一种直线电机的制作方法

一种直线电机
【技术领域】
1.本实用新型涉及电机的技术领域，尤其涉及一种直线电机。


背景技术：

2.直线电机作为一种零传动的驱动机构，不需要中间传动机构，并且具有高精度、高动态响应和高刚性等优势。此外，由于没有传动的磨损，机械损耗极小，直线电机的维护需求低，寿命长。因此，直线电机的应用也越来越广泛。
3.现有永磁直线电机，一般是多个单块永磁体安装在磁轭上作为一次级，因而永磁体体积有限，进而导致直线电机推力密度相对较低，存在明显的推力波动。
4.因此，有必要提供一种新型的直线电机来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种直线电机，以解决现有技术中的直线电机因推力波动较大而影响直线运动性能的技术问题。
6.为此，本实用新型实施例中提供了一种直线电机，包括：滑动机构、相对间隔设置在所述滑动机构上并相互作用产生电磁推力的初级机构和次级机构；所述滑动机构包括基座和可移动的设置在所述基座上的滑座，所述初级机构固定连接于所述基座，所述次级机构固定连接于所述滑座；或，所述初级机构固定连接于所述滑座，所述次级机构固定连接于所述基座；
7.所述次级机构包括磁轭以及多个沿所述滑座的运动方向间隔设置并嵌设于所述磁轭内的永磁体组件，所述次级机构设有至少两个，且至少两个所述次级机构沿所述滑座的运动方向彼此间隔且平行设置。
8.作为一种改进，所述永磁体组件包括：
9.第一永磁体和第二永磁体，呈一夹角间隔设置，所述夹角的角平分线自所述夹角的顶点向所述初级机构延伸并垂直于所述次级机构所在的平面，且沿所述滑座的运动方向上，所述第一永磁体和所述第二永磁体关于所述角平分线对称分布；及
10.第三永磁体，与所述初级机构相对且间隔设置，且所述第一永磁体远离所述初级机构的一端和所述第二永磁体远离所述初级机构的一端分别位于所述第三永磁体的相对两端；
11.其中，所述第一永磁体、所述第二永磁体及所述第三永磁体靠近所述初级机构一侧的磁极相同，所述夹角的角度为α，且0
°
＜α＜180
°
。
12.作为一种改进，所述永磁体组件还包括与所述第三永磁体相对间隔设置的第四永磁体，所述第四永磁体位于所述第三永磁体与所述初级机构之间，且所述第三永磁体和第四永磁体靠近所述初级机构的一侧的磁极相同。
13.作为一种改进，相邻两个所述永磁体组件的两个所述第三永磁体的充磁方向相反。
14.作为一种改进，所述磁轭具有沿所滑座的运动方向延伸且相对间隔的第一侧面和第二侧面，所述磁轭开设有贯穿所述第一侧面与所述第二侧面、且间隔设置的若干个容置腔，所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体对应收容于所述容置腔中。
15.作为一种改进，所述初级机构包括具有齿槽的铁芯和设置在所述铁芯上的绕组。
16.作为一种改进，所述基座包括底壁、相对且间隔设置在所述底壁上的侧壁，所述滑座与所述侧壁的远离所述底壁的一端活动连接。
17.作为一种改进，所述磁轭设置在所述底壁上，所述铁芯设置在所述滑座上，且所述齿槽的槽口朝向所述磁轭。
18.作为一种改进，所述磁轭设置在所述滑座上，所述铁芯设置在所述底壁上，且所述齿槽的槽口朝向所述磁轭。
19.作为一种改进，所述直线电机还包括设置在所述底壁上的栅尺和相对所述栅尺设置在所述滑座上的栅尺读数头。
20.本实用新型的有益效果在于：多个沿滑座的运动方向间隔设置的永磁体组件嵌设在磁轭内，此外，沿滑座的运动方向至少设置有两个次级机构，且相邻两个次级机构彼此间隔且平行，从而有效的降低直线电机的端部定位力，进而降低整体的推力波动；同时，通过调整相邻两个次级机构之间的间隔距离，可以调整推力波动的降低效果。
【附图说明】
21.图1为本实用新型一实施例中直线电机的整体结构示意图；
22.图2为图1的分解结构示意图；
23.图3为图2中c处的放大示意图；
24.图4为图1中a－a方向的剖视图；
25.图5为本实用新型一实施例中直线电机的整体结构示意图；
26.图6为图5的分解结构示意图；
27.图7为图6中d处的放大示意图；
28.图8为本实用新型一实施例中直线电机的整体结构示意图。
29.图中：
30.100、直线电机；10、滑动机构；11、基座；111、底壁；112、侧壁； 1121、第一导向槽；12、滑座；121、第二导向槽；13、导轨；20、初级机构；21、铁芯；211、齿槽；22、绕组；30、次级机构；31、永磁体组件； 311、第一永磁体；312、第二永磁体；313、第三永磁体；314、第四永磁体；32、磁轭；32a、容置腔；321、第一侧面；322、第二侧面；41、栅尺；42、栅尺读数头。
【具体实施方式】
31.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过其他多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
33.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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.本实用新型提供了一种直线电机100，参见图1
‑
图4，直线电机100 包括滑动机构10、初级机构20和次级机构30。滑动机构10包括基座11 和可移动的设置在基座11上的滑座12，初级机构20与次级机构30以预设物理间隙相对设置滑动机构10上，使得初级机构20和次级机构30相互作用产生的电磁推力可以推动初级机构20或次级机构30作直线运动。如，初级机构20固定于基座11，次级机构30固定于滑座12，次级机构30相对初级机构20滑动。又如，初级机构20固定于滑座12，次级机构30固定于基座11，初级机构20相对次级机构30滑动。
35.其中，次级机构30包括磁轭32以及多个沿滑座12的运动方向间隔设置并嵌设于磁轭32内的永磁体组件31，次级机构30设有至少两个，且至少两个次级机构30沿滑座12的运动方向彼此间隔且平行设置。
36.在本实用新型中，多个沿滑座12的运动方向间隔设置的永磁体组件 31嵌设在磁轭32内，此外，沿滑座12的运动方向至少设置有两个次级机构30，且相邻两个次级机构30彼此间隔且平行，从而有效的降低直线电机100的端部定位力，进而降低整体的推力波动；同时，通过调整相邻两个次级机构30之间的间隔距离，可以调整推力波动的降低效果。
37.在一种实施例中，永磁体组件31包括：第一永磁体311和第二永磁体 312，呈一夹角间隔设置，夹角的角平分线自夹角的顶点向初级机构20延伸并垂直于次级机构30所在的平面，且沿滑座12的运动方向上，第一永磁体311和第二永磁体312关于角平分线对称分布；及第三永磁体313，与初级机构20相对且间隔设置，且第一永磁体311远离初级机构20的一端和第二永磁体312远离初级机构20的一端分别位于第三永磁体313的相对两端。
38.其中，第一永磁体311、第二永磁体312及第三永磁体313靠近初级机构20一侧的磁极相同，夹角的角度为α，且0
°
＜α＜180
°
。
39.因此，永磁体组件31沿滑座12的运动方向上的截面呈开口逐渐增大且开口朝向初级机构20的u型结构，运用本技术方案可以有效增大次级机构30的永磁体体积，使气隙侧的磁场显著增大，从而增加了直线电机 100的推力密度。
40.在一些具体的实施例中，第二永磁体312的形状大小和第三永磁体313 的形状大小相同。
41.具体地，相邻两个永磁体组件31的两个第三永磁体313的充磁方向相反，因此，相邻两个永磁体组件31的两个第一永磁体311的充磁方向相反、两个第二永磁体312的充磁方向相反。
42.在一种实施例中，磁轭32具有沿滑座12的运动方向延伸且相对间隔的第一侧面321和第二侧面322，且磁轭32开设有贯穿第一侧面321与第二侧面322、且间隔设置的若干个容置腔32a，第一永磁体311、第二永磁体312以及第三永磁体313对应收容于容置腔32a中。通过容置腔32a将第一永磁体311、第二永磁体312以及第三永磁体313嵌入磁轭32，使得
各个永磁体的相对位置关系保持稳定，同时保持永磁体组件31与磁轭32 之间的相对稳定性，进一步地，还减小了次级机构30的体积。
43.在一种实施例中，具体参见图5
‑
图8，永磁体组件31还包括沿包括与第三永磁体313相对间隔设置的第四永磁体314，第四永磁体314位于第三永磁体313与初级机构20之间，且第三永磁体313和第四永磁体314 靠近初级机构20的一侧的磁极相同。其中，第四永磁体314对应收容于容置腔内，第一永磁体311形状大小和第四永磁体314的形状大小相同，即在本实施例中，第一永磁体311、第二永磁体312、第三永磁体313以及第四永磁体314共同形成永磁体组件31，通过对第四永磁体314的位置进行设置，使永磁体组件31沿滑座12的移动方向的截面呈倒梯形结构，进一步增大气隙侧的磁场强度，从而进一步增加直线电机100的推力密度。
44.在一种实施例中，请参见图1、图5、图8，初级机构20包括具有齿槽211的铁芯21和设置在铁芯21上的绕组22。
45.绕组22通入交流电源，初级机构20与次级机构30之间的气隙产生行波磁场，次级机构30在行波磁场的切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场作用就产生电磁推力。当初级机构20固定，则电磁推力推动次级机构30直线运动；当次级机构30固定，则电磁推力推动初级机构20直线运动。
46.在一些具体的实施例中，基座11包括底壁111、相对且间隔设置在底壁111上的侧壁112，滑座12与侧壁112的远离底壁111的一端活动连接。初级机构20和次级机构30位于基座11和滑座12形成的空间中，并通过滑座12和侧壁112之间的相对滑动来实现相对直线运动。
47.在一种实施例中，滑动机构10还包括设置侧壁112与滑座12之间的导轨13，以使得滑座12可顺畅的相对基座11滑动。
48.参见图2、图6，侧壁112的远离底壁111的一端开设有与导轨13导接的第一导向槽1121，滑座12上开设有与导轨13导接的第二导向槽121。
49.在一些具体的实施例中，导轨13通过第一导向槽1121与侧壁112固定连接，则滑座12通过第二导向槽121相对导轨13滑动。或，导轨13 通过第二导向槽121与滑座12固定连接，则导轨13通过第一导向槽1121 相对侧壁112滑动，以带动滑座12直线运动。
50.在一种实施例中，参见图1、图4、图5，磁轭32设置在底壁111上，铁芯21设置在滑座12上，且齿槽211的槽口朝向磁轭32。多个次级机构 30通过对应磁轭32设置在基座11的底壁111上，初级机构20通过对应铁芯21设置在滑座12上，因此，次级机构30固定，初级机构20在推力作用下随着滑座12相对次级机构30作直线运动。
51.在一种实施例中，参见图8，磁轭32设置在滑座12上，铁芯21设置在底壁111上，且齿槽211的槽口朝向磁轭32。多个次级机构30分别通过对应的磁轭32设置在滑座12上，初级机构20则通过铁芯21设置在基座11的底壁111上，因此，初级机构20固定，次级机构30在推力作用下随着滑座12相对初级机构20作直线运动。
52.直线电机100还包括设置在底壁111上的栅尺41和相对栅尺41设置在滑座12上的栅尺读数头42。栅尺读数头42随着滑座12直线运动时，栅尺读数头42也同步在栅尺41上运动，从而检测出初级机构20与次级机构30之前的相对位移，进而实现对直线电机100直线运动的控制。
53.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。