專利名稱：一種軸式直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圓筒型直線電機(jī)主要有永磁同步和感應(yīng)異步直線電機(jī)兩種。永磁同步直線電機(jī)初 級(jí)通常為帶鐵芯結(jié)構(gòu)，存在明顯的齒槽效應(yīng)，而且無法完全消除，影響精密定位；另外，由于 裝配誤差，初、次級(jí)間容易產(chǎn)生磁吸力。感應(yīng)式異步直線電機(jī)初級(jí)結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)類似，次 級(jí)為導(dǎo)電和導(dǎo)磁材料組成的復(fù)合體，由于推力密度小、效率低，伺服性能較差，不適合精密 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軸式直線電機(jī)，以 消除齒槽效應(yīng)，以及初級(jí)與次級(jí)間的電磁吸力。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種軸式直線電機(jī)，包括初級(jí)和 次級(jí)，初級(jí)套在次級(jí)上，并且初級(jí)內(nèi)表面與次級(jí)外表面之間存在氣隙，以使次級(jí)能夠沿軸向 作直線運(yùn)動(dòng)，初級(jí)包括外殼與線圈繞組，次級(jí)包括沿軸向放置的芯軸，以及套接在芯軸上并 沿軸向充磁的永磁環(huán)；其中，線圈繞組由至少一個(gè)空心線圈組成，永磁環(huán)至少有兩個(gè)，相鄰 的永磁環(huán)的充磁方向相反，相鄰的永磁環(huán)之間由磁軛間隔。為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的措施還包括上述彼此相鄰的兩個(gè)空心線圈之間用絕緣片間隔。上述永磁環(huán)與磁軛的軸向長(zhǎng)度比為5 1 4 1。上述初級(jí)的端部設(shè)有能夠防止空心線圈沿軸向竄動(dòng)的固定端環(huán)；該固定端環(huán)由非 導(dǎo)磁材料制成。上述次級(jí)還包括能夠防止永磁環(huán)沿軸向竄動(dòng)的固定件；該固定件由非導(dǎo)磁材料制 成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種軸式直線電機(jī)的初級(jí)采用無鐵芯結(jié)構(gòu)的空心線圈， 因而完全避免了初、次級(jí)間的齒槽效應(yīng)，同時(shí)消除了初、次級(jí)間的電磁吸力；另外，適當(dāng)選擇 空心線圈的厚度，可使初級(jí)與次級(jí)充分藕合，產(chǎn)生最大推重比。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種軸式直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的軸向剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1和圖2是本發(fā)明軸式直線電機(jī)的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中的附圖標(biāo)記為初級(jí)20、次級(jí)30、外殼21、絕緣片22、空心線圈23、固定端環(huán)24，固定端環(huán)的壁厚25、磁軛31、芯 軸32、永磁環(huán)33、固定件34、螺釘35。如圖1所示，本實(shí)施例中軸式直線電機(jī)包括初級(jí)20和次級(jí)30，其中初級(jí)20為方 形，套在次級(jí)30的外部，并且初級(jí)內(nèi)表面與次級(jí)外表面之間存在氣隙，當(dāng)初級(jí)20接入三相 電流后，與次級(jí)30磁耦合，產(chǎn)生軸向推力，形成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。圖2為圖1的軸向剖視圖，初級(jí)20包括外殼21、絕緣片22、多個(gè)空心線圈23和固 定端環(huán)24。其中，外殼21由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成，絕緣片22由絕緣材料制成；空心線圈23沿 軸向繞接在外殼21的內(nèi)表面上，并且與絕緣片22間隔排列，即兩相鄰的空心線圈23由絕 緣片22相隔；在初級(jí)20端部還設(shè)有能夠防止空心線圈繞組23沿軸向竄動(dòng)的固定端環(huán)24， 固定端環(huán)24由不導(dǎo)磁材料制成；外殼21、絕緣片22、空心線圈23與固定端環(huán)24用灌封膠 封裝成一體。次級(jí)30包括環(huán)形的磁軛31、芯軸32、和多個(gè)永磁環(huán)33。其中，環(huán)形的磁軛31和永 磁環(huán)33分別套接在芯軸32上；永磁環(huán)33沿軸向充磁，并且彼此相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)33的充 磁方向相反；彼此相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)33之間用環(huán)形磁軛31間隔；次級(jí)端部還設(shè)有用于固 定永磁環(huán)33沿軸向竄動(dòng)的的固定件34，固定件34由螺釘35兩端固定。環(huán)形磁軛31由導(dǎo) 磁材料制成；芯軸32和固定件34由非磁性材料制成。如圖2所示，永磁環(huán)33沿軸向充磁，彼此相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)33的充磁方向相反， 交替粘接在環(huán)形的磁軛31上，將從永磁環(huán)33流出的磁通集中導(dǎo)向環(huán)形的磁軛31，經(jīng)初級(jí) 20的空心線圈23，回到相鄰的磁軛，經(jīng)相鄰的另一相反極性的永磁環(huán)構(gòu)成磁回路。磁路中 的磁場(chǎng)與繞組匝鏈，即產(chǎn)生洛倫茨力；由于空心線圈23不存在無效端部，適當(dāng)選擇空心線 圈的厚度，可使初級(jí)與次級(jí)充分藕合，產(chǎn)生最大推重比。為了產(chǎn)生最大匝鏈磁密，永磁環(huán)33與環(huán)形的磁軛31的厚度比選擇為5 1 4 1 ；另外，為了減小渦流阻尼，固定端環(huán)的壁厚25在保證足夠機(jī)械強(qiáng)度下，要盡可能小。本發(fā)明的最佳實(shí)施例已闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不 會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種軸式直線電機(jī)，包括初級(jí)(20)和次級(jí)(30)，初級(jí)(20)套在次級(jí)(30)上，并且初級(jí)(20)內(nèi)表面與次級(jí)(30)外表面之間存在氣隙，以使次級(jí)(30)能夠沿軸向作直線運(yùn)動(dòng)；初級(jí)(20)包括外殼(21)與線圈繞組，次級(jí)(30)包括沿軸向放置的芯軸(32)和套接在芯軸(32)上并沿軸向充磁的永磁環(huán)(33)，其特征是所述的線圈繞組由至少一個(gè)空心線圈(23)組成；所述的永磁環(huán)(33)至少有兩個(gè)，相鄰的永磁環(huán)(33)的充磁方向相反，相鄰的永磁環(huán)(33)之間由磁軛(31)間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是所述的永磁環(huán)(33)與磁軛 (31)的軸向長(zhǎng)度比為5 1 4 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是所述的初級(jí)(30)的端部設(shè)有 能夠防止空心線圈(23)沿軸向竄動(dòng)的固定端環(huán)(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是所述的次級(jí)(20)還包括能夠 防止永磁環(huán)(33)沿軸向竄動(dòng)的固定件(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是所述的固定端環(huán)(24)由非導(dǎo) 磁材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是所述的固定件(34)由非導(dǎo)磁 材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的一種軸式直線電機(jī)，其特征是彼此相 鄰的兩個(gè)空心線圈(23)之間用絕緣片(22)間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸式直線電機(jī)，包括初級(jí)和次級(jí)，初級(jí)套在次級(jí)上，并且初級(jí)內(nèi)表面與次級(jí)外表面之間存在氣隙，以使次級(jí)能夠沿軸向作直線運(yùn)動(dòng)；初級(jí)包括外殼與線圈繞組，次級(jí)包括沿軸向放置的芯軸和套接在芯軸上并沿軸向充磁的永磁環(huán)，其特征是所述的線圈繞組由至少一個(gè)空心線圈組成；所述的永磁環(huán)至少有兩個(gè)，相鄰的永磁環(huán)的充磁方向相反，相鄰的永磁環(huán)之間由磁軛間隔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明軸式直線電機(jī)的初級(jí)與次級(jí)間不存在電磁吸力，也不存在齒槽定位力，而且推重比大。
文檔編號(hào)H02K41/02GK101938208SQ201010281889
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者廖有用, 張 杰, 楊炯, 黃彬彬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所