CN219554758U - 直线电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机技术领域，公开了一种直线电机，包括磁轨和本体，磁轨包括相对间隔设置的第一永磁体及第二永磁体，本体包括线圈部及顶盖，线圈部间隔设置于第一永磁体和第二永磁体之间，顶盖的底部连接于线圈部的顶部，顶盖内部开设有气流通道，气流通道内间隔设置有若干鳍片，且若干鳍片能够将顶盖的热量传递至气流通道中，压缩气体进入气流通道后带走顶盖内壁及鳍片上的热量，之后流向线圈部及磁轨中，对其进行进一步冷却。通过在顶盖内部设置气流通道且在气流通道中设置若干鳍片，在直线电机整体体积不变的前提下提高了顶盖的换热面积，从而提高了顶盖的散热效率，提高了直线电机整体的散热效率，进而使得直线电机获得了更高的推力密度。

Description

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

电机主要包括旋转电机及直线电机，目前在芯片半导体、光学、新能源等行业的产品生产与检测等环节中，对生产设备的定位精度、响应速度及极加减速的要求越来越高，即带来了更高推力更高定位精度电机的需求，而直线电机由于不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，且直线电机的线圈部与磁体之间始终保持不接触，因而使得直线电机系统本身的结构大为简化，重量和体积大大下降、定位精度高且灵敏度高，比之旋转电机应用更加广泛。

直线电机属于零传动系统，直接产生高速运动，与旋转电机相比，更容易产生热量，发热造成的推力降低、磁轨退磁及灵敏度降低等问题制约了直线电机的发展，因此需要开发冷却方式以降低直线电机的工作温度，在现有技术中常用的冷却方式为吹气冷却，如在直线电机中安装风扇或散热板，将冷空气吹至线圈表面，但该方法显著增大了直线电机的整体体积，需要在生产设备中占用更大的空间，反而可能会减小直线电机的推力密度。

因此，亟需一种装置解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够在整体体积不变的情况下扩大散热面积、提高散热效率及推力密度的直线电机。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

直线电机，包括：

磁轨，所述磁轨包括相对间隔设置的第一永磁体及第二永磁体；

本体，所述本体包括线圈部及顶盖，所述线圈部间隔地设置于所述第一永磁体和所述第二永磁体之间，所述顶盖的底部连接于所述线圈部的顶部，所述顶盖内部开设有气流通道，气体经所述气流通道流向所述线圈部以及所述磁轨，所述气流通道内间隔设置有若干鳍片，且若干所述鳍片能传导所述线圈部的热量于所述气流通道内。

作为优选地，若干所述鳍片沿第一方向间隔排布，相邻两个所述鳍片之间形成分流通道，所述第一方向与气体流通方向相垂直。

作为优选地，若干所述鳍片成组设置，多组所述鳍片沿气体流通方向间隔设置。

作为优选地，所述顶盖的底部开设有若干缝隙，所述气流通道中的气体经若干所述缝隙流向所述线圈部和所述磁轨。

作为优选地，若干所述缝隙对应连通于多组所述鳍片之间形成的间隙。

作为优选地，所述顶盖包括上顶盖和下顶盖，所述下顶盖的底部连接于所述线圈部的顶部，所述上顶盖的底部连接于所述下顶盖的顶部，所述上顶盖中开设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述下顶盖的上端面贴合形成所述气流通道。

作为优选地，若干所述鳍片均连接于所述下顶盖；或者，若干所述鳍片均连接于所述上顶盖和所述下顶盖。

作为优选地，所述上顶盖开设有连通于所述气流通道的分流腔室，气体进入所述分流腔室后能够流向每个所述分流通道。

作为优选地，所述上顶盖开设有至少一个进气口，所述进气口连通于所述分流腔室。

作为优选地，所述鳍片包括第一鳍片和第二鳍片，所述第一鳍片设置于所述下顶盖的顶部，所述第二鳍片设置于所述下顶盖的侧部。

有益效果：本实用新型提供的直线电机包括磁轨和本体，磁轨包括相对间隔设置的第一永磁体及第二永磁体，本体包括线圈部及顶盖，线圈部间隔设置于第一永磁体和第二永磁体之间，顶盖的底部连接于线圈部的顶部，顶盖内部开设有气流通道，气流通道内间隔设置有若干鳍片，且若干鳍片能够将顶盖的热量传递至气流通道中，气体进入气流通道后带走顶盖内壁及鳍片上的热量，之后流向线圈部及磁轨中，进一步吸取热量。通过在顶盖内部设置气流通道且在气流通道中设置若干鳍片，在直线电机整体体积不变的前提下提高了顶盖的换热面积，从而提高了顶盖的散热效率，提高了直线电机整体的散热效率，进而使得直线电机获得了更高的推力密度。

附图说明

图1是本实用新型提供的直线电机的结构示意图；

图2是本实用新型提供的直线电机的分解示意图；

图3是本实用新型提供的下顶盖的结构示意图；

图4是本实用新型提供的上顶盖的结构示意图。

图中：

1、本体；10、顶盖；11、线圈部；12、上顶盖；121、第一凹槽；122、分流腔室；123、进气口；13、下顶盖；131、缝隙；14、第一鳍片；15、第二鳍片；

2、磁轨；21、第一背板；22、第二背板；23、连接板；24、第一永磁体；25、第二永磁体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。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结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实用新型提供了一种直线电机，如图1-图4所示，该直线电机包括本体1和磁轨2，其中本体1包括线圈部11和顶盖10，顶盖10的底部连接于线圈部11的顶部，另外，磁轨2包括第一背板21、第二背板22、连接板23、第一永磁体24以及第二永磁体25，第一背板21与第二背板22相对间隔设置，连接板23连接于第一背板21与第二背板22之间，第一永磁体24和第二永磁体25分别安装于第一背板21和第二背板22上，并且线圈部11间隔设置于第一永磁体24和第二永磁体25之间，通过上述设置，第一永磁体24和第二永磁体25之间产生磁场，工作过程中向线圈部11中通入电流，控制电流方向垂直于磁力线，使得线圈部11产生向左或向右的力，进而使得整个本体1向左或向右移动，实现直线电机的直线驱动，组成了完整的直线电机执行机构。

优选地，线圈部11由线圈和环氧树脂制作而成，在直线电机工作过程中产生热量。

进一步地，在顶盖10内部开设有气流通道，在气流通道内间隔设置有若干鳍片，在直线电机工作过程中，线圈部11产生大量热量，由于线圈部11设置于磁轨2之间，且线圈部11的顶部连接于顶盖10的底部，因此工作过程中磁轨2及顶盖10温度较高，顶盖10将热量传递至鳍片上，使得热量快速集中在气流通道内，此时通过向气流通道中通入压缩气体，压缩气体在通过气流通道后能够快速带走鳍片上、顶盖10内壁上以及气流通道内的热量，流出气流通道后流向线圈部11以及磁轨2，在此过程中气流进一步地冷却了磁轨2和线圈部11。通过在顶盖10内部设置气流通道以及若干鳍片，在直线电机体积不变的情况下增加了顶盖10的换热面积，由于顶盖10具有较高的换热效率，承担了直线电机相当一部分的散热功率，因此提高顶盖10的换热面积的同时也提高了直线电机整体的换热效率。

示例性地，为实现压缩气体流出气流通道后能流向磁轨2以及线圈部11，在顶盖10的底部开设有若干个缝隙131，气流通道中的压缩气体通过缝隙131流出后流向线圈部11及磁轨2，对其进行进一步的冷却。

在本实施例中，如图3所示，设定与气体流通方向相垂直的方向为第一方向，若干个鳍片沿第一方向间隔排布，相邻两个鳍片之间均形成分流通道，通过沿第一方向设置鳍片，以保证压缩气体能够在每个分流通道之中流通，确保每个鳍片均能够充分发挥换热功能。

进一步地，若干个鳍片成组设置，多组鳍片沿气体流通方向间隔设置，相邻两组鳍片之间形成间隙，且与顶盖10底部设置的若干个缝隙131一一对应连通，使得每个分流通道中的压缩气体在进入到间隙后均能够通过缝隙131流出，进而流向线圈部11表面及磁轨2表面，进一步提高了直线电机的换热效率。

优选地，若干个鳍片均匀设置，以使压缩气体能够均匀的分散至每个分流通道中。

优选地，顶盖10和若干个鳍片均由金属导热材料制作而成，以确保其具有较为优良的导热性能。

可选地，上述顶盖10包括上顶盖12以及下顶盖13，具体地，下顶盖13的底部连接于线圈部11的顶部，上顶盖12的底部连接于下顶盖13的顶部，线圈部11产生的热量能够通过下顶盖13传递至上顶盖12，通过上述双层顶盖结构设计降低了后续内部风道的加工难度及加工成本。

可以理解的是，上述一一对应连通于每组鳍片间隙的缝隙131设置于下顶盖13的底部，以使压缩气体能够流向线圈部11及磁轨2，从而对其进行进一步的冷却。

可选地，下顶盖13与线圈部11、上顶盖12之间的连接方式可以为粘接、螺栓连接等，以保证下顶盖13的连接强度，使用便捷高效。

示例性地，如图4所示，在上顶盖12中开设有第一凹槽121，同时第一凹槽121与下顶盖13的上端面贴合形成了上述气流通道，具体地，由于下顶盖13直接连接于线圈部11，将设置在气流通道中的鳍片均连接在下顶盖13的上端面，以提高线圈部11产生的热量传递至各鳍片的速度，从而提高顶盖10的换热效率。

在其他实施例中，还可以将鳍片同时连接于上顶盖12及下顶盖13，使得上顶盖12及下顶盖13中的热量均能够分散传递至各鳍片上，进而优化顶盖10的换热效果。

进一步地，在上顶盖12中开设有进气口123，进气口123连通于气流通道，压缩气体能够通过进气口123进入到气流通道中，从而带走气流通道、鳍片、上顶盖12内壁及下顶盖13内壁的热量。

可选地，可以在上顶盖12开设多个进气口123，并且使多个进气口123均连通于气流通道，进而提高气流通道中单位时间内压缩气体的流通量，进而能够快速带走气流通道内的热量，并且有效对线圈部11和磁轨2进行散热，进一步提高了上顶盖12及下顶盖13的换热效率。

可以理解的是，如图4所示，多个进气口123开设于上顶盖12沿鳍片设置的方向上的同一侧或相对的两侧，以使压缩气体的流通方向与若干个鳍片的设置方向平行，便于压缩气体在每个分流通道之中流通。

在其他实施例中，还可以在下顶盖13开设进气口123，进气口123连通于气流通道，压缩气体同样能够通过进气口123进入到气流通道中。

在本实施例中，上顶盖12中还开设有分流腔室122，分流腔室122连通于进气口123及分流通道，压缩气体通过进气口123进入到分流腔室122中，在分流腔室122的作用下，压缩气体能够进入每一个分流通道中，防止最端部的一组鳍片抵接于第一凹槽121的内壁，导致压缩气体通过进气口123只能流入部分分流通道中，无法分流至每一个分流通道中的情况出现。

优选地，当若干个进气口123相对设置时，适应性的在上顶盖12对应的相对两侧各开设一个分流腔室122，使每个分流腔室122均连通于气流通道，从而从不同进气口123通入的压缩气体均能够在分流腔室122的作用下进入到每个分流通道。

进一步地，由于线圈部11的形状通常为规则的立方体，因此可以将下顶盖13适应性地设置为倒U型，此时下顶盖13的下端面呈现出倒U型，通过将倒U型下端面的内壁抵接于线圈部11的上端面及部分侧壁，不仅能够提高下顶盖13与线圈部11的连接稳固性，同时能够扩大下顶盖13与线圈部11的接触面积，提高线圈部11传向下顶盖13的导热量及导热效率。

优选地，同样适配性地将上顶盖12设置为倒U型，使得上顶盖12底部的装配面呈现为倒U型，以使上顶盖12的装配面能够完全包裹住下顶盖13顶端的装配面，此时通过进一步地将下顶盖13顶端的装配面设置为台阶状，第一凹槽121与下顶盖13顶端的装配面贴合，则形成了倒U型的气流通道，通过将气流通道设置为倒U型，扩大了压缩空气在气流通道中的流通空间，同时增加了鳍片的设置面积，使得下顶盖13装配面的顶部及侧部均能与压缩气体直接接触，进一步提高了换热效率。

进一步地，上述鳍片包括设置在不同位置的第一鳍片14与第二鳍片15，其中第一鳍片14间隔设置于下顶盖13台阶状的装配面的顶部，扩大了下顶盖13台阶状的装配面的顶部散热面积，第二鳍片15间隔设置于下顶盖13台阶状的装配面的侧部，扩大了下顶盖13台阶状的装配面的侧部散热面积，下顶盖13的热量能够均匀传递至若干个第一鳍片14及若干个第二鳍片15，装配面的顶部通过第一鳍片14散热至气流通道，装配面的侧部通过第二鳍片15散热至气流通道，进而提高了下顶盖13的散热效率。

优选地，若干个第一鳍片14成组设置，每组第一鳍片14之间的间隙一一对应连通于设置于下顶盖13底部的缝隙131，使得相邻两个第一鳍片14形成的分流通道中的压缩气体在进入到间隙后均能够通过缝隙131流出，进而流向线圈部11表面及磁轨2表面。

同样地，若干个第二鳍片15成组设置，每组第二鳍片15之间的间隙一一对应连通于设置于下顶盖13底部的缝隙131，使得相邻两个第二鳍片15形成的分流通道中的压缩气体在进入到间隙后均能够通过缝隙131流出，进而流向线圈部11表面及磁轨2表面。

本实用新型提供的直线电机，在运行过程中线圈部11产生热量，热量传递至磁轨2以及下顶盖13、上顶盖12，其中上顶盖12及下顶盖13具有优良的导热性能，承担了直线电机相当一部分的散热功率，为进一步发挥上顶盖12及下顶盖13的散热功能，在上顶盖12及下顶盖13之间设置气流通道，并且通过气流通道中设置的若干个鳍片增加换热面积，同时能够将热量快速集中在气流通道内，进而提高直线电机整体的换热效率。直线电机工作过程中，使压缩气体通过上顶盖12上设置的进气口123通入到分流腔室122内，经分流腔室122将其引入到每个分流通道中，利用压缩气体快速带走鳍片上、气流通道内壁以及气流通道内的热量，在流经每组鳍片间隙时，压缩气体通过下顶盖13底部设置的缝隙131流向磁轨2以及线圈部11表面，能够进一步冷却磁轨2以及线圈部11，在直线电机整体体积不变的情况下，扩大了散热面积，进一步增强了直线电机的散热效率，降低了其工作温度，提高了其推力密度，解决了直线电机工作过程中由于线圈部11产生的热量无法及时传导出去造成的推力降低、磁轨2退磁及灵敏度降低等问题。

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，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。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.直线电机，其特征在于，包括：

磁轨(2)，所述磁轨(2)包括相对间隔设置的第一永磁体(24)及第二永磁体(25)；

本体(1)，所述本体(1)包括线圈部(11)及顶盖(10)，所述线圈部(11)间隔地设置于所述第一永磁体(24)和所述第二永磁体(25)之间，所述顶盖(10)的底部连接于所述线圈部(11)的顶部，所述顶盖(10)内部开设有气流通道，气体经所述气流通道流向所述线圈部(11)以及所述磁轨(2)，所述气流通道内间隔设置有若干鳍片，且若干所述鳍片能传导所述线圈部(11)的热量于所述气流通道内。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，若干所述鳍片沿第一方向间隔排布，相邻两个所述鳍片之间形成分流通道，所述第一方向与气体流通方向相垂直。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，若干所述鳍片成组设置，多组所述鳍片沿气体流通方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，所述顶盖(10)的底部开设有若干缝隙(131)，所述气流通道中的气体经若干所述缝隙(131)流向所述线圈部(11)和所述磁轨(2)。

5.根据权利要求4所述的直线电机，其特征在于，若干所述缝隙(131)对应连通于多组所述鳍片之间形成的间隙。

6.根据权利要求2-5任一所述的直线电机，其特征在于，所述顶盖(10)包括上顶盖(12)和下顶盖(13)，所述下顶盖(13)的底部连接于所述线圈部(11)的顶部，所述上顶盖(12)的底部连接于所述下顶盖(13)的顶部，所述上顶盖(12)中开设有第一凹槽(121)，所述第一凹槽(121)与所述下顶盖(13)的上端面贴合形成所述气流通道。

7.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，若干所述鳍片均连接于所述下顶盖(13)；

或者，若干所述鳍片均连接于所述上顶盖(12)和所述下顶盖(13)。

8.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述上顶盖(12)开设有连通于所述气流通道的分流腔室(122)，气体进入所述分流腔室(122)后能够流向每个所述分流通道。

9.根据权利要求8所述的直线电机，其特征在于，所述上顶盖(12)开设有至少一个进气口(123)，所述进气口(123)连通于所述分流腔室(122)。

10.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述鳍片包括第一鳍片(14)和第二鳍片(15)，所述第一鳍片(14)设置于所述下顶盖(13)的顶部，所述第二鳍片(15)设置于所述下顶盖(13)的侧部。