专利名称：一种轴式直线电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及直线电机技术领域。
背景技术：
圆筒型直线电机主要有永磁同步和感应异步直线电机两种。永磁同步直线电机初 级通常为带铁芯结构，存在明显的齿槽效应，而且无法完全消除，影响精密定位；另外，由于 装配误差，初、次级间容易产生磁吸力。感应式异步直线电机初级结构与同步电机类似，次 级为导电和导磁材料组成的复合体，由于推力密度小、效率低，伺服性能较差，不适合精密 运动系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种轴式直线电机，以 消除齿槽效应，以及初级与次级间的电磁吸力。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种轴式直线电机，包括初级和 次级，初级套在次级上，并且初级内表面与次级外表面之间存在气隙，以使次级能够沿轴向 作直线运动，初级包括外壳与线圈绕组，次级包括沿轴向放置的芯轴，以及套接在芯轴上并 沿轴向充磁的永磁环；其中，线圈绕组由至少一个空心线圈组成，永磁环至少有两个，相邻 的永磁环的充磁方向相反，相邻的永磁环之间由磁轭间隔。为优化上述技术方案，采取的措施还包括上述彼此相邻的两个空心线圈之间用绝缘片间隔。上述永磁环与磁轭的轴向长度比为5 1 4 1。上述初级的端部设有能够防止空心线圈沿轴向窜动的固定端环；该固定端环由非 导磁材料制成。上述次级还包括能够防止永磁环沿轴向窜动的固定件；该固定件由非导磁材料制 成。与现有技术相比，本发明一种轴式直线电机的初级采用无铁芯结构的空心线圈， 因而完全避免了初、次级间的齿槽效应，同时消除了初、次级间的电磁吸力；另外，适当选择 空心线圈的厚度，可使初级与次级充分藕合，产生最大推重比。
图1是本发明实施例中一种轴式直线电机的结构示意图；图2是图1的轴向剖视图。
具体实施例方式以下将结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。图1和图2是本发明轴式直线电机的一种结构示意图，其中的附图标记为初级20、次级30、外壳21、绝缘片22、空心线圈23、固定端环24，固定端环的壁厚25、磁轭31、芯 轴32、永磁环33、固定件34、螺钉35。如图1所示，本实施例中轴式直线电机包括初级20和次级30，其中初级20为方 形，套在次级30的外部，并且初级内表面与次级外表面之间存在气隙，当初级20接入三相 电流后，与次级30磁耦合，产生轴向推力，形成往复直线运动。图2为图1的轴向剖视图，初级20包括外壳21、绝缘片22、多个空心线圈23和固 定端环24。其中，外壳21由不导磁材料构成，绝缘片22由绝缘材料制成；空心线圈23沿 轴向绕接在外壳21的内表面上，并且与绝缘片22间隔排列，即两相邻的空心线圈23由绝 缘片22相隔；在初级20端部还设有能够防止空心线圈绕组23沿轴向窜动的固定端环24， 固定端环24由不导磁材料制成；外壳21、绝缘片22、空心线圈23与固定端环24用灌封胶 封装成一体。次级30包括环形的磁轭31、芯轴32、和多个永磁环33。其中，环形的磁轭31和永 磁环33分别套接在芯轴32上；永磁环33沿轴向充磁，并且彼此相邻的两个永磁环33的充 磁方向相反；彼此相邻的两个永磁环33之间用环形磁轭31间隔；次级端部还设有用于固 定永磁环33沿轴向窜动的的固定件34，固定件34由螺钉35两端固定。环形磁轭31由导 磁材料制成；芯轴32和固定件34由非磁性材料制成。如图2所示，永磁环33沿轴向充磁，彼此相邻的两个永磁环33的充磁方向相反， 交替粘接在环形的磁轭31上，将从永磁环33流出的磁通集中导向环形的磁轭31，经初级 20的空心线圈23，回到相邻的磁轭，经相邻的另一相反极性的永磁环构成磁回路。磁路中 的磁场与绕组匝链，即产生洛伦茨力；由于空心线圈23不存在无效端部，适当选择空心线 圈的厚度，可使初级与次级充分藕合，产生最大推重比。为了产生最大匝链磁密，永磁环33与环形的磁轭31的厚度比选择为5 1 4 1 ；另外，为了减小涡流阻尼，固定端环的壁厚25在保证足够机械强度下，要尽可能小。本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不 会脱离本发明的范围。
权利要求
一种轴式直线电机，包括初级(20)和次级(30)，初级(20)套在次级(30)上，并且初级(20)内表面与次级(30)外表面之间存在气隙，以使次级(30)能够沿轴向作直线运动；初级(20)包括外壳(21)与线圈绕组，次级(30)包括沿轴向放置的芯轴(32)和套接在芯轴(32)上并沿轴向充磁的永磁环(33)，其特征是所述的线圈绕组由至少一个空心线圈(23)组成；所述的永磁环(33)至少有两个，相邻的永磁环(33)的充磁方向相反，相邻的永磁环(33)之间由磁轭(31)间隔。
2.根据权利要求1所述的一种轴式直线电机，其特征是所述的永磁环(33)与磁轭 (31)的轴向长度比为5 1 4 1。
3.根据权利要求1所述的一种轴式直线电机，其特征是所述的初级(30)的端部设有 能够防止空心线圈(23)沿轴向窜动的固定端环(24)。
4.根据权利要求1所述的一种轴式直线电机，其特征是所述的次级(20)还包括能够 防止永磁环(33)沿轴向窜动的固定件(34)。
5.根据权利要求3所述的一种轴式直线电机，其特征是所述的固定端环(24)由非导 磁材料制成。
6.根据权利要求4所述的一种轴式直线电机，其特征是所述的固定件(34)由非导磁 材料制成。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种轴式直线电机，其特征是彼此相 邻的两个空心线圈(23)之间用绝缘片(22)间隔。
全文摘要
本发明公开了一种轴式直线电机，包括初级和次级，初级套在次级上，并且初级内表面与次级外表面之间存在气隙，以使次级能够沿轴向作直线运动；初级包括外壳与线圈绕组，次级包括沿轴向放置的芯轴和套接在芯轴上并沿轴向充磁的永磁环，其特征是所述的线圈绕组由至少一个空心线圈组成；所述的永磁环至少有两个，相邻的永磁环的充磁方向相反，相邻的永磁环之间由磁轭间隔。与现有技术相比，本发明轴式直线电机的初级与次级间不存在电磁吸力，也不存在齿槽定位力，而且推重比大。
文档编号H02K41/02GK101938208SQ201010281889
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者廖有用, 张 杰, 杨炯, 黄彬彬 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所