[发明专利]一种微型直线电机及其驱动方式

说明书

技术领域

本发明属于直线电机技术领域，特别是涉及一种微型直线电机及其驱动方式。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，微型机器人已经在不断的应用于人们的生产和生活中。冲击式的驱动方式是比较适合应用于微型机器人的驱动方式之一，它要求驱动器具有体积小、输出力大和直线输出的特点。传统的采用旋转机构转变为直线运动的方式，结构复杂，不但不能保证体积的要求，而且可靠性低。利用直线电机直接驱动是比较好的解决方案，但是现有直线电机大多是针对特定应用场合设计，通用性较差：或是由于结构限制不利于微型化，或是微型化后输出力难以达到要求。而且在冲击式驱动中，采用不同的机理，也会要求驱动器具有不同的输出特性。

发明内容

针对上述存在的技术问题，根据一种冲击式驱动的机理，本发明提供一种微型直线电机及其驱动方式，该电机在保证一定的输出力和输出特性的条件下，具有很小的体积。

本发明的电机结构，包括端盖、内部铁心、外部磁轭、线圈、线圈支架及两个磁钢，两磁钢同极相对置于内部铁心两端，两磁钢外端分别安装有端盖，在两端盖内，磁钢与内部铁心的外周置有两对称的弧形磁轭，两弧型磁轭在内部铁心外周大致成圆环型，在两弧形磁轭间形成滑道，磁轭与内部铁心及磁轭与磁钢之间形成气隙，端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起；线圈置于内部铁心与磁轭之间，线圈上固定有线圈支架，线圈支架两端通过滑道穿出磁轭，线圈及线圈支架可在磁轭间的滑道上滑动，其中内部铁心部分和线圈部分分别为动子或定子。

所述的磁钢直径大于等于内部铁心的直径。磁钢为圆柱槽型结构，当磁钢直径大于内部铁心的直径时，在所述槽壁上对称开有两个凹槽，凹槽宽度与磁轭滑道宽度相同，且安装磁钢时的凹槽位置与磁轭滑道位置相对应，为线圈支架行程末端位置。所述的电机外径为6-10mm，电机长度为10-18mm，电机动子运动行程为2-4mm，磁钢厚度为1-4mm，磁钢凹槽深度为0-1mm，内部铁心长度为6-10mm，内部铁心直径为3-6mm，气隙厚度为0.4-1mm。

本发明微型直线电机的端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起构成滑块，线圈支架与外部机构相连，其驱动方式包括如下运动阶段：

阶段1：滑块位于外部设备外壳的初始端，接通电机电源，滑块向终端加速运动，外壳克服外部的摩擦向初始端加速运动；

阶段2：滑块运动一段距离后改变电机电流方向，滑块开始作减速运动，此时外壳也因改变受力方向而作减速运动；

阶段3：外壳速度比滑块速度先减小到零，通过控制电机电流，使滑块与外壳之间的作用力小于外壳与环境的摩擦力，壳体保持静止，使滑块的速度逐渐减小到零；

阶段4：通过控制电机电流，控制外壳与滑块的作用力，使的外壳在外部摩擦力的作用下保持静止状态，，滑块向初始端缓慢运动，直到滑块返回到相对于外壳的初始位置，开始下一个循环。

本发明具有如下优点：

1.本发明将两块磁钢同极相对放置，内部铁心和外部磁轭磁化后等效为磁铁的两级，磁路的封闭性比较好，在气隙中形成比较理想的磁场。

2.磁钢直径可以大于或等于铁心直径，当安装不同直径的铁心时，可以得到不同的输出特性；磁钢直径大于铁心直径时，磁钢所形成的侧极使得主极磁钢在铁心边缘的磁漏降低，增加了气隙磁通密度。

3.线圈及其线圈支架部分和内部铁心、磁钢及磁轭部分可以分别作为定子，分别用于需要大惯性和小惯性的场合。

4.本发明电机结构简单、小巧，构思新颖，易于小型化，适合作为微小型机构的驱动器。

5.采用本发明直线电机的结构，则可以省去中间的转化机构，提高设备的可靠性和效率。

附图说明

图1为本发明的装配示意图。

图2为本发明剖视示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明磁钢结构示意图。

图5为图4的左视图。

图6为本发明线圈支架结构示意图。

图7为图6的侧视局部剖视示意图。

图8为本发明端盖结构示意图。

图9为图8左视图。

图10为本发明电机驱动过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图详细说明本发明。