高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构的制作方法
【专利摘要】高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，涉及一种直线运动机构，用以实现直线运动系统高效、平稳运行。线圈一至三同轴且从左至右设置，线圈二与一反向串联，线圈二与三正向串联，三个线圈均套装在机壳内并与机壳间隙配合；径向充磁永磁体一至三由左至右设置在三个线圈内部，且轴向充磁永磁体一设置在径向充磁永磁体一、二之间，轴向充磁永磁体二设置在径向充磁永磁体二、三之间，三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体固定套装在动子轴上，动子轴的左端通过直线滑动轴承一与左端盖配合，动子轴的右端通过直线滑动轴承二与右端盖配合，左、右端盖与机壳的左、右端可拆卸连接。本发明用于直线运动系统中，用以实现直线运动系统的高效、平稳运行。
【专利说明】高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直线运动机构，属于机电传动【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现有直线运动机构通常采用旋转电机与滚珠丝杠相配合的方案，其优点是旋转电机的设计与制造工艺相对成熟，丝杠系统也有现成的产品，因而系统实现方便，成本较低。然而，由于机械传动链的引入，系统存在卡死、崩齿、间隙和滞回等现象，导致系统的可靠性和安全性降低，控制精度变差。为此，国内外都致力于新型直线运动机构的研究，其主流趋势是采用直线电机进行直接驱动。对于圆筒型直线运动结构，目前的直线电机多采用有铁心的齿槽结构，其不足之处在于，电机的铁心损耗较大，且存在较大的齿槽定位力，不适于在高效率和低推力脉动的直线运动系统中应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，用以实现直线运动系统的高效、平稳运行。
[0004]实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构包括定子组件和动子组件，所述的定子组件包括机壳、直线滑动轴承一、直线滑动轴承二、端盖和线圈，所述的端盖数量为两个，分别是左端盖和右端盖；所述的线圈数量为三个，分别是线圈一、线圈二和线圈三；所述的动子组件包括动子轴、径向充磁永磁体和轴向充磁永磁体，所述的径向充磁永磁体的数量为三个，分别是径向充磁永磁体一、径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三；所述的轴向充磁永磁体的数量为两个，分别是轴向充磁永磁体一和轴向充磁永磁体二；
所述的机壳、动子轴和两个端盖的材料均为导磁的钢，所述的线圈一、线圈二和线圈三同轴且从左至右依次设置，所述的线圈二与线圈一反向串联，线圈二与线圈三正向串联，且三个线圈均套装在机壳内并与机壳间隙配合，间隙处采用环氧树脂固封；径向充磁永磁体一、径向充磁永磁体二及径向充磁永磁体三由左至右依次设置在三个线圈内部，且轴向充磁永磁体一设置在径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体二之间，轴向充磁永磁体二设置在径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三之间,径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体三由径向向外充磁，径向充磁永磁体二由径向向内充磁，轴向充磁永磁体一由轴向向左充磁，轴向充磁永磁体二由轴向向右充磁，三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体固定套装在动子轴上，动子轴的左端通过直线滑动轴承一与左端盖配合，动子轴的右端通过直线滑动轴承二与右端盖配合，动子轴的右端伸出右端盖，左端盖与机壳的左端可拆卸连接，右端盖与机壳的右端可拆卸连接。
[0005]优选的是，所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体的材料均为钕铁硼或钐钴。[0006]优选的是，所述的径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体二之间的轴向间距与线圈一和线圈二之间的轴向间距相等，径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三之间的轴向间距与线圈一和线圈二之间的轴向间距相等。
[0007]优选的是，所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体通过粘接方式固定套装在动子轴上。
[0008]优选的是，所述的三个线圈均通过绕线模绕制成型。
[0009]进一步的是，所述的动子轴的外缘表面开有用以与负载配合连接的键槽。
[0010]本发明相对于现有技术具有如下有益效果:
1、本发明能实现直线运动结构的高效、平稳运行。
[0011]2、定子组件采用无铁心结构，因此不存在铁心损耗；此外，由于取消了传统电机的齿槽结构，因此不存在齿槽定位力，推力脉动很低。
[0012]3、动子组件采用聚磁式磁极安装方式，可以实现很高的推力密度，推力密度可达到0.4MN/m3，与传统的圆筒型直线运动机构相比，大大提高了力能指标和效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构的主剖视图；
图2是图1中的A-A剖视图。
[0014]图中涉及到的部件名称和标号如下:
机壳2、直线滑动轴承一 4-1、直线滑动轴承二 4-2、左端盖1-1、右端盖1-2、线圈一3-1、线圈二 3-2、线圈三3-3、动子轴5、径向充磁永磁体一 6-1、径向充磁永磁体二 6_2、径向充磁永磁体三6-3、轴向充磁永磁体一 7-1、轴向充磁永磁体二 7-2、键槽5-1。
【具体实施方式】
[0015]结合图1、图2具体说明本实施方式:
本实施方式所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构包括定子组件和动子组件，所述的定子组件包括机壳2、直线滑动轴承一 4-1、直线滑动轴承二 4-2、端盖和线圈，所述的端盖数量为两个，分别是左端盖1-1和右端盖1-2 ;所述的线圈数量为三个，分别是线圈一 3-1、线圈二 3-2和线圈三3-3 ；
所述的动子组件包括动子轴5、径向充磁永磁体和轴向充磁永磁体，所述的径向充磁永磁体的数量为三个，分别是径向充磁永磁体一 6-1、径向充磁永磁体二 6-2和径向充磁永磁体三6-3 ;所述的轴向充磁永磁体的数量为两个,分别是轴向充磁永磁体一 7-1和轴向充磁永磁体二 7-2 ；
所述的机壳2、动子轴5和两个端盖的材料均为导磁的钢，所述的线圈一 3-1、线圈二3-2和线圈三3-3同轴且从左至右依次设置，所述的线圈二 3-2与线圈一 3-1反向串联，线圈二 3-2与线圈三3-3正向串联，且三个线圈均套装在机壳2内并与机壳2间隙配合，间隙处米用环氧树脂固封；径向充磁永磁体一 6-1、径向充磁永磁体二 6-2及径向充磁永磁体三6-3由左至右依次设置在三个线圈内部，且轴向充磁永磁体一 7-1设置在径向充磁永磁体一 6-1和径向充磁永磁体二 6-2之间,轴向充磁永磁体二 7-2设置在径向充磁永磁体二 6-2和径向充磁永磁体三6-3之间，径向充磁永磁体一 6-1和径向充磁永磁体三6-3由径向向外充磁，径向充磁永磁体二 6-2由径向向内充磁，轴向充磁永磁体一 7-1由轴向向左充磁，轴向充磁永磁体二 7-2由轴向向右充磁，三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体固定套装在动子轴5上，动子轴5的左端通过直线滑动轴承一 4-1与左端盖1-1配合(动子轴5的左端不伸出左端盖1-1)，动子轴5的右端通过直线滑动轴承二 4-2与右端盖1-2配合，动子轴5的右端伸出右端盖1-2，左端盖1-1与机壳2的左端可拆卸连接(通过螺栓)，右端盖
1-2与机壳2的右端可拆卸连接(通过螺栓)。
[0016]所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体的材料均为钕铁硼或钐钴。
[0017]所述的径向充磁永磁体一 6-1和径向充磁永磁体二 6- 2之间的轴向间距与线圈一 3-1和线圈二 3-2之间的轴向间距相等，径向充磁永磁体二 6- 2和径向充磁永磁体三
6-3之间的轴向间距与线圈一 3- 2和线圈二 3- 3之间的轴向间距相等。
[0018]所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体通过粘接方式固定套装在动子轴5上。
[0019]所述的三个线圈均通过绕线模绕制成型。
[0020]所述的动子轴5的外缘表面开有用以与负载配合连接的键槽5-1。
[0021]工作原理
本发明的圆筒型直线运动机构有两个突出特点。一是动子永磁体包括两种充磁方式的永磁体,即径向充磁永磁体和轴向充磁永磁体。通过这种聚磁式磁极安装方式，可以得到很高的气隙磁通密度，因此该圆筒型直线运动机构的推力密度很大。二是动子轴直径可以设计得较小，而不会使动子轴部分的磁路出现磁饱和。
[0022]需说明的是，以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，这些【具体实施方式】都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可容易获得的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构包括定子组件和动子组件，所述的定子组件包括机壳(2)、直线滑动轴承一(4-1)、直线滑动轴承二(4-2)、端盖和线圈，所述的端盖数量为两个，分别是左端盖(1-1)和右端盖(1-2);所述的线圈数量为三个，分别是线圈一(3-1)、线圈二(3-2)和线圈三(3-3)；所述的动子组件包括动子轴(5)、径向充磁永磁体和轴向充磁永磁体，所述的径向充磁永磁体的数量为三个，分别是径向充磁永磁体一(6-1)、径向充磁永磁体二( 6-2 )和径向充磁永磁体三(6-3);所述的轴向充磁永磁体的数量为两个，分别是轴向充磁永磁体一(7-1)和轴向充磁永磁体二(7-2)；所述的机壳(2)、动子轴(5)和两个端盖的材料均为导磁的钢，所述的线圈一(3-1)、线圈二(3-2)和线圈三(3-3)同轴且从左至右依次设置，所述的线圈二(3-2)与线圈一(3-1)反向串联，线圈二(3-2)与线圈三(3-3)正向串联，且三个线圈均套装在机壳(2)内并与机壳(2)间隙配合，间隙处米用环氧树脂固封；径向充磁永磁体一(6-1)、径向充磁永磁体二(6-2)及径向充磁永磁体三(6-3)由左至右依次设置在三个线圈内部，且轴向充磁永磁体一(7-1)设置在径向充磁永磁体一(6-1)和径向充磁永磁体二(6-2)之间,轴向充磁永磁体二( 7-2 )设置在径向充磁永磁体二( 6-2 )和径向充磁永磁体三(6-3 )之间，径向充磁永磁体一(6-1)和径向充磁永磁体三(6-3)由径向向外充磁,径向充磁永磁体二(6-2)由径向向内充磁，轴向充磁永磁体一(7-1)由轴向向左充磁,轴向充磁永磁体二( 7-2)由轴向向右充磁，三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体固定套装在动子轴(5)上，动子轴(5)的左端通过直线滑动轴承一(4-1)与左端盖(1-1)配合，动子轴(5)的右端通过直线滑动轴承二(4-2)与右端盖(1-2)配合，动子轴(5)的右端伸出右端盖(1-2)，左端盖(1-1)与机壳(2)的左端可拆卸连接，右端盖(1-2)与机壳(2)的右端可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体的材料均为钕铁硼或钐钴。
3.根据权利要求1或2所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的径向充磁永磁体一(6-1)和径向充磁永磁体二(6- 2 )之间的轴向间距与线圈一(3-1)和线圈二(3-2)之间的轴向间距相等，径向充磁永磁体二(6- 2 )和径向充磁永磁体三(6-3)之间的轴向间距与线圈一(3- 2)和线圈二(3- 3)之间的轴向间距相等。
4.根据权利要求1或2所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体通过粘接方式固定套装在动子轴(5 )上。
5.根据权利要求1或2所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的三个线圈均通过绕线模绕制成型。
6.根据权利要求1所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，其特征在于:所述的动子轴(5 )的外缘表面开有用以与负载配合连接的键槽(5-1)。
【文档编号】H02K41/03GK103683802SQ201310715708
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】王骞, 赵博, 胡建辉, 李勇, 邹继斌 申请人:哈尔滨工业大学