[发明专利]高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线运动机构，属于机电传动技术领域。

背景技术

现有直线运动机构通常采用旋转电机与滚珠丝杠相配合的方案，其优点是旋转电机的设计与制造工艺相对成熟，丝杠系统也有现成的产品，因而系统实现方便，成本较低。然而，由于机械传动链的引入，系统存在卡死、崩齿、间隙和滞回等现象，导致系统的可靠性和安全性降低，控制精度变差。为此，国内外都致力于新型直线运动机构的研究，其主流趋势是采用直线电机进行直接驱动。对于圆筒型直线运动结构，目前的直线电机多采用有铁心的齿槽结构，其不足之处在于，电机的铁心损耗较大，且存在较大的齿槽定位力，不适于在高效率和低推力脉动的直线运动系统中应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，用以实现直线运动系统的高效、平稳运行。

实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构，所述的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构包括定子组件和动子组件，所述的定子组件包括机壳、直线滑动轴承一、直线滑动轴承二、端盖和线圈，所述的端盖数量为两个，分别是左端盖和右端盖；所述的线圈数量为三个，分别是线圈一、线圈二和线圈三；所述的动子组件包括动子轴、径向充磁永磁体和轴向充磁永磁体，所述的径向充磁永磁体的数量为三个，分别是径向充磁永磁体一、径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三；所述的轴向充磁永磁体的数量为两个，分别是轴向充磁永磁体一和轴向充磁永磁体二；

所述的机壳、动子轴和两个端盖的材料均为导磁的钢，所述的线圈一、线圈二和线圈三同轴且从左至右依次设置，所述的线圈二与线圈一反向串联，线圈二与线圈三正向串联，且三个线圈均套装在机壳内并与机壳间隙配合，间隙处采用环氧树脂固封；径向充磁永磁体一、径向充磁永磁体二及径向充磁永磁体三由左至右依次设置在三个线圈内部，且轴向充磁永磁体一设置在径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体二之间，轴向充磁永磁体二设置在径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三之间，径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体三由径向向外充磁，径向充磁永磁体二由径向向内充磁，轴向充磁永磁体一由轴向向左充磁，轴向充磁永磁体二由轴向向右充磁，三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体固定套装在动子轴上，动子轴的左端通过直线滑动轴承一与左端盖配合，动子轴的右端通过直线滑动轴承二与右端盖配合，动子轴的右端伸出右端盖，左端盖与机壳的左端可拆卸连接，右端盖与机壳的右端可拆卸连接。

优选的是，所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体的材料均为钕铁硼或钐钴。

优选的是，所述的径向充磁永磁体一和径向充磁永磁体二之间的轴向间距与线圈一和线圈二之间的轴向间距相等，径向充磁永磁体二和径向充磁永磁体三之间的轴向间距与线圈一和线圈二之间的轴向间距相等。

优选的是，所述的三个径向充磁永磁体和两个轴向充磁永磁体通过粘接方式固定套装在动子轴上。

优选的是，所述的三个线圈均通过绕线模绕制成型。

进一步的是，所述的动子轴的外缘表面开有用以与负载配合连接的键槽。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

1、本发明能实现直线运动结构的高效、平稳运行。

2、定子组件采用无铁心结构，因此不存在铁心损耗；此外，由于取消了传统电机的齿槽结构，因此不存在齿槽定位力，推力脉动很低。

3、动子组件采用聚磁式磁极安装方式，可以实现很高的推力密度，推力密度可达到0.4MN/m³，与传统的圆筒型直线运动机构相比，大大提高了力能指标和效率。

附图说明

图1是本发明的高效率、低推力脉动圆筒型直线运动机构的主剖视图；

图2是图1中的A-A剖视图。

图中涉及到的部件名称和标号如下：

机壳2、直线滑动轴承一4-1、直线滑动轴承二4-2、左端盖1-1、右端盖1-2、线圈一3-1、线圈二3-2、线圈三3-3、动子轴5、径向充磁永磁体一6-1、径向充磁永磁体二6-2、径向充磁永磁体三6-3、轴向充磁永磁体一7-1、轴向充磁永磁体二7-2、键槽5-1。

具体实施方式

结合图1、图2 具体说明本实施方式：