一种易于集成安装的管状直线电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种易于集成安装的管状直线电机。


背景技术：

2.直线电机又称线性电机、线性马达、直线马达，是一种将电能直接转化为直线运动的电力传动装置。由于它可以消除大量的中间传动机构，加快系统响应速度，提高系统精度，因此得到了广泛的应用。直线电机可以看作是将旋转电机沿其径向剖开，然后经过结构变形演变而成，一般可分为平板型、u型和管状直线电机。管状直线电机由于绕组为饼状结构，没有端部绕组，绕组利用率高；磁场沿圆周均匀分布，无横向边缘效应，推力平滑；动子质量轻，加速性能优异，非常契合高响应、高精度、轻负载的应用需求。如贴片机贴片头的z轴驱动，以前采用伺服电机或步进电机带动皮带来做z轴，定位精度低、定位时间长，加工效率低。采用管状直线电机作为贴片头的z轴驱动，可简化机械结构，磨损小、噪音低、速度快、精度高，比传统滚珠丝杆有更好的性能和可靠性。
3.现有管状直线电机定子常为方形铝合金外壳，为强化定子内部绕组散热，外壳一般带有散热筋。如专利号为cn 208589903所述的“非圆管状直线电机”(如图1所示)、专利号为cn 210578194所述的“一种方形管状直线电机”(图2所示)均为这类结构。这种直线电机在单台安装应用的场合较为方便，但在需多台紧靠一起安装的应用场合就凸显出其弊端。由于铝合金外壳不能屏蔽动子永磁体产生的磁场，故紧靠在一起的多台电机之间会产生相互干扰，严重影响直线电机的运行稳定性和控制精度；如将铝合金外壳材质更换成导磁材料，定子重量又显著增加。
4.因此亟需本技术的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种易于集成安装的管状直线电机，占用空间小，结构紧凑、彼此无磁场干扰，安装简单，特别适合于需多电机并排安装的集成式应用场合。
6.本实用新型是这样实现的，一种易于集成安装的管状直线电机，多个所述直线电机呈等距排布安装在基座内，所述直线电机包括呈管状的定子和定子内沿轴向往复直线移动的动子，所述定子包括导磁外壳、设置在导磁外壳内的环形线圈、线圈绝缘套管以及设在环形线圈端部的环形绝缘部件，所述动子包括套管、套管内的多个永磁体、多个永磁体之间的导磁环以及用于支撑动子的定位轴和光轴。
7.在一些实施例中，所述导磁外壳将动子内的永磁体产生的磁场及环形线圈通电后产生的磁场束缚在导磁外壳内，实现多个直线电机的紧密排布安装。
8.在一些实施例中，所述定子的导磁外壳表面向外延伸出呈纵向排布的第一凸起和第二凸起，所述第一凸起表面设有过线通孔和螺钉孔位。
9.在一些实施例中，第一凸起和第二凸起均呈弧形设置。
10.在一些实施例中，所述第一凸起呈矩形设置，所述第二凸起呈弧形设置。
11.在一些实施例中，所述定子内壁与动子外壁之间的间隙大于2mm。
12.在一些实施例中，动子的直径大于定位轴以及光轴的直径。
13.在一些实施例中，所述定位轴一端内设有第一螺纹孔，所述光轴一端内设有第二螺纹孔。
14.在一些实施例中，所述定位轴为花键轴或半圆轴。
15.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：外壳材质为导磁金属材料，其长度大于内置线圈长度和动子磁极部分的总长度，长度相差至少为直线电机往复运动的行程，故在直线电机运行形成内，导磁外壳可可以将动子内的永磁体产生的磁场及线圈通电后产生的磁场束缚在壳体内，而不会外溢至壳体外对相邻电机产生磁场干扰，从而可实现多电机的紧密排布；设置的直线电机包括呈管状的定子和定子内沿轴向往复直线移动的动子，使得占用空间小，结构紧凑，动子的定位轴和光轴保证安装简单，特别适合于需多电机并排安装的集成式应用场合。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是现有的非圆管状直线电机结构图；
18.图2是现有的方形管状直线电机结构图；
19.图3是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的结构示意图；
20.图4是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的集成安装结构示意图；
21.图5是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的定子内部结构示意图；
22.图6是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的定子外部结构示意图；
23.图7是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的动子外部结构示意图；
24.图8是本实用新型实施例提供的易于集成安装的管状直线电机的动子内部结构示意图；
25.图9一个实施例中第一凸起和第二凸起的结构示意图；
26.图10另一个实施例中第一凸起和第二凸起的结构示意图；
27.图11一个实施例中定位轴的结构示意图；
28.图12一个实施例中定位轴的结构示意图。
具体实施方式
29.有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图
对实施例的详细说明中可清楚地呈现。以下说明包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。
31.如图1-8所示，本实施例的易于集成安装的管状直线电机，多个直线电机呈等距排布安装在基座内，直线电机包括呈管状的定子1和定子内沿轴向往复直线移动的动子2，定子1包括导磁外壳101、设置在导磁外壳101内的环形线圈102、线圈绝缘套管103以及设在环形线圈101端部的环形绝缘部件104，其中，导磁外壳101为薄壁导磁外壳，圆周方向壁厚基本相等，一般通过冷加工成型。动子2包括套管201、套管201内的多个永磁体202、多个永磁体202之间的导磁环203以及用于支撑动子2的定位轴204和光轴205。
32.优选地，导磁外壳101将动子2内的永磁体202产生的磁场及环形线圈102通电后产生的磁场束缚在导磁外壳101内，实现多个直线电机的紧密排布安装。具体的，导磁外壳101为薄壁结构，通过拉伸成型，具有生产效率高、成本低、适于批量制造的特点；导磁外壳101材质为导磁金属材料，其长度大于内置环形线圈102长度和动子2磁极部分的总长度，长度相差至少为直线电机往复运动的行程，故在直线电机运行形成内，导磁外壳101可以将动子2内的永磁体202产生的磁场及环形线圈102通电后产生的磁场束缚在导磁外壳101内，而不会外溢至导磁外壳101外对相邻电机产生磁场干扰，从而可实现多电机的紧密排布安装。
33.优选地，定子1的导磁外壳101表面向外延伸出呈纵向排布的第一凸起101a和第二凸起101b，第一凸起101a表面设有过线通孔101c和螺钉孔位101d。其中，第一凸起101a要比第二凸起101b尺寸更大，第一凸起101a主要作用为容纳内置三相环形线圈之间的连接线，同时可作为与集成基座安装时的定位结构。另外，环形线圈的引出线可从第一凸起101a槽内沿轴向引出，也可从第一凸起101a槽上开设过线通孔101c，将引出线沿垂直方向引出，引出线方式灵活多变，可适应不同应用场合需求。第一凸起101a还设有安装螺钉孔位101d，可以是沿轴向的u型孔或者其它型式的孔位，安装时螺钉头埋在螺钉孔位101d内，不占用额外空间，简洁方便。相对较小的第二凸起101b主要作为定子1装配完成后进行环氧树脂时灌封的过气孔。为了增强定子1内环形线圈102散热和定子1结构强度，需要在环形线圈102、线圈绝缘套管103和环形绝缘部件104组装进导磁外壳101后进行环氧树脂填充。从第一凸起101a往下滴入灌封胶时，定子灌封腔体内的气体可以沿着第二凸起101b排出，灌封胶水可完全填充环形线圈102与导磁外壳101之间的空隙，从而减小热阻，增加电机定子的散热能力。
34.如图9所示，在一个实施例中，第一凸起101a和第二凸起101b均呈弧形设置。
35.如图10所示，在另一个实施例中，第一凸起101a呈矩形设置，第二凸起101b呈弧形设置。第一凸起101a和第二凸起101b的形状可根据实际需要选取。
36.优选地，定子1内壁与动子2外壁之间的间隙大于2mm。定子1与动子2作为两件完全独立的部件，两者之间无任何形式的支撑设计，定子1和动子2的相对位置容许在间隙范围内变动。这种定子1与动子2大间隙分体设计，动子2的运行轴线不受定子1的严格限制，当在
某些要求严格控制多电机动子2轴线位置的装置中，动子2的支撑结构直接由安装基体提供，从而能很好控制动子2运行轴线位置，且对定子1的装配精度大幅降低。分体式的定子1与动子2设计，在多电机集成安装的设备中，当出现问题时只需要对该部件进行更换即可，后期维护十分方便。
37.优选地，动子2的直径大于定位轴204以及光轴205的直径，定位轴204一端内设有第一螺纹孔204a，光轴205一端内设有第二螺纹孔205a。定位轴204起周向定位和支撑作用，光轴205为导向和支撑作用；第一螺纹孔204a和第二螺纹孔205a用于与负载的连接。
38.如图11所示，在一个实施例中定位轴204为花键轴。
39.如图12所示，在另一个实施例中定位轴204为半圆轴。
40.定位轴204的具体结构根据实际需求来选取。
41.以上仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。