一种自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组的制作方法

本实用新型涉及直线电机技术领域，特别涉及一种自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组。

背景技术：

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。如图1所示，现有的直线电机模组主要包括底座1、动子2、定子3，定子3固定在底座1上，动子2固定于滑台板4上，滑台板4固定于滑块5上，滑块5在直线导轨6上做直线运动，导轨6固定于底座1上，底座1上设有读数头7，读数头7固定于读数头固定块8上，读数头固定块8固定于滑台板4上，动子2通电后带动滑台板4沿直线导轨6做直线运动，读数头7通过感应光栅尺9反馈数据，确保直线电机模组的精度。

然而，现有的直线电机模组结构不够紧凑，有些客户对直线电机模组的宽度有限制，现有的直线电机模组本身宽度不能满足客户的需求，研究新型直线电机或设计更加紧凑的直线电机模组显得很有必要。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组，通过将定子上的磁轨作为磁栅尺，并将读数头内嵌在动子内，减少了传统直线电机中的光栅尺、读数头和读数头固定座等零件，使得直线电机的结构可以更加紧凑，减少其在机械设备中所占用的空间，扩展了应用范围。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种自带磁栅尺和读数头的直线电机，包括定子和相对所述定子运动的动子，其中，所述定子包括支座和设置在支座上的用于提供磁场的磁轨，所述动子中内嵌有用于反馈位置信息的读数头。

所述的自带磁栅尺和读数头的直线电机中，所述磁轨包括若干个极性交错设置的永磁体。

所述的自带磁栅尺和读数头的直线电机中，所述读数头内设置有PCB板，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号并输出相应电压信号的磁场采样电路；用于将所述电压信号转换为位置信号的信号转换电路，所述磁场采样电路连接信号转换电路。

一种自带磁栅尺和读数头的电机模组，包括底座，其还包括如上所述的自带磁栅尺和读数头的直线电机，以及用于控制所述直线电机运动轨迹的导轨组件。

所述的自带磁栅尺和读数头的电机模组中，所述导轨组件包括导轨和滑动设置在所述导轨上的滑块，所述导轨固定于底座上。

所述的自带磁栅尺和读数头的电机模组中，还包括随动子同步运动的滑台板，所述动子固定于滑台板上，所述滑台板与滑块固定联接。

所述的自带磁栅尺和读数头的电机模组中，所述底座的两端分别设置有用于防止动子碰撞的防撞块。

相较于现有技术，本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组中，所述自带磁栅尺和读数头的直线电机包括定子和相对所述定子运动的动子，所述定子包括支座和设置在支座上的用于提供磁场的磁轨，所述动子中自带有用于反馈位置信息的读数头，通过将定子上的磁轨作为磁栅尺，并将读数头内嵌在定子和动子内，减少了传统直线电机中的光栅尺、读数头和读数头固定座等零件，使得直线电机的结构可以更加紧凑，减少其在机械设备中所占用的空间，扩展了应用范围。

附图说明

图1为现有技术中直线电机模组的端面结构示意图。

图2为本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的电机模组的端面结构示意图。

图3为本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的直线电机的立体结构示意图。

图4为本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的直线电机中定子的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组，将定子上的磁轨作为磁栅尺，并将读数头内嵌在动子内，减少了传统直线电机中的光栅尺、读数头和读数头固定座等零件，使得直线电机的结构可以更加紧凑，减少其在机械设备中所占用的空间，扩展了应用范围。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的电机模组包括底座10、设置在底座10上的直线电机20以及用于控制所述直线电机运动轨迹的导轨301组件30，所述直线电机20为自带磁栅尺和读数头的直线电机20，减少了传统直线电机模组中设置在底座10内侧的光栅尺、读数头固定座等零件，使得直线电机模组结构可以更加紧凑，如图1和图2所示，现有的直线电机模组底座10宽度为87mm，而本实用新型通过采用自带磁栅尺和读数头的直线电机20，使底座10宽度减少为82mm，减小了电机模组的整体宽度，节约了在机械设备中所占用的空间，拓宽了电机模组的应用范围。

进一步地，请一并参阅图3和图4，所述自带磁栅尺和读数头的直线电机20包括定子201和相对所述定子201运动的动子202，所述定子201固定于底座10上，所述动子202沿着导轨组件30在定子201的上方作直线往复运动，所述定子201内部包括支座2011和设置在支座2011上的用于提供磁场的磁轨2012，所述动子202中内嵌有用于反馈位置信息的读数头2021，动子202在运动过程中通过内嵌在其中的读数头2021读取变化的磁场信号并输出位置反馈信号，达到准确定位的目的，具体所述动子202还包括铁芯，以及套设在所述铁芯上的线圈绕组，二者组成有铁芯线圈，有铁芯线圈和读数头2021均安装设置在动子202内部，作为一个整体共同组成动子202。

优选地，所述磁轨2012包括若干个极性交错设置的永磁体，即在定子201的支座2011上，设置有N极、S极交错的永磁体，其作为磁轨2012，同时也作为磁栅尺，所述动子202在定子201的上方来回运动过程中切割磁场产生推力，同时内嵌在动子202中的读数头2021随着动子202的同步运动实时感应磁场信号变化，将所述磁场信号转为为位置反馈信号输出，实现准确定位的目的，即本实用新型提供的直线电机20，直接将定子的磁轨2012作为磁栅尺使用，行使磁栅尺的功能，无需在格外设置外部光栅尺或磁栅尺，节约了成本和空间，同时将读数头2021内嵌在动子202内部，进一步减少了电机模组的占用空间。

具体实施时，所述读数头2021内设置有PCB板，所述PCB板上设置有用于采集动子202在运动过程中产生的磁场信号并输出相应电压信号的磁场采样电路；用于将所述电压信号转换为位置信号的信号转换电路，所述磁场采样电路连接信号转换电路。读数头2021随着动子202一起在N极、S极交错的永磁体上方作直线往复运动，磁场采样电路采集动子202在运动过程中产生的磁场信号，所述磁场采样电路具体可采用霍尔传感器感应磁场的变化信息并输出相应的电压信号，优选地可通过设置两个霍尔传感器并调节二者的安装间距，获得两路相位差为90°的磁场信号，并将该磁场信号转换为相位差同样为90°的电压信号；之后通过信号转换电路将所述电压信号转换为位置信号，具体可通过细分电路将两路电压信号进行预设倍数细分，得到标准的位置反馈信号，即两路正交编码器信号，从而得到准确的位置反馈信息实现定位反馈，为了进一步提高信号的抗干扰能力，便于伺服驱动器接收位置反馈信号，本实用新型还可通过差分信号转换电路将所述正交编码器信号转换为差分信号输出，确保位置反馈信号的抗干扰性和准确性，所述差分信号转换电路可采用型号为AM26LS31的集成电路，当然也可采用其他具有相同功能的集成电路，本实用新型对此不作限定。

本实用新型通过将磁轨2012当作磁栅尺来使用，行使磁栅尺的功能，将读数头2021设置在动子202内部，通过读数头2021读取N极和S极信号的变化并反馈位置达到定位效果，在保证定位效果的同时也使电机模组可以做得更加紧凑，减小直线电机20模组在机械设备中的占比。

具体地，所述导轨组件30包括导轨301和滑动设置在所述导轨301上的滑块302，所述导轨301固定于底座10上，所述电机模组还包括随动子202同步运动的滑台板40，所述动子202固定于滑台板40上，所述滑台板40与滑块302固定联接，固定在滑台板40下方的动子202通电后与定子201相互作用产生电磁推力，之后随着滑块302一起沿着导轨301作直线往复运动。优选地，所述底座10的两端分别设置有用于防止动子202碰撞的防撞块50，保证动子202及滑台版的正常运动轨迹。

本实用新型还相应提供一种自带磁栅尺和读数头的直线电机，由于上文已对所述自带磁栅尺和读数头的直线电机进行了详细描述，此处不再详述。

综上所述，本实用新型提供的自带磁栅尺和读数头的直线电机及电机模组中，所述自带磁栅尺和读数头的直线电机包括定子和相对所述定子运动的动子，所述定子包括支座和设置在支座上的用于提供磁场的磁轨，所述动子中内嵌有用于反馈位置信息的读数头，通过将定子上的磁轨作为磁栅尺，并将读数头内嵌在动子内，减少了传统直线电机中的光栅尺、读数头和读数头固定座等零件，使得直线电机的结构可以更加紧凑，减少其在机械设备中所占用的空间，扩展了应用范围。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。