一种内置位置传感器的棒状直线电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种内置位置传感器的棒状直线电机，包括动子和定子，定子贯穿动子，动子可沿定子的轴向滑动；动子包括动子外壳，在动子外壳内设置有套管，在套管上套接有多个线圈隔离片，在两两线圈隔离片之间设置有线圈；在动子外壳的两端设置有线圈盖，在套管一端套接有底座，底座设置在线圈盖与线圈隔离片之间；在底座上设置有PCB板，在PCB板上设置有位置传感器和用于换相的霍尔传感器。该直线电机结构使得整个棒状直线电机的结构变得更加简单，且便于安装；使用霍尔阵列使得本申请的直线电机抗干扰能力更强，可靠性更高，提高了位置定位和速度的控制精度。定子结构的改进使得整个直线电机的组装更加方便，提高了工作效率。
【专利说明】
一种内置位置传感器的棒状直线电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种内置位置传感器的棒状直线电机。
【背景技术】
[0002]目前，在直线运动控制系统中，最常见的位置检测方法是采用外置直线光栅或者外置磁栅，但是光栅和磁栅的成本很高，对安装要求也很高;也有增加额外机械结构，将直线运动转变成旋转运动，然后用旋转编码器进行位置检测的方法，显然该方法在成本和精度上都存在缺点；还有采用无位置检测的方法，但是目前所有无位置检测方法的在电机低速段效果都不是很理想，而直线电机恰恰需要频繁的起动和停止，采用无位置检测方法获得理想的效果难度较大，尚未有实用的解决方案提出。伴随着人们对直线电机的直线运动控制的研究，使得霍尔传感器技术在直线电机的应用成为了重点，而现有技术直线电机的霍尔传感器一般与直线电机本体分离，采用外置传感器方案，需要在直线电机安装完成后对传感器进行单独安装。由于传感器与直线电机定子绕组存在角度位置关系，因此这种安装方式需要对霍尔传感器进行单独的调节，且安装完成后可能会存在角度的偏移，容易造成换相偏移，导致直线电机的力矩系数出现较大波动而引起共振;从而容易造成位置精度和速度控制精度的偏差较大，同时占用较大空间，不利于直线电机的简便安装。
[0003]在直线电机的定子组装方式上，往往采用预先固定后再点胶技术，这样不利于定子的快速安装，大大降低了定子组装的生产效率，所以寻找一种定子的快速组装方式显得尤为必要。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种内置位置传感器的棒状直线电机，提高了位置定位精度和速度控制精度;同时可以快速组装，大大提高生产效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为:
[0006]—种内置位置传感器的棒状直线电机，包括动子和定子，所述定子贯穿所述动子，所述动子可沿所述定子的轴向滑动;所述动子包括动子外壳，在所述动子外壳内设置有套管，在所述套管上套接有多个线圈隔离片，在两两线圈隔离片之间设置有线圈；在所述动子外壳的两端设置有线圈盖，在所述套管一端套接有底座，所述底座设置在所述线圈盖与所述线圈隔离片之间；在所述底座上设置有PCB板，在所述PCB板上设置有位置传感器和三个用于换相的开关型霍尔传感器。
[0007]进一步地，所述位置传感器包括霍尔阵列，所述霍尔阵列包括至少一个线性霍尔传感器组，所述线性霍尔传感器组包括沿定子的轴向方向设置的两个线性霍尔传感器，两个所述线性霍尔传感器的中心距离等于定子磁场极距的1/4，使得两线性霍尔传感器的相位差达到90度。
[0008]优选地，所述霍尔阵列包括一个线性霍尔传感器组。
[0009]或优选地，所述霍尔阵列包括4个线性霍尔传感器组，在PCB板上形成了2*4的霍尔阵列。
[0010]进一步地，所述定子包括设置为圆柱棒状的定子外壳，在所述定子外壳内设置有内孔，在所述内孔内沿轴向设置有多个导磁体，在两两所述导磁体之间设置有永磁体;在所述定子外壳两端设置有堵头，所述堵头紧配合连接所述内孔，在所述堵头内设置有第一通孔，在所述第一通孔内设置有顶丝，所述顶丝抵接所述导磁体;在所述堵头的外侧设置有端盖，在所述端盖内设置有与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第二通孔的孔径略大于或等于所述第一通孔的孔径，且所述第二通孔的孔轴线与所述第一通孔的孔轴线在同一直线上。实现定子的快速安装，并能保障定子的机械和物理稳定性。
[0011 ]优选地，在所述动子外壳上设置有一开孔，所述开孔与所述PCB板在动子的同一侦U，在所述开孔处设置有电线盖板，电机线一端连接所述PCB板，另一端引出至所述动子外壳的外部，使得组装变得更加方便。
[0012]优选地，所述套管的材料为芳纶;具备耐高温、耐磨、防潮和防水的作用。
[0013]优选地，所述线圈通过环氧树脂灌胶密封固定在所述动子外壳内。
[0014]优选地，所述顶丝为内六角锥端顶丝，在所述堵头上设置有用于激光焊接的焊接点，在所述端盖上，与所述焊接点对应位置处设置有倒角，形成在所述端盖与所述焊接点之间的避空位;使得整个定子的机械稳定性能更好。
[0015]优选地，所述定子外壳的材料为不锈钢。
[0016]优选地，所述永磁体为磁铁，所述导磁体为铁片。
[0017]优选地，在所述端盖上设置有用于内置螺丝头的凹槽，所述凹槽与所述第二通孔连通，且宽度大于所述第二通孔的孔径长度;所述堵头和顶丝通过螺丝固定在所述端盖与导磁体之间。
[0018]本实用新型提供一种内置位置传感器的棒状直线电机，包括动子和定子，定子贯穿动子，动子可沿定子的轴向滑动;动子包括动子外壳，在动子外壳内设置有套管，在套管上套接有多个线圈隔离片，在两两线圈隔离片之间设置有线圈；在动子外壳的两端设置有线圈盖，在套管一端套接有底座，底座设置在线圈盖与线圈隔离片之间；在底座上设置有PCB板，在PCB板上设置有位置传感器和用于换相的霍尔传感器。该棒状直线电机通过内置位置传感器和用于换相的霍尔传感器，使得整个直线电机的结构变得更加简单，且便于安装;提高了位置定位和速度的控制精度。定子结构的改进使得整个直线电机的组装更加方便，提高了工作效率。使用霍尔阵列的优点，使得本申请的直线电机抗干扰能力更强，可靠性更尚。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一种内置位置传感器的棒状直线电机结构示意图；
[0020]图2是本实用新型一种内置位置传感器的棒状直线电机的内部结构示意图；
[0021]图3是本实用新型一种内置位置传感器的棒状直线电机的动子分解结构示意图；
[0022]图4是本实用新型一种内置位置传感器的棒状直线电机的定子分解结构示意图；
[0023]图5是本实用新型一种内置位置传感器的棒状直线电机的定子局部结构示意图；
[0024]图6是本实用新型两个线性霍尔传感器与三个开关型霍尔传感器的波形图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。
[0026]如图1-3所示，一种内置位置传感器的棒状直线电机，包括动子2和定子I，所述定子I贯穿所述动子2，所述动子2可沿所述定子I的轴向滑动;所述动子2包括动子外壳21，在所述动子外壳21内设置有套管22，在所述套管22上套接有多个线圈隔离片24，在两两线圈隔离片24之间设置有线圈23;在所述动子外壳21的两端设置有线圈盖27，在所述套管22—端套接有底座25，所述底座25设置在所述线圈盖27与所述线圈隔离片24之间；在所述底座25上设置有PCB板26，在所述PCB板26上设置有位置传感器和三个用于换相的开关型霍尔传感器。所述位置传感器包括霍尔阵列，所述霍尔阵列包括至少一个线性霍尔传感器组，所述线性霍尔传感器组包括沿定子I的轴向方向设置的两个线性霍尔传感器，两个所述线性霍尔传感器的中心距离等于定子磁场极距的1/4，使得两线性霍尔传感器的相位差达到90度。
[0027]所述霍尔阵列包括一个线性霍尔传感器组，或所述霍尔阵列包括4个线性霍尔传感器组，在PCB板上形成了2*4的霍尔阵列。本实施例中，在所述动子外壳21上设置有一开孔，所述开孔与所述PCB板26在动子2的同一侧，在所述开孔处设置有电线盖板28，电机线39一端连接所述PCB板26，另一端引出至所述动子外壳21的外部;所述套管22的材料为芳纶。
[0028]如图4和5所示，作为进一步地改进，所述定子I包括设置为圆柱棒状的定子外壳U，在所述定子外壳11内设置有内孔，在所述内孔内沿轴向设置有多个导磁体13，在两两所述导磁体13之间设置有永磁体12;在所述定子外壳11两端设置有堵头14，所述堵头14紧配合连接所述内孔，在所述堵头14内设置有第一通孔141，在所述第一通孔141内设置有顶丝15，所述顶丝15抵接所述导磁体;在所述堵头14的外侧设置有端盖16，在所述端盖16内设置有与所述第一通孔141连通的第二通孔161，所述第二通孔161的孔径略大于或等于所述第一通孔141的孔径，且所述第二通孔161的孔轴线与所述第一通孔141的孔轴线在同一直线上。所述线圈23通过环氧树脂灌胶密封固定在所述动子外壳21内。
[0029]所述顶丝15为内六角锥端顶丝。在所述堵头14上设置有用于激光焊接的焊接点142，在所述端盖16上，与所述焊接点142对应位置处设置有倒角163，形成在所述端盖16与所述焊接点142之间的避空位。所述定子外壳11的材料为不锈钢。所述永磁体12为磁铁，所述导磁体13为铁片。在所述端盖16上设置有用于内置螺丝头的凹槽162，所述凹槽162与所述第二通孔161连通，且宽度大于所述第二通孔161的孔径长度;所述堵头14和顶丝15通过螺丝17固定在所述端盖16与导磁体13之间。
[0030]如图6所示，在棒状直线电机的动子经过定子磁铁时，三个开关型霍尔传感器的三相输出电压波形为波形W、U、V，以开关型霍尔输出的3路UVW信号作为外部驱动器电流换相的控制信号；一组线性霍尔传感器的输出电压波形为波形A、B，波形A、B自身之间存在90度的相位差;两个线性霍尔输出的二路模拟量电压信号作为外部AD细分电路的再细分信号，从而控制直线电机的定位位置和定位精度;动子在定子中运动时产生的感应电动势波形为波形U1J2J3波形。
[0031]以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利保护范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种内置位置传感器的棒状直线电机，包括动子和定子，所述定子贯穿所述动子，所述动子可沿所述定子的轴向滑动;其特征在于:所述动子包括动子外壳，在所述动子外壳内设置有套管，在所述套管上套接有多个线圈隔离片，在两两线圈隔离片之间设置有线圈;在所述动子外壳的两端设置有线圈盖，在所述套管一端套接有底座，所述底座设置在所述线圈盖与所述线圈隔离片之间；在所述底座上设置有PCB板，在所述PCB板上设置有位置传感器和三个用于换相的开关型霍尔传感器。2.根据权利要求1所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述位置传感器包括霍尔阵列，所述霍尔阵列包括至少一个线性霍尔传感器组，所述线性霍尔传感器组包括沿定子的轴向方向设置的两个线性霍尔传感器，两个所述线性霍尔传感器的中心距离等于定子磁场极距的1/4，使得两线性霍尔传感器的相位差达到90度。3.根据权利要求2所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述霍尔阵列包括一个线性霍尔传感器组。4.根据权利要求2所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述霍尔阵列包括4个线性霍尔传感器组，在PCB板上形成了2*4的霍尔阵列，两组线性霍尔传感器之间的中心距离等于定子磁场极距的1/4。5.根据权利要求2-4任一项所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述定子包括设置为圆柱棒状的定子外壳，在所述定子外壳内设置有内孔，在所述内孔内沿轴向设置有多个导磁体，在两两所述导磁体之间设置有永磁体;在所述定子外壳两端设置有堵头，所述堵头紧配合连接所述内孔，在所述堵头内设置有第一通孔，在所述第一通孔内设置有顶丝，所述顶丝抵接所述导磁体;在所述堵头的外侧设置有端盖，在所述端盖内设置有与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第二通孔的孔径略大于或等于所述第一通孔的孔径，且所述第二通孔的孔轴线与所述第一通孔的孔轴线在同一直线上。6.根据权利要求1所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:在所述动子外壳上设置有一开孔，所述开孔与所述PCB板在动子的同一侧，在所述开孔处设置有电线盖板，电机线一端连接所述PCB板，另一端引出至所述动子外壳的外部。7.根据权利要求1所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述套管的材料为芳纶，所述线圈通过环氧树脂灌胶密封固定在所述动子外壳内。8.根据权利要求5所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述顶丝为内六角锥端顶丝，在所述堵头上设置有用于激光焊接的焊接点，在所述端盖上，与所述焊接点对应位置处设置有倒角，形成在所述端盖与所述焊接点之间的避空位。9.根据权利要求5所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:所述定子外壳的材料为不锈钢，所述永磁体为磁铁，所述导磁体为铁片。10.根据权利要求5所述的一种内置位置传感器的棒状直线电机，其特征在于:在所述端盖上设置有用于内置螺丝头的凹槽，所述凹槽与所述第二通孔连通，且宽度大于所述第二通孔的孔径长度;所述堵头和顶丝通过螺丝固定在所述端盖与导磁体之间。
【文档编号】H02K11/215GK205681278SQ201620559598
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日 公开号201620559598.2, CN 201620559598, CN 205681278 U, CN 205681278U, CN-U-205681278, CN201620559598, CN201620559598.2, CN205681278 U, CN205681278U
【发明人】朱玉如
【申请人】东莞市正向智能科技有限公司