专利名称：电磁式直线电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电磁式直线电动机。
目前通用旋转电动机约50％用于拖动直线运动机械或机构。为了从旋转运动变换为直线运动，必须采用各种中间机构，如曲柄连杆、丝杆螺母、齿轮齿条、滑轮--钢丝绳系统等。这些中间机构，使整个系统复杂化，制造麻烦，维护不便，系统效率低。用直线电动机直接拖动直线运动的机械或机构以克服上述缺点，是国际电机界的一种发展趋势。直线电机的结构示意图如图1和图2所示。动子1为实芯平板，由钢或铝组成，定子铁芯2由硅钢板叠成用螺栓固定，每片硅钢板上都有等距的槽，定子绕组3由漆包铜线绕制的线圈组成。线圈嵌入定子铁芯的槽内，按设计要求，连接成定子绕组。定位轮4通过垂直支撑轴5固定到支架6上，定位轮可以沿垂直支撑轴5旋转。支架6固定在定子铁芯上。定位轮用于保持定子铁芯和动子之间的间隙，同时保证定子和动子能灵活地实现往复直线运动。图2是双边式结构，与图1结构不同的是有两个定子铁芯，两套定子绕组，8只垂直定位轮，4只水平支撑轴，垂直定位轮7通过水平支撑轴安装在垂直支架9上，垂直支架用螺栓固定在定子铁芯上，垂直定位轮用来保证定子和动子垂直方向相对位置。这种感应式直线电动机有以下缺点(1)结构复杂，定子铁芯由冲槽的硅钢板叠成，定子绕组由多个绕制成形的线圈嵌入定子铁芯槽内连接而成，制造工艺复杂，可靠性低；(2)磁路不闭合，存在边界效应，有效材料利用率低，力能指标不高，单位体积的推力最高仅为90N/Cm3，单位重量的推力最高为30N/kg，单位功率的推力最高仅为13ON/kw。(3)工作特性曲线在起动时推力大，接近同步速度时，推力显著下降见图3，不适合于要求在行程终端发出最大推力的场合(如压力机)。
本实用新型的目的是克服上述电动机的缺点，提供一种新型的电磁式直线电动机。
本实用新型的目的是这样实现的。电磁式直线电动机，包括有定子和动子，主轴10与动子铁芯14静配合组成动子；线圈16装入定子铁芯内，并用环氧树脂浇铸组成定子；支撑护套15与定子铁芯17固定连接；缓冲垫21粘在定子铁芯上面，动子装入定子内腔即线圈内腔内；返程弹簧18套在主轴上，位于动子铁芯内腔下端与下端盖19上面之间；轴承20嵌入下端盖的轴承室中；下端盖与定子铁芯固定连接；上轴承嵌入上端盖12的轴承室中；缓冲垫粘在上端盖的下表面，上端盖与支撑护套固定连接。
在上述的电磁式直线电动机基础上，增加导向机构。在动子铁芯14的一侧加上定位用的导柱22和导向轴承24，并将导柱与上端盖12固定连接。
实际应用时，可将上述电磁式直线电动机的上端盖12与支撑护套15做成一体。也可将返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。这样可产生几种不同结构形式。
工作原理如下给圆筒式线圈16加上脉冲电压(或直流电压、交流电压)，线圈产生的磁场磁力线沿动子铁芯14、气隙δ1、定子铁芯17、下端盖19、气隙δ2，回到动子铁芯14，形成闭合回路，见图6。在电磁力的作用下，动子沿轴向开始向使气隙δ1减小的方向(即磁力线变短)做加速直线运动，随着气隙δ1气隙δ2逐渐减小，磁场强度逐渐增大，作用到动子铁芯上的电磁力也逐渐增加，加速度也随之增大，到行程接近终端时(δ1、δ2→0)，电磁力接近最大值，动子运动速度也接近最大值，见图6，动子通过主轴向外输出推力，直接变动能为机械能。在整定电源时，应使动子运行到终端时，电源自动关断，动子在返程弹簧18所蓄位能的作用下，快速返回原位，返程不需要再通电。
本实用新型有下列优点(1)结构简单，制造容易。定子铁芯、动子铁芯均用实心低碳钢制造，不必制造冲模。线圈为圆筒形，不仅制造容易，而且显著提高其可靠性。(2)推力随行程呈指数曲线变化，见图4，到行程终端时达到最大值。动子运动速度也随行程呈指数曲线变化，见图5，到行程终端时速度达到最大值，动能也达到最大值。这种情况最适于拖动压力机、锻锤类机械或机构。(3)体积小减少占用空间单位体积的推力可达350N/cm3，而感应式直线电机最高仅为90N/cm3，占用空间可减少60％左右。(4)重量轻，节约材料。单位重量的推力可达70N/kg，而感应式直线电机最高仅为30N/kg，节约材料达50％左右(5)效率高，单位功率的推力可达1000N/kw，而感应式直线电机最高仅为130N/kw，节约能源达60％左右。(6)返程可不必再通电，仅靠返程弹簧所蓄位能迅速返回原位，返程弹簧推力最大不超过电动机额定推力的5％，而感应式直线电动机返程空载电流可达额定电流的40％，从而进一步节约能源。同时，不存在换向问题，便于控制。(7)磁路闭合，不存在边界效应，提高材料利用率和能力指标。
1动子、2定子铁芯、3定子绕组、4定为轮、5垂直支撑轴、6支架、7垂直定位轮、8水平支撑轴、9垂直支架、10主轴、11上轴承、12上端盖、13缓冲垫、14动子铁芯、15支撑护套、16线圈、17定子铁芯、18返程弹簧、19下端盖、20下轴承、21缓冲垫、22导柱、23转子铁芯槽、24导向轴承、25返程弹簧定位螺帽图1是感应式直线电动机单边结构示意图图2是感应式直线电动机双边结构示意图图3是感应式直线电动机机械特性曲线图图4电磁式直线电动机静推力与行程关系图图5电磁式直线电动机动子运动速度曲线图图6电磁式直线电动机结构示意图图7电磁式直线电动机结构示意图图8电磁式直线电动机结构示意图图9电磁式直线电动机结构示意图图10电磁式直线电动机结构示意图图11电磁式直线电动机结构示意图图12电磁式直线电动机结构示意图图13电磁式直线电动机结构示意图实施例1，见图6电磁式直线电动机，包括有定子和动子，主轴10与动子铁芯14静配合组成动子；线圈16装入定子铁芯17内，并用环氧树脂浇铸组成定子；支撑护套15与定子铁芯固定连接；缓冲垫21粘在定子铁芯上面，动子装入定子内腔即线圈内腔内；返程弹簧18套在主轴上，位于动子铁芯内腔下端与下端盖19上面之间；轴承20嵌入下端盖的轴承室中；下端盖与定子铁芯固定连接；上轴承嵌入上端盖12的轴承室中；缓冲垫13粘在上端盖的下表面，上端盖与支撑护套固定连接。
实施例2，见图7在上述电磁式直线电动机基础上，增加导向机构。在动子铁芯14的一侧加上定位用的导柱22和导向轴承24，并将导柱与上端盖12固定连接。
实施例3，见图8与图9将上述电磁式直线电动机上端盖12与支撑护套15变为一体。
实施例4，见图10电磁式直线电动机的返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。
实施例5，见图11电磁式电动机的返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。
实施例6，见附图12电磁式电动机返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。
实施例7，见附图13电磁式电动机的返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。同时上端盖12与支撑护套15变为一体。
权利要求1.一种电磁式直线电动机，包括有定子和动子，其特征在于主轴10与动子铁芯14静配合组成动子；线圈16装入定子铁芯内，并用环氧树脂浇铸组成定子；支撑护套15与定子铁芯17固定连接；缓冲垫21粘在定子铁芯上面，动子装入定子内腔即线圈内腔内；返程弹簧18套在主轴上，位于动子铁芯内腔下端与下端＋盖19上面之间；轴承20嵌入下端盖的轴承室中；下端盖与定子铁芯固定连接；上轴承嵌入上端盖12的轴承室中；缓冲垫13粘在上端盖的下表面，上端盖与支撑护套固定连接。
2.按照权利要求1所述的电磁式直线电动机，其特征在于在动子铁芯14的一侧加上定位用的导柱22和导向轴承24，并将导柱与上端盖12固定连接。
3.按照权利要求1、2所述的电磁式直线电动机，其特征在于上端盖12与支撑护套15为一体。
4.按照权利要求1、2所述的电磁式直线电动机，其特征在于返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端＋内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。
5.按照权利要求3所述的电磁式直线电动机，其特征在于返程弹簧18的位置从下端盖19的上面与动子铁芯14的下端内腔之间移至上端盖12上面，并用螺帽25固定。
专利摘要一种电磁式直线电动机，主轴与动子铁芯静配合组成动子；线圈装入定子铁芯内，并用环氧树脂浇铸组成定子；支撑护套与定子铁芯固定连接；缓冲垫粘在定子铁芯上面，动子装入定子内腔内；返程弹簧套在主轴上，位于动子铁芯内腔下端与下端盖上面之间；轴承嵌入下端盖的轴承室中；下端盖与定子铁芯固定连接；上轴承嵌入上端盖的轴承室中；缓冲垫粘在上端盖的下表面，上端盖与支撑护套固定连接。
文档编号H02K33/00GK2219563SQ9523094
公开日1996年2月7日 申请日期1995年4月25日 优先权日1995年4月25日
发明者杨帅民, 李世泽, 李振波, 李 杰 申请人:杨帅民