[实用新型]直线电机及电机平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机及电机平台。

背景技术

在用力驱动物体时，驱动力方向能够对准被驱动物的质心是比较好的。

如图1A所示，当驱动力F正好经过质心C时，物体的运动平稳可靠，驱动力F也不会产生附加的转矩。

反之，如图1B所示，当驱动力F的方向与物体的质心C有比较大的偏差时，驱动力F相对物体质心C会产生一个附加转矩M，影响物体运动的平稳性和可靠性，并且使得物体承受附加的力矩作用。

在X-Y电机平台的工作过程中也同样会存在这个问题。

在电机平台(例如X-Y-Theta平台)的设计中，期望尽可能把X方向(第一方向)的电机布置在使得X电机驱动力方向与X方向运动质心大致一致的位置，同样要把Y方向的电机布置在使得Y电机驱动力方向与Y方向运动质心一致的位置。但是在实际的X-Y-Theta平台的设计中，由于电机的运动形式，平台的设计安装空间等各方面的限制，使得驱动力与运动质心一致或者尽可能一致的要求难以得到满足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是使得电机平台中的电机的驱动力与其所驱动的对象的质心一致或者尽可能一致。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种直线电机，包括定子和动子，定子和动子中的一个上设置有线圈，另一个上设置有磁铁阵列。定子和动子被设置为使得动子能够沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)运动，磁铁阵列的作用表面的法线方向为第三方向(Z方向)，第一方向、第二方向以及第三方向彼此垂直，并且线圈和磁铁阵列被设置为使得当动子沿第一方向运动时磁铁阵列基本上不对线圈施加作用力，而当在线圈中通电时，磁铁阵列对线圈产生第二方向上的作用力。

优选地，磁铁阵列设置在定子上，线圈设置在动子上，磁铁阵列中的多个磁铁的极性在第一方向上相同，而在第二方向上交替变化。

优选地，磁铁阵列中的每个磁铁的作用表面为矩形，其较长的一边沿第一方向设置，其较短的一边沿第二方向设置，在第一方向上设置有一组或多组磁铁，在第二方向上设置有多组磁铁，从而形成磁铁阵列。

优选地，定子上设置有两组磁铁阵列，两组磁铁阵列设置在定子的线圈两侧，两组磁铁阵列中在第三方向上相面对的磁铁的极性相反。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电机平台，包括：第一方向电机组件，驱动其动子在第一方向上运动；以及第二方向电机组件，驱动其动子在第二方向上运动，第一方向与第二方向彼此垂直，第二方向电机组件是根据本实用新型的直线电机，第二方向电机组件的动子被设置为能够在第一方向电机组件的动子的驱动下在第一方向上运动。

优选地，第二方向电机组件通过其动子施加的驱动力大致经过其驱动对象的质心，第一方向电机组件通过其动子施加的驱动力经过其驱动对象的质心变化范围。

优选地，第一方向电机组件包括沿第一方向设置的两个空芯圆柱直线电机，第一方向电机组件的动子设置在两个空芯圆柱直线电机之间。

优选地，一个空芯圆柱直线电机的轴线高度高于第一方向电机组件的动子的驱动对象的质心高度，另一个空芯圆柱直线电机的轴线高度低于驱动对象的质心高度，使得两个空芯圆柱直线电机所产生的驱动力的等效合力的高度与驱动对象的质心高度大致相同。

优选地，还包括：旋转电机，设置在第二方向电机组件的动子上，旋转电机的具有中空筒状结构，其定子上设置有线圈组件，其转子上设置有磁铁组件。

优选地，还包括：第一方向直线位移传感器，其读头设置在底座上，其刻度尺设置在第一方向电机组件的动子上；第二方向直线位移传感器，其读头设置在第一方向电机组件的动子上，其刻度尺设置在第二方向电机组件的动子上。转角位移传感器，其读头设置在旋转电机的定子上，其刻度尺设置在旋转电机的转子的外圆周上。

附图说明

图1A和图1B分别是驱动力方向经过驱动对象质心和不经过驱动对象质心的情况下的示意图。

图2示出了Y方向电机组件可以使用的磁铁组件的示例。

图3A和3B分别是常规U型空芯直线电机的示意立体图和示意侧视图。

图4A和4B分别示出了沿图3B中A-A线和B-B线的剖面图。

图5示出了一种新型U型空芯直线电机的示意图。

图6A-6C示意性地示出了根据本实用新型的U型空芯直线电机的磁铁阵列的磁铁极性的设置。

图7示意性地示出了根据本实用新型的电机平台的示例。

图8A示意性地示出了旋转电机的剖开斜视图，图8B示出了旋转电机沿径面剖开的剖面图。