背铁11和设置于电机背铁11上按照海尔贝克阵列排布的多组电机磁钢组件，电机磁钢组件包括充磁方向竖直且互相相反的第一磁钢13和第三磁钢15，及充磁方向垂直于第一磁钢13和第三磁钢15的充磁方向的第二磁钢14和第四磁钢16，其中，位于电机背铁11的端部的第一磁钢13的长度小于位于电机背铁11中部的第一磁钢13的长度，其中，第一磁钢13为主磁钢；电机线圈2能够沿第一方向于多段磁轨1上往复运动。

两段磁轨1相邻端部即两段磁轨1拼接处的两块第一磁钢13的长度通过缩短，减小端部的第一磁钢13与其相邻的端部的第一磁钢13之间构成磁回路的长度，从而减少穿过拼接处的磁通量，进而减少在拼接处的漏磁现象，减小电机推力波动的影响。需要说明的是，两段磁轨1相邻端部即两段磁轨1拼接处的磁钢为相同极性的磁钢，本实用新型不做其他限定。进一步地，两段磁轨1端部即两端磁轨1拼接处的两块第一磁钢13的长度和等于位于磁轨1的电机背铁11中部的电机磁钢组件中第一磁钢13的长度；进一步地，两段磁轨1端部即两端磁轨1拼接处的两块第一磁钢13的长度等于位于磁轨1的电机背铁11中部的电机磁钢组件中第一磁钢13的长度的一半。

进一步地，电机磁钢组件包括按照海尔贝克阵列依次排布的第一磁钢13、第二磁钢14、第三磁钢15和第四磁钢16。在本实施例中，第一磁钢13为主磁钢，充磁方向为垂直向下，第二磁钢14为H磁钢，充磁方向为水平向右，第三磁钢15为主磁钢，充磁方向为垂直向上，第四磁钢16为H磁钢，充磁方向为水平向左。

进一步地，磁轨1的拼接处到距离最近的电机背铁11上的电机磁钢组件中第三磁钢15中心线的距离为一个极距。即位于拼接处的第一磁钢13的长度为位于电机背铁11中部的第一磁钢13长度的一半。如图4所示，使得每个单个磁轨1上的电机磁钢组件的两端处均能够构成完整的磁回路，电机的极距能保持不变，从而保持电机推力的稳定，减小电机推力波动对电机线圈2运行造成的影响。

进一步地，电机背铁11设置有两块，两块电机背铁11平行间隔设置，两块电机背铁11通过连接块12连接；于两块电机背铁11相对的侧面上均设置有按照海尔贝克阵列排布的电机磁钢组件，其中，相对设置的电机磁钢组件的第一磁钢13、第二磁钢14、第三磁钢15和第四磁钢16一一对应设置，且相对的两块第一磁钢13的充磁方向相同，相对的两块第二磁钢14的充磁方向相反，相对的两块第三磁钢15的充磁方向相同，相对的两块第四磁钢16的充磁方向相同，第一磁钢13与第三磁钢15的充磁方向相反，第二磁钢14和第四磁钢16的充磁方向相反；电机线圈2插设在两块电机背铁11之间，且能够沿第一方向于磁轨1上往复运动。通过上述设置，能够保证电机线圈2采用无铁芯结构，运行平稳。

进一步地，电机背铁11上开设有第一定位孔111，连接块12上开设有与第一定位孔111相对的第二定位孔，定位件设置在第一定位孔111和第二定位孔中。通过定位件将电机背铁11固定设置在连接块12上，在后续进行维修或者更换时，方便进行拆装。

进一步地，为了保证电机背铁11与连接块12连接的稳定性，在本实施例中，第一定位孔111沿第一方向于电机背铁11上间隔开设多个，第二定位孔沿第一方向于连接块12上间隔设置多个，且与第一定位孔111一一对应设置，多个定位件均对应穿设在第一定位孔111和第二定位孔中。

进一步地，电机线圈2包括相互连接的驱动部21和连接部22，驱动部21插设在两块电机背铁11之间，连接部22位于磁轨1的上方，连接部22与执行部件连接。具体地，在连接部22上开设有与执行部件连接的孔，通过上述设置，便于电机线圈2拖动执行部件。

进一步地，沿第一方向于连接块12的上端面开设有沉槽，驱动部21插设于沉槽中。通过在连接块12上开设沉槽，能够有效防止驱动部21与连接块12之间产生干涉，而且能够对驱动部21进行导向。

进一步地，电机背铁11上开设有第一安装孔112，第一安装孔112用于与其他装置连接。通过开设第一安装孔112，能够在本直线电机进行安装时，方便与外部的其他装置进行对接。

进一步地，电机背铁11的一端开设有定位销孔113。定位销孔113的作用是在外部其他装置上安装本直线电机时，用于起到定位的作用；同时，电机背铁11上单端设置的定位销孔113，除了安装定位作用外，在磁轨1拼接时也起到标记作用，磁轨1安装时带定位销孔113端和不带定位销孔113端相拼接，这样可以保证拼缝处两端的磁钢充磁方向一致。

在图5中，横坐标代表距离，纵坐标代表漏磁量，从图5中可以看到现有技术中的直线电机在拼接处的漏磁最大值达到了13.8mT，而本申请的直线电机在拼接处漏磁降低为0.22mT以下，漏磁降低了98％以上，漏磁降低明显。

在图6中，横坐标代表距离，纵坐标代表力，通过图6可以看到，本申请的直线电机的推力提高了8％左右，在不同磁钢厚度情况下，推力提高的百分比不一样，最大可以达到15％以上。另外，直线电机的电机线圈运动到电机背铁的端部时，由于端部效应的存在会导致推力波动的变化，因此一般直线电机运动中，端部会留有一定的行程余量，从而避免端部推力波动对运动精度的影响。图6所示，现有技术的直线电机端部受到端部效应影响的行程有16mm以上，而本申请的直线电机受端部效应影响的行程减少为7mm，在同样长度的磁轨情况下，本申请的直线电机的实际运动行程可以更长。

实施例二

如图7-图8所示，本实施例与实施例一的最大不同之处在于，本直线电机为有铁芯的平板直线电机，进一步地，电机背铁11设置有一块，多段拼接的磁轨1的电机背铁11的设置结构为仅同一侧的一层，电机背铁11的上端面设置有按照海尔贝克阵列排布的多组电机磁钢组件，电机线圈2相邻设置于电机磁钢组件正上方，电机磁钢组件的设计与实施例一中电机磁钢组件的单侧结构基本相同，在本实施例中，电机磁钢组件包括按照海尔贝克阵列依次周期排布的第一磁钢13、第二磁钢14、第三磁钢15和第四磁钢16，第一磁钢13为主磁钢，充磁方向为垂直向下，第二磁钢14为H磁钢，充磁方向为水平向左，第三磁钢15为主磁钢，充磁方向为垂直向上，第四磁钢16为H磁钢，充磁方向为水平向右。在其他实施例中，第一磁钢13的充磁方向也可以垂直向上，第三磁钢15的充磁方向垂直向下。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线电机，其特征在于，包括：

多段磁轨(1)，多段所述磁轨(1)依次拼接，且沿第一方向延伸；

所述磁轨(1)包括：

电机背铁(11)，于所述电机背铁(11)上设置有按照海尔贝克阵列排布的多组电机磁钢组件，所述电机磁钢组件包括充磁方向竖直且互相相反的第一磁钢(13)和第三磁钢(15)，及充磁方向垂直于所述第一磁钢(13)和所述第三磁钢(15)的充磁方向的第二磁钢(14)和第四磁钢(16)，其中，位于所述电机背铁(11)的端部的所述第一磁钢(13)的长度小于位于所述电机背铁(11)中部的所述第一磁钢(13)的长度，所述第一磁钢(13)和所述第三磁钢(15)均为主磁钢；

电机线圈(2)，能够沿所述第一方向于多段所述磁轨(1)上往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述磁轨(1)的拼接处到距离最近的所述电机背铁(11)上的所述电机磁钢组件中所述第三磁钢(15)的中心线的距离为一个极距。

3.根据权利要求2所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机背铁(11)设置有两块，两块所述电机背铁(11)平行间隔设置，两块所述电机背铁(11)通过连接块(12)连接；

于两块所述电机背铁(11)相对的侧面上均设置有按照海尔贝克阵列排布的所述电机磁钢组件，其中，相对设置的所述电机磁钢组件的所述第一磁钢(13)、所述第二磁钢(14)、所述第三磁钢(15)和所述第四磁钢(16)一一对应设置，且相对的两块所述第一磁钢(13)的充磁方向相同，相对的两块所述第二磁钢(14)的充磁方向相反，相对的两块所述第三磁钢(15)的充磁方向相同，相对的两块所述第四磁钢(16)的充磁方向相同；

所述电机线圈(2)插设在两块所述电机背铁(11)之间，且能够沿所述第一方向于所述磁轨(1)上往复运动。

4.根据权利要求3所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机背铁(11)上开设有第一定位孔(111)，所述连接块(12)上开设有与所述第一定位孔(111)相对的第二定位孔，定位件设置在所述第一定位孔(111)和所述第二定位孔中。

5.根据权利要求4所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定位孔(111)沿所述第一方向于所述电机背铁(11)上间隔开设多个，所述第二定位孔沿所述第一方向于所述连接块(12)上间隔设置多个，且与所述第一定位孔(111)一一对应设置。

6.根据权利要求3所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机线圈(2)包括相互连接的驱动部(21)和连接部(22)，所述驱动部(21)插设在两块所述电机背铁(11)之间，所述连接部(22)位于所述磁轨(1)的上方，所述连接部(22)与执行部件连接。

7.根据权利要求6所述的一种直线电机，其特征在于，沿所述第一方向于所述连接块(12)的上端面开设有沉槽，所述驱动部(21)插设于所述沉槽中。

8.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机背铁(11)设置有一块，多段拼接的所述磁轨(1)的所述电机背铁(11)的设置结构为仅同一侧的一层，所述电机背铁(11)的上端面设置有按照海尔贝克阵列排布的多组所述电机磁钢组件，所述电机线圈(2)相邻设置于所述电机磁钢组件正上方。

9.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机背铁(11)上开设有第一安装孔(112)，所述第一安装孔(112)用于与其他装置连接。

10.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述电机背铁(11)的一端开设有定位销孔(113)。

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