一种直线电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种直线电机，包括动子、定子和基座，动子和定子安装在基座上；动子上设置有至少一对对极布置的内置永磁体；定子和/或基座上还设置有至少一对对极布置的外置永磁体；并且，至少有一对内置永磁体和一对外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。该直线电机结构简单紧凑，动子往复运动灵敏度高，使用寿命长，控制精度高。
【专利说明】一种直线电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动机领域，具体涉及一种直线电机。
【背景技术】
[0002]直线往复运动是实用机械常见的一种运动方式，目前，很多机械直线往复运动还是用旋转电机通过带动一套曲柄连杆机构来把圆周旋转运动转变成直线往复运动；这需要在负载机械与旋转电机运动输出端之间附加一套机械构件，而这种曲柄连杆附加机构不但会增加机械设备的结构复杂性、生产成本，而且对其运行的经济性和机械运动产生的振动噪声等环境污染都有负面影响；还有的直线往复运动是采用旋转电机经同步带、减速齿轮和滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动来实现，这种技术由于有复杂的中间传动机构，存在间隙性误差，使该电机的控制精度受限，往复速度减缓，电机磨损和噪声大，有些直线电机由于与机械弹簧的配合使用，使其存在往复运动灵敏度较差，寿命受限，运动时机体结构振动较大等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种直线电机，解决现有的直线电机由于采用复杂的中间传动机构导致其存在结构复杂、控制精度低及易出现误差等问题。
[0004]为达到上述发明目的，本发明的一个实施例是提供一种直线电机，包括动子、定子和基座，动子和定子安装在基座上；动子上设置有至少一对对极布置的内置永磁体；定子和/或基座上还设置有至少一对对极布置的外置永磁体；并且，至少有一对内置永磁体和一对外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
[0005]根据本申请的一个实施例，动子还包括运动轴和设置在运动轴上的导磁套管；内置永磁体设置在运动轴的中轴线上或中轴线的近周，对极布置于导磁套管的两外端。
[0006]根据本申请的一个实施例，导磁套管为导磁铁质材料制成的连续实壁套管或间断实壁套管；导磁套管的外周还套设有铁质套管或铜套管或铝套管或塑料套管。
[0007]根据本申请的一个实施例，定子还包括线圈骨架、缠绕于线圈骨架上的线圈和套在线圈外围的以导磁材料制成的线圈套壳；外置永磁体对极布置在线圈套壳的两外端。
[0008]根据本申请的一个实施例，线圈骨架的中轴套筒采用向两端外伸的结构；线圈骨架的线圈端面为圆盘形状或齿盘形状。
[0009]根据本申请的一个实施例，动子的运动轴的中轴线上或中轴线近周设置有两对对极布置的内置永磁体；在定子和/或基座上，对应于动子的运动轴的中轴线的位置周围，设置有一对对极布置的外置永磁体；在动子的运动轴的两外端，内置永磁体和外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
[0010]根据本申请的一个实施例，动子的运动轴的中轴线上或中轴线近周设置有一对对极布置的内置永磁体；在定子和/或基座上，对应于动子运动轴的中轴线的位置周围，设置有一对对极布置的外置永磁体；在动子的运动轴的两外端，内置永磁体和外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
[0011]根据本申请的一个实施例，内置永磁体上还设置有内置永磁体定位件；外置永磁体上还设置有外置永磁体定位件。
[0012]本发明的另外一个实施例是提供一种直线电机，包括动子、定子和基座；动子上设置有至少一对对极布置的内置永磁体；基座上设置有用于为直线电机往复运动提供恢复力的机械弹簧。
[0013]根据本申请的一个实施例，动子还包括运动轴和设置在运动轴上的导磁套管；内置永磁体设置在运动轴的中轴线上或中轴线的近周，对极布置于导磁套管的两外端。
[0014]本申请的直线电机的技术方案具有以下有益效果:
[0015]1)本发明通过在动子上设置对极布置的内置永磁体，便可实现简单的直线电机的构造，使直线电机的结构更加简单紧凑，控制精度高。
[0016]2)本发明通过在动子上设置对极布置的内置永磁体，在定子和/或基座上设置对极布置的外置永磁体，代替现有的直线电机必须通过传动机构才能将旋转运动转化为直线运动的结构，应用范围得到大大提高，并且本发明的直线电机结构简单紧凑，控制精度高。
[0017]3)本发明通过在动子上设置对极布置的内置永磁体，在基座上设置机械弹簧，便可实现部分直线电机的构造，由于内置永磁体的设置，使该直线电机的结构更加简单紧凑。
[0018]4)本发明通过在动子上设置对极布置的内置永磁体，在定子和/或基座上设置对极布置的外置永磁体，使该直线电机的运动输出端的初始位置和终末静态位置都是确定不变的，克服一般旋转电机的运动输出端的位置总是不确定所带来的各种问题，对需要初始位置稳定的负载带来很大的便利，使对负载的控制更稳定，更精确。
[0019]5)本发明通过在动子上设置对极布置的内置永磁体，在定子和/或基座上设置对极布置的外置永磁体，内置永磁体和外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧，代替传统的机械弹簧，使用寿命延长，结构简单，往复运动灵敏度高，机体运动时振动小。
[0020]6)本发明通过对形状、尺寸大小和磁场强度一定的内置永磁体和外置永磁体进行定位布置后，形成了确定不变的静态磁场，随着电参数的可控、可调的变化，定子所产生的动态磁场也随着产生可控、可调的变化，动态磁场和静态磁场的相互作用，使得直线往复运动输出的行程大小、出力大小都是可变、可调和可控的，更利于实现对直线电机的自动化、数字化、电脑化和网络化的操控。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本申请的实施例1的直线电机的剖面图。
[0022]图2为本申请的实施例1的线圈骨架的立体图。
[0023]图3为本申请的实施例2的直线电机的剖面图。
[0024]图4为本申请的实施例2的线圈骨架的立体图。
[0025]图5为本申请的实施例3的直线电机的剖面面。
[0026]其中，1、动子；11、运动轴；12、内置永磁体；13、内置永磁体定位件；14、导磁套管；2、定子；21、外置永磁体；22、线圈；23、线圈骨架；24、线圈套壳；25、外置永磁体定位件；3、基座；31、端盖；32、轴承；33、端盖定位架。
【具体实施方式】
[0027]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。
[0028]实施例1
[0029]本实施例的直线电机，如图1所示，由动子1、定子2和基座3组成，动子1和定子2固定安装在基座3上，基座3包括端盖31、端盖定位架33和轴承32。
[0030]动子1包括运动轴11和导磁套管14，运动轴的中轴线上设置有一对对极布置在导磁套管14两端外的内置永磁体12，内置永磁体12通过内置永磁体定位件13进行定位，内置永磁体12可以是磁环，也可以是磁柱；其中，导磁套管14采用导磁材料制成，可以采用铁质的连续实壁套管或间断实壁套管，也可以采用硅钢片制成的连续实壁套管或间断实壁套管；导磁套管14的外周还套有铁质套管或铜套管或铝套管或塑料套管。
[0031]定子2包括线圈骨架23、缠绕于线圈骨架上的线圈22和套在线圈外围的以导磁材料制成的线圈套壳24 ;在该定子2上，对应于动子1的运动轴的中轴线的位置周围，还设置有一对对极布置在线圈套壳24的两端外的外置永磁体21，外置永磁体21通过外置永磁体定位件25进行定位，外置永磁体21可以是磁环，也可以是磁柱；其中，如图2所示，线圈骨架23的中轴套筒采用向两端外伸的结构；线圈骨架23的线圈端面为圆盘形状。
[0032]在动子1的运动轴的两外端，一个内置永磁体12和一个外置永磁体21以磁力互斥的方式构成磁力弹簧，该磁力弹簧不仅为动子的运动提供恢复力，还可以稳定动子的原始位置，平稳动子的往复运动，减少运动轴的运动摩擦阻力，降低直线电机的振动噪声。
[0033]该直线电机制成后，对极布置的永磁体所构建的静态磁场就确定了，它使动子1稳定的处在原始位置上，开机通电后，当线圈22中通以交流电时，在定子2外周就会形成大小、方向做周期性变化的动态磁场，由此动态磁场与原静态磁场的交互作用，在动子1上就产生了大小、方向周期性交替变化的往复驱动力，操控动子1做直线往复运动。动子的这种往复运动由于有动子两端的磁力弹簧的配合协同作用，动子的运动就被平稳的控制在设计的行程范围内，使直线电机在受控电参数的调整控制下得以正常工作。关机断电后，由定子线圈产生的动态磁场即时消失，动子运动立即停止，回复到直线电机启动前它所在的位置，由此直线电机完成整个工作过程。
[0034]实施例2
[0035]本实施例的直线电机的结构与实施例1的结构基本相同，不同之处仅在于:如图3所示，动子1的运动轴的中轴线的近周设置有两对对极布置在导磁套管14两端外的内置永磁体12 ;在基座3的端盖31上，对应于动子1的运动轴的中轴线的位置周围，设置有一对对极布置的外置永磁体21。
[0036]在动子的运动轴的两外端，外置永磁体21和内置永磁体12以磁力互斥的方式构成一对复合式的磁力弹簧。
[0037]另外，如图4所示，线圈骨架23的线圈端面为齿盘形状。
[0038]实施例3
[0039]本实施例的直线电机的结构与实施例1的结构基本相同，不同之处仅在于:如图5所示，在基座3的端盖31上，对应于动子1的运动轴的中轴线的位置周围，还设置有一对对极布置的外置永磁体21。
[0040]实施例4
[0041]本实施例的直线电机，由动子1、定子2和基座3组成，动子1和定子2固定安装于基座3内；动子1本身就是一个运动轴，动子1仅由一对对极布置在运动轴的中轴线上的内置永磁体12组成。
[0042]定子2包括线圈骨架23、缠绕于线圈骨架上的线圈22和套在线圈外围的以导磁材料制成的线圈套壳24。
[0043]基座3包括端盖31、端盖定位架33和轴承32。
[0044]该直线电机可以用于制造射钉枪、冲击器和浅孔开挖器等需要出力大但工作行程小的场合；该直线电机的工作过程与实施例1类似，只是关机断电后，动子靠动子的内置永磁体与定子的线圈的磁性吸力复位。另外，在给线圈中通以脉冲换向电流的情况下，该技术方案可以用于开发电磁阀一类的产品。
[0045]实施例5
[0046]本实施例的直线电机，由动子1、定子2和基座3组成，动子1和定子2固定安装在基座3上。
[0047]动子1包括运动轴11和导磁套管14，运动轴11的中轴线上设置有一对对极布置在导磁套管14两端外的内置永磁体12，内置永磁体12通过内置永磁体定位件13进行定位，内置永磁体12可以是磁环，也可以是磁柱；其中，导磁套管14采用导磁材料制成，可以采用铁质的连续实壁套管或间断实壁套管，也可以采用硅钢片制成的连续实壁套管或间断实壁套管；导磁套管的外周还套有铁质套管或铜套管或铝套管或塑料套管。
[0048]定子2包括线圈骨架23、缠绕于线圈骨架上的线圈22和套在线圈外围的以导磁材料制成的线圈套壳24。其中，如图2所示，线圈骨架23的中轴套筒采用向两端外伸的结构；线圈骨架23的线圈端面为圆盘形状。
[0049]基座3包括端盖31、端盖定位架33和轴承32，基座3上还设置有用以为直线电机往复运动提供恢复力的机械弹簧。
[0050]该直线电机可以用于对运动精度要求不高、对振动噪声等环境污染要求不严的场合，如打夯机等；本方案的直线电机的工作过程与实施例1相似，只是动子的运动复位和初始定位会受到机械弹簧的影响。
[0051]本发明中所采用的对极布置的永磁体的用途十分广泛，根据实际应用，有针对地米用多对对极布置的永磁体、两对对极布置永磁体或者只用一对内置对极永磁体或者只用一对外置对极永磁体的情况下，不但可以用于开发直线电机，电磁阀等常见机械装置，而且还可用于研宄开发直线电磁锯、强力冲击器、电磁制动器、换向开关、往复推拉装置、医用按压推拿按摩器，以及能从负载本身获取往复运动恢复力的装置，如压缩器、弹跳器、反弹机和健身器械等，以及各种往复机构或机械的驱动器，如往复泵、真空泵、压缩泵和隔膜泵等，以及打夯机、扩张器、摇摆器、抽水器和抽液器，以及日用清洁工具，如拖把、拉窗帘器和射钉枪等，我们常见的按摩助力器、直线压缩机、吸排机械、压榨机械、换向助力器、磁疗按摩器，甚至农村水井抽水摇臂驱动器等都可以应用对极布置的永磁体取得功能和性能的扩展和改善。
[0052]本发明的直线电机可以在电机的两端同时输出机械直线往复运动的运动驱动力，相当于单一机械可以有两个驱动力的输出，更节能、环保。
[0053]以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种直线电机，包括动子、定子和基座，所述动子和定子安装在基座上；其特征是: 所述动子上设置有至少一对对极布置的内置永磁体； 所述定子和/或基座上还设置有至少一对对极布置的外置永磁体；并且，至少有一对内置永磁体和一对外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征是:所述动子还包括运动轴和设置在运动轴上的导磁套管；所述内置永磁体设置在所述运动轴的中轴线上或中轴线的近周，对极布置于所述导磁套管的两外端。
3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征是:所述导磁套管为导磁铁质材料制成的连续实壁套管或间断实壁套管；所述导磁套管的外周还套设有铁质套管或铜套管或铝套管或塑料套管。
4.根据权利要求1所述的直线电机，其特征是:所述定子还包括线圈骨架、缠绕于线圈骨架上的线圈和套在所述线圈外围的以导磁材料制成的线圈套壳；所述外置永磁体对极布置在所述线圈套壳的两外端。
5.根据权利要求4所述的直线电机，其特征是:所述线圈骨架的中轴套筒采用向两端外伸的结构；所述线圈骨架的线圈端面为圆盘形状或齿盘形状。
6.根据权利要求1所述的直线电机，其特征是:所述基座包括端盖、端盖定位架和轴承；所述外置永磁体对极布置在所述端盖上。
7.根据权利要求2至6任一所述的直线电机，其特征是:所述动子的运动轴的中轴线上或中轴线近周设置有两对对极布置的内置永磁体；在定子和/或基座上，对应于动子的运动轴的中轴线的位置周围，设置有一对对极布置的外置永磁体；在动子的运动轴的两外端，内置永磁体和外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
8.根据权利要求2至6任一所述的直线电机，其特征是:所述动子的运动轴的中轴线上或中轴线近周设置有一对对极布置的内置永磁体；在定子和/或基座上，对应于动子运动轴的中轴线的位置周围，设置有一对对极布置的外置永磁体；在动子的运动轴的两外端，内置永磁体和外置永磁体以磁力互斥的方式构成磁力弹簧。
9.根据权利要求1至6任一所述的直线电机，其特征是:所述内置永磁体上还设置有内置永磁体定位件；所述外置永磁体上还设置有外置永磁体定位件。
10.一种直线电机，包括动子、定子和基座；其特征是:所述动子上设置有至少一对对极布置的内置永磁体；所述基座上设置有用于为直线电机往复运动提供恢复力的机械弹黃。
【文档编号】H02K41/02GK104467352SQ201410768395
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】杨原茂, 胡兆火, 毛建川, 佘登攀, 冯刚文, 朱彬 申请人:成都气海机电制造有限公司