一种旋转直线永磁电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多自由度运动的永磁电动机，特别是涉及一种新型的旋转直线永磁电动机，这种永磁电动机能够同时或独立产生旋转和直线运动。
【背景技术】
[0002]以往提到电机，大部分为旋转电机和部分直线电机。旋转电动机产生旋转运动，直线电动机产生直线运动。随着现代工业的快速发展，尤其是数控机床、机器人等诸多领域，对能够实现多维自由度的、可编程的和可控的高速执行机构的需求越来越大。
[0003]在大多数情况下，多自由度运动是通过机械性地组合旋转运动单元和直线运动单元来实现的。这种机械单元系统复杂、结构庞大。而且混合有电动机和机械结构的执行元件存在一些问题:如摩擦、磨损和变形比较严重。
[0004]旋转直线电动机正是为解决以上问题而产生的。这种电动机可以将利用电机的空心轴输出连续或断续的旋转直线运动。可省去机械装置，进而达到节省空间的目的。
[0005]这种旋转直线电动机可应用于需要这种两个自由度运动的领域。
【发明内容】
[0006]发明目的
[0007]为了解决上述问题，本实用新型提出了一种旋转直线永磁电动机，这种永磁电动机能够同时或独立产生旋转和直线运动，这两种运动通过三维分布的永磁磁场来实现。
[0008]技术方案
[0009]一种旋转直线永磁电动机，包括定子、动子、后端盖和前端盖，其特征在于:该电动机具有两个定子:旋转定子和直线定子，旋转定子和直线定子通过止口和螺栓安装在后端盖和机壳上；直线定子设置在旋转定子的径向内部；该电动机具有一个中空的动子，动子套设在直线定子外部；前端盖上安装有内外两层滚子轴承，空心轴安插在两层滚子轴承之间的空隙中，且空心轴为非导磁材料；动子内设有环形永磁体，动子通过与其连接的空心轴将旋转运动和直线运动同时或分别输出。
[0010]直线定子具有便于引出绕组弓I线的空心结构。
[0011]电动机的定子与动子的长度不同。
[0012]动子由单个或多个动子模块构成；每个动子模块的磁路分为耦合磁路和分磁路两种。
[0013]当动子模块的磁路为耦合磁路时，只有一个环形永磁体，旋转运动和直线运动的磁场都稱合在一个环形永磁体里边。
[0014]当动子模块的磁路为分磁路时，旋转运动和直线运动的磁场是分开的，由两个永磁体分别提供。
[0015]稱合磁路结构的动子模块包括一个环形永磁体和一对爪极，环形永磁体的充磁方向为轴向充磁，爪极具有均匀分布的轴向通孔，利用非导磁材料的螺钉将动子模块与空心轴固定，两个爪极之间夹着环形永磁体。
[0016]分磁路结构的动子模块包括两个爪极和两个尺寸不同的环形永磁体，位于爪极内部和空心轴外部的环形永磁体提供旋转运动磁场。
[0017]分磁路结构的动子模块包括两个以上的非环形永磁体和一个环形永磁体，位于空心轴内部的环形永磁体提供直线运动磁场。
[0018]每个动子模块爪极数量旋转部分的极数和直线运动的极数不必相同。
[0019]优点及效果
[0020]本实用新型采用两套独立的互不干扰的绕组可分别供电。使控制更加方便，容易实现更加精确的定位。即该电动机可以产生只旋转，只直线、或往返的螺旋运动。而且永磁体数量少，结构简单，而且旋转部分的极数和直线运动的极数不必相同。
【附图说明】
[0021]图1本实用新型结构图；
[0022]图2整个电机的截面图；
[0023]图3磁极轴向截面图；
[0024]图4动子模块的截面图；
[0025]图5环形永磁体与爪极示意图；图5 (a)是一个爪极，图5 (b)是一个爪极加环形永磁体，图5 (c)是两个爪极与环形永磁体组成的动子模块；
[0026]图6耦合磁路结构的单个动子模块示意图；
[0027]图7耦合磁路结构的单个动子示意图；
[0028]图8耦合磁路结构的多个动子模块示意图；
[0029]图9 一种分磁路结构的电动机结构示意图；
[0030]图10多个动子模块组成的一种分磁路结构的动子示意图；
[0031]图11另一种分磁路结构的电动机结构示意图；
[0032]图12多个动子模块组成的另一种分磁路结构的动子示意图。
[0033]附图标记说明:
[0034]1.后端盖、2.机壳、3.旋转定子、4.环形永磁体、5.动子、6.空心轴、7.直线定子、8.滚子轴承、9.前端盖、10.爪极、11.螺钉、12.极靴、13.非环形永磁体。
[0035]【具体实施方式】:
[0036]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0037]本实用新型提出了一种旋转直线永磁电动机，包括定子、动子、后端盖I和前端盖9，其特征在于:该电动机具有两个独立的定子:用于旋转运动所需的定子旋转定子3和用于直线运动所需的定子直线定子7，旋转定子3可以提供旋转磁场，直线定子7可以提供直线运动磁场；旋转定子3和直线定子7通过止口和螺栓安装在后端盖I和机壳2上；直线定子7设置在旋转定子3的径向内部；该电动机具有一个中空的动子5，动子5套设在直线定子7外部；前端盖9上安装有内外两层滚子轴承8，空心轴6安插在两层滚子轴承8之间的空隙中，且空心轴6为非导磁材料；动子5内设有环形永磁体4，动子5通过与其连接的空心轴6将旋转运动和直线运动同时或分别输出。
[0038]本实用新型采用两套独立的互不干扰的绕组可分别供电。使控制更加方便，容易实现更加精确的定位。即该电动机可以产生只旋转，只直线、或往返的螺旋运动。而且永磁体数量少，结构简单，而且旋转部分的极数和直线运动的极数可不同。
[0039]由于极靴内表面和直线定子均为光滑圆柱体，而且动子长度与定子的长度不同，因此在动子可运动范围内，极靴发出的磁场，在直线方向上的任何一点不会因为旋转运动而发生较大变化。因此当动子旋转运动时，通过对圆筒直线定子绕组赋予交变电流，进而可以实现直线运动。
[0040]直线定子7具有便于引出绕组引线的空心结构，从中空部分引出提供直线运动磁场的绕组引线。
[0041]电动机的定子与动子的长度不同。
[0042]动子5由单个或多个动子模块构成；每个动子模块的磁路分为耦合磁路和分磁路两种。
[0043]当动子模块的磁路为耦合磁路时，则动子结构为图1~5所示的动子。即只有一个环形永磁体，旋转运动和直线运动的磁场都耦合在一个环形永磁体里边。
[0044]当动子模块的磁路为分磁路时，则动子结构为图9~12的动子。即，旋转运动和直线运动的磁场是分开的，由两个永磁体分别提供。
[0045]稱合磁路结构的动子模块包括一个环形永磁体和一对爪极，环形永磁体的