直线电机模组的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种直线电机模组。

背景技术：

近几年来伴随着视觉系统(眼)、机器人(手)、以及智能控制技术(脑) 方面在半导体电子产业方面的大量运用展开，高速、高精度的全自动化装配流水线体在行业内对原有的采用以皮带、同步带为主的输送流水线形式已不能满足行业需求。市场迫切需要一种能满足可实现作业载具循环流转，同时具备高速、高精度要求，结构式样简单，可自由组合成各种工艺需求的新式线体。

现有技术中，直线电机以其直接电磁驱动除定位导向外无其它接触摩擦、高速高精度运动、可长距离多动子直接驱动优势，在市场运用中越来越普，但是，现有直线电机的结构相对复杂，性能不稳定，成本相对较高，推广难度大。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种直线电机模组。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的直线电机模组，所述直线电机模组包括：

电机模组定子，所述电机模组定子包括定子磁轭和定子磁铁，所述定子磁轭为U型结构；所述定子磁铁设为多个，多个所述定子磁铁分别设置在所述定子磁轭的两侧；

电机模组动子，所述电机模组动子包括动子线圈和动子安装板，所述动子线圈设置在所述定子磁轭的所述U型结构内，并固定到所述动子安装板上；

所述动子线圈与电源驱动连接，所述动子线圈通过所述电源驱动与所述定子磁铁相互作用产生磁场力，以驱动所述电机模组动子做直线运动。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组定子还包括定子底板，所述定子底板上设有直线导轨，所述电机模组动子上设有第一滑块，所述第一滑块安装在所述动子安装板上，用于在所述动子线圈作用力下，沿所述直线导轨做直线运动。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组动子还包括：

动子驱动器，所述动子驱动器设置在所述动子安装板上，所述动子驱动器与所述动子线圈电性连接，用于为所述动子线圈提供所述电源驱动。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组动子还包括：集电器碳刷组件，所述集电器碳刷组件设置在所述动子安装板上，所述集电器碳刷组件与所述动子驱动器电性连接，所述集电器碳刷组件上分别设有第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷和第四碳刷；

所述电机模组定子还包括滑触线组件，所述滑触线组上设有第一滑触线、第二滑触线、第三滑触线和第四滑触线，所述第一滑触线、第二滑触线、第三滑触线和第四滑触线分别与所述第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷和第四碳刷电性连接，以通过所述第一滑触线、第二滑触线、第三滑触线和第四滑触线将外接电源及控制信号引导至所述动子驱动器。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述动子驱动器还包括CAN 总线接口和驱动端子，所述CAN总线接口与所述集电器碳刷组件电性连接，所述集电器碳刷组件通过所述CAN总线接口将所述外接电源及控制信号引导至所述动子驱动器；

所述驱动端子与所述动子线圈电性连接，所述动子驱动器通过所述驱动端子将所述电源驱动引导至所述动子线圈。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述动子驱动器还包括储能电容和/或瓷片电容，所述储能电容的两端分别与所述集电器碳刷组件的外接电源输出端连接，所述储能电容用于将所述外接电源的输出进行电源储能；

所述瓷片电容的两端与所述瓷片电容的两端分别与所述集电器碳刷组件的外接电源输出端连接，所述瓷片电容用于将所述外接电源的输出进行电源滤波。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述集电器碳刷组件还包括：

集电器碳刷固定板，所述集电器碳刷固定板设置在所述动子安装板上；

第一弹簧张力机构，所述第一弹簧张力机构的一端与所述集电器碳刷固定板可转动连接，所述第一弹簧张力机构的另一端与所述第一碳刷可转动连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一弹簧张力机构包括：

第一压力轴臂，所述第一压力轴臂的一端与所述集电器碳刷固定板可转动连接，所述第一压力轴臂的另一端与所述第一碳刷可转动连接；

第二压力轴臂，所述第二压力轴臂的一端与所述集电器碳刷固定板可转动连接，所述第二压力轴臂的另一端与所述第一碳刷可转动连接，所述第二压力轴臂位于靠近所述第一碳刷的一端；

张力弹簧，所述张力弹簧一端设置在所述第一压力轴臂且远离所述集电器碳刷固定板的一端，所述张力弹簧另一端设置在所述第二压力轴臂且靠近所述集电器碳刷固定板的一端。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组定子还包括磁栅尺，所述磁栅尺设置在所述定子底板上；

所述电机模组动子还包括磁栅读数头，所述磁栅读数头设置在所述动子安装板上，所述磁栅读数头用于通过所述磁栅尺获取所述动子安装板的移动位置。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组动子上还设有第一防撞块和第二防撞块，所述第一防撞块和第二防撞块分别设置电机模组动子的前后位置。

本实用新型提供一种直线电机模组，通过将电机模组定子的所述定子磁轭设为U型结构；多个所述定子磁铁分别设置在所述定子磁轭的两侧；并通过将电机模组动子所述动子线圈设置在所述定子磁轭的所述U型结构内，并固定到所述动子安装板上，通过所述电源驱动与所述定子磁铁相互作用产生磁场力，以驱动所述电机模组动子做直线运动。所述直线电机的结构相对简单，性能稳定，成本相对较低，容易推广。另外，通过将动子驱动器设置通过动子安装板与所述动子线圈固定连接，使得所述动子驱动器与所述动子线圈之间的布线简单，通过滑触线组件及集电器碳刷组件的滑动导电结构，减少连接。还通过第一弹簧张力机构使得所述第一碳刷与所述第一滑触线稳定可靠接触，使得直线电机模组性能更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的直线电机模组结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的直线电机模组分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的直线电机模组定子结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的直线电机模组动子结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一直线电机模组动子结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的直线电机模组集电器碳刷组件结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的直线电机模组集电器碳刷组件中第一碳刷、弹簧张力机构和集电器碳刷固定板结构示意图；

图8本实用新型实施例提供的直线电机模组电气控制电路结构示意图。

附图标记：

电机模组定子10；

上护罩101；

定子磁轭102；

定子磁铁103；

直线导轨104；

磁栅尺105；

滑触线组件106；

第一滑触线1061；

第二滑触线1062；

第三滑触线1063；

第四滑触线1064；

定子底板107；

定子固定板108；

电机模组动子20；

动子安装板2001；

动子驱动器2002；

动子线圈2003；

第一滑块2004；

第二滑块2005；

第一防撞块2006；

第二防撞块2007；

串口接头2008；

原点光电开关2009；

磁栅读数头2010；

集电器碳刷组件2011；

集电器碳刷固定板20111；

第一碳刷20112；

弹簧张力机构20113；

第一压力轴臂201131；

第一弹簧固定轴201132；

第二压力轴臂201133；

第二弹簧固定轴201134；

张力弹簧201135；

第三碳刷20114；

第四碳刷20115；

第二碳刷20116。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1和图2，本实用新型提供一种直线电机模组，包括：电机模组定子10和电机模组动子20，所述电机模组定子10包括定子磁轭102和定子磁铁 103，所述定子磁轭102为U型结构；所述定子磁轭102可设为多个，通过多个所述定子磁轭102可将所述定子磁轭102沿直线方向延伸，以满足不同长度的应用需求。所述定子磁轭102为U型结构，也就是所述定子磁轭102的上下两侧及左部为相对固定结构，右侧及两端为开口。通过所述U型结构，方便将多个所述定子磁轭102直线连接。

所述定子磁铁103设为多个，多个所述定子磁铁103分别设置在所述定子磁轭102的两侧；通过将多个所述定子磁铁103设置在所述定子磁轭102的两侧的位置，使得所述定子磁轭102的内部产生相应的磁场。多个所述定子磁铁103 均匀地设置在所述定子磁轭102的两侧。使得所述定子磁轭102的内部产生均匀的磁场空间。

所述电机模组动子20包括动子线圈2003和动子安装板2001，所述动子线圈2003设置在所述定子磁轭102的所述U型结构内，并固定到所述动子安装板 2001上；也就是，所述动子线圈2003与所述动子安装板2001固定到所述动子安装板2001上。且所述动子线圈2003落入所述定子磁轭102内部磁场空间内。

所述动子线圈2003与电源驱动连接，所述动子线圈2003通过所述电源驱动与所述定子磁铁103相互作用产生磁场力，以驱动所述电机模组动子20做直线运动。所述动子线圈2003通过所述电源驱动与所述定子磁铁103相互作用产生的磁场力，以驱动所述动子线圈2003沿所述定子磁轭102做直线运动。通过所述动子线圈2003与驱动电源接通，通过所述驱动电源使得所述动子线圈 2003产生电磁感应，所述电磁感应与所述定子磁铁103产生的磁场的相互作用产生磁场力，所述磁场力沿着所述定子磁轭102的长度方向延伸。通过所述磁场力带动所述动子线圈2003沿所述定子磁轭102做直线运动。从而带动与所述动子线圈2003固定的动子安装板2001做直线运动。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电机模组定子10还包括定子底板107，所述定子底板107上设有直线导轨104，所述电机模组动子20 上设有第一滑块2004，所述第一滑块2004安装在所述动子安装板2001上，用于在所述动子线圈2003作用力下，沿所述直线导轨104做直线运动。

参阅图2、图4和图5，所述电机模组动子20还包括：动子驱动器2002，所述动子驱动器2002设置在所述动子安装板2001上，所述动子驱动器2002与所述动子线圈2003电性连接，用于为所述动子线圈2003提供所述电源驱动。所述驱动器固定到所述动子安装板2001上，所述动子安装板2001在所述动子线圈2003的带动下移动时，所述驱动器也跟随所述动子安装板2001一起移动。也就是，所述驱动器与所述动子线圈2003为相对固定的位置。通过相对固定的位置，使得所述驱动器与所述动子线圈2003之间的连接线可相对固定。避免驱动器与所述动子线圈2003之间繁琐布线。所述驱动器用于产生驱动电源，所述驱动电源使所述动子线圈2003产生电磁感应。从而在所述定子磁轭102 内部的磁场作用下产生磁场力，所述磁场力驱动所述动子以及所述动子座做直线运动。

参阅图2、图4和图5，所述电机模组动子20还包括：集电器碳刷组件2011，所述集电器碳刷组件2011设置在所述动子安装板2001上，所述集电器碳刷组件2011与所述动子驱动器2002电性连接，所述集电器碳刷组件2011上分别设有第一碳刷20112、第二碳刷20116、第三碳刷20114和第四碳刷20115；所述碳刷集电器设置在所述动子安装板2001上使得所述碳刷集电器可跟随所述动子座同步移动。使得所述碳刷继电器与所述驱动器的位置相对固定。所述碳刷集电器与所述驱动器之间的连接线可相对固定。避免碳刷集电器与所述驱动器之间繁琐布线。

所述电机模组定子10还包括滑触线组件106，所述滑触线组上设有第一滑触线1061、第二滑触线1062、第三滑触线1063和第四滑触线1064，所述第一滑触线1061、第二滑触线1062、第三滑触线1063和第四滑触线1064分别与所述第一碳刷20112、第二碳刷20116、第三碳刷20114和第四碳刷20115电性连接，以通过所述第一滑触线1061、第二滑触线1062、第三滑触线1063和第四滑触线1064将外接电源及控制信号引导至所述动子驱动器2002。

由于所述碳刷集电器上的第一碳刷20112、第二碳刷20116、第三碳刷 20114和第四碳刷20115与所述第一滑触线1061、第二滑触线1062、第三滑触线1063和第四滑触线1064电性连接，从而可将所述第一滑触线1061、第二滑触线1062、第三滑触线1063和第四滑触线1064的四路电信号引入到所述碳刷集电器组件内，并通过所述碳刷集电器组件将所述四路电信号引入到所述驱动器上。在本实用新型的一个实施例中，所述四路电信号分别为输入的正负电源信号以及两路的控制信号。正负的电源及两路控制信号通过所述碳刷集电器组件引入到所述驱动器，所述两路控制信号可为CAN总线信号。通过 CAN总线给所述驱动器发送控制指令，使所述驱动器产生正弦波电源驱动。驱动所述动子线圈2003按设定的速度做直线运动。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述动子驱动器2002还包括 CAN总线接口和驱动端子，所述CAN总线接口与所述集电器碳刷组件2011电性连接，所述集电器碳刷组件2011通过所述CAN总线接口将所述外接电源及控制信号引导至所述动子驱动器2002；通过所述CAN总线接口方便与集电器碳刷组件2011之间的信号连接。

所述驱动端子与所述动子线圈2003电性连接，所述动子驱动器2002通过所述驱动端子将所述电源驱动引导至所述动子线圈2003，通过所述驱动端子方便与动子线圈2003的连接。

参阅图8，所述动子驱动器2002还包括储能电容和/或瓷片电容，所述储能电容的两端分别与所述集电器碳刷组件2011的外接电源输出端连接，所述储能电容用于将所述外接电源的输出进行电源储能；所述蓄能电容为大容量电容，通过所述储能电容可存储一定的电能。从而避免所述外接电源断电时 (或碳刷在滑动过程中与滑触线接触摩擦引发局部的供电瞬间断电)，所述动子线圈2003由于没有电源的驱动而出现突然停止现象。甚至导致所述动子安装板2001上的加工产品的滑落，造成不必要的损失。

所述瓷片电容的两端与所述瓷片电容的两端分别与所述集电器碳刷组件2011的外接电源输出端连接，所述瓷片电容用于将所述外接电源的输出进行电源滤波。通过所述储能电容和瓷片电容的一大一小的组合可过滤掉导电轨与碳刷相对滑动的冲击振动产生的低频和高频波形。使得所述驱动器上的电压更加的稳定。

参阅图5、图6和图7，所述集电器碳刷组件2011还包括：集电器碳刷固定板20111和第一弹簧张力机构20113，所述集电器碳刷固定板20111设置在所述动子安装板2001上，集电器碳刷固定板20111可在所述动子线圈2003的带动下做直线运动，以带动所述第一碳刷20112、第二碳刷20116、第三碳刷20114 和第四碳刷20115做滑动。

所述第一弹簧张力机构20113的一端与所述集电器碳刷固定板20111可转动连接，所述第一弹簧张力机构20113的另一端与所述第一碳刷20112可转动连接。通过所述第一弹簧张力机构20113的两端分别与所述集电器碳刷固定板 20111及所述第一碳刷20112可转动连接，避免所述第一碳刷20112与所述集电器碳刷固定板20111硬性连接。由于所述第一碳刷20112在使用时，与第一滑触线1061滑动接触，以进行导电。所述第一碳刷20112与第一滑触线1061滑动摩擦可能会导致磨损严重及导电不稳定。同时所述第一弹簧张力机构20113 避免所述第一碳刷20112与所述集电器碳刷固定板20111硬性连接，减少磨损及提高导电稳定性。

参阅图6和图7，所述第一弹簧张力机构20113包括：第一压力轴臂201131、第二压力轴臂201133和张力弹簧201135，所述第一压力轴臂201131的一端与所述集电器碳刷固定板20111可转动连接，所述第一压力轴臂201131的另一端与所述第一碳刷20112可转动连接；参阅图7，所述第一压力轴臂201131两端分别与所述集电器碳刷固定板20111、第一碳刷20112可转动连接。

所述第二压力轴臂201133的一端与所述集电器碳刷固定板20111可转动连接，所述第二压力轴臂201133的另一端与所述第一碳刷20112可转动连接，所述第二压力轴臂201133位于靠近所述第一碳刷20112的一端；参阅图7，所述第二压力轴臂201133两端分别与所述集电器碳刷固定板20111、第一碳刷 20112可转动连接。所述第一压力轴臂201131和第二压力轴臂201133分别并列设置。且所述第一压力轴臂201131设置在所述第二压力轴臂201133的上端(所述第一压力轴臂201131靠近所述第一碳刷20112)。

所述张力弹簧201135一端设置在所述第一压力轴臂201131且远离所述集电器碳刷固定板20111的一端，所述张力弹簧201135另一端设置在所述第二压力轴臂201133且靠近所述集电器碳刷固定板20111的一端。通过将所述张力弹簧201135设置在所述第一压力轴臂201131和第二压力轴臂201133之间，以使得所述张力弹簧201135可为所述第一碳刷20112施加向下的压力。使所述第一碳刷20112与所述第一滑触线1061稳定接触。通过选用不同规格的所述张力弹簧201135，可调节所述第一碳刷20112施加向下的压力。可确保所述第一碳刷 20112与所述第一滑触线1061稳定可靠接触。

需要说明的是，所述第二碳刷20116、第三碳刷20114和第四碳刷20115 也可通过同样的第一弹簧张力机构20113与所述集电器碳刷固定板20111可转动连接。其结构与所述第一碳刷20112的结构相同，在此不重复描述。

参阅同2和图3，所述电机模组定子10还包括磁栅尺105，所述磁栅尺105 设置在所述定子底板107上；通过将所述磁栅尺105设置所述定子底板107上，使得所述磁栅尺105的位置相对固定。

参阅同2和图4，所述电机模组动子20还包括磁栅读数头2010，所述磁栅读数头2010设置在所述动子安装板2001上，所述磁栅读数头2010用于通过所述磁栅尺105获取所述动子安装板2001的移动位置。通过将所述磁栅读数头 2010设置在所述动子安装板2001上，使得所述磁栅尺105可跟随所述动子线圈 2003做一起做线运动，也就是，所述磁栅读数头2010与所述磁栅尺105相对运动。通过所述磁栅读数头2010读取所述磁栅尺105的相对位置，从而可获取所述动子座的运动的相对位置。磁栅读数头2010可与所述驱动器信号连接，通过所述驱动器将所述动子安装板2001的相对位置传输至外接控制系统。以对所述动子座进行位移控制。

参阅图4和图5，所述电机模组动子20上还设有第一防撞块2006和第二防撞块2007，所述第一防撞块2006和第二防撞块2007分别设置电机模组动子20 的前后位置。通过所述第一防撞块2006和第二防撞块2007，使得所述电机模组动子20在做直线运动时，避免所述电机模组动子20的前后位置出现碰撞时的硬性接触。

本实用新型提供一种直线电机模组，通过将电机模组定子10的所述定子磁轭102设为U型结构；多个所述定子磁铁103分别设置在所述定子磁轭102的两侧；并通过将电机模组动子20所述动子线圈2003设置在所述定子磁轭102 的所述U型结构内，并固定到所述动子安装板2001上，通过所述电源驱动与所述定子磁铁103相互作用产生磁场力，以驱动所述电机模组动子20做直线运动。所述直线电机的结构相对简单，性能稳定，成本相对较低，容易推广。另外，通过将动子驱动器2002设置通过动子安装板2001与所述动子线圈2003 固定连接，使得所述动子驱动器2002与所述动子线圈2003之间的布线简单，通过滑触线组件106及集电器碳刷组件2011的滑动导电结构，减少连接。还通过第一弹簧张力机构20113使得所述第一碳刷20112与所述第一滑触线1061稳定可靠接触，使得直线电机模组性能更加稳定。

以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。