[发明专利]一种新型的永磁直线步进电机

说明书

技术领域

本发明涉及机电领域，特别是涉及一种新型的永磁直线步进电机。

背景技术

直线电机一般由定子和动子组成，定子一般是由多组带铁芯的线圈组成，动子则是由永磁铁组成。定子内输入交变的行波磁场，产生的磁场与永磁体的磁场互相作用从而产生横向移动的力，进而使动子产生移动。常规的直线电机一般都是由三相正弦交流电驱动，在有限空间直流电源下利用电路产生三相正弦交流电，实现非常复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的永磁直线步进电机，采用了直线电机的结构和驱动方式，但采用了类似步进电机的驱动信号，采用按照方波规律变化幅度和相位的交变电流产生交变的行波磁场，达到既结构与驱动简单，又能实现直线驱动的目的。

本发明的技术方案如下：

一种新型的永磁直线步进电机，包括定子、动子、滑道及驱动电路，其特征在于：

所述定子由定子线圈组成；

所述动子由永磁铁块组成；

所述滑道，放置在动子与定子之间，滑道的一个表面与动子固定，滑道的另外一个表面与定子相邻；

所述驱动电路由中央控制器、电源、电源开关、一路或者多路H桥驱动电路及电路连线组成。

进一步的，两个定子线圈串联或者并联组成一路定子线圈组，定子由一路或多路定子线圈组组成。

进一步的，所述构成每路定子线圈组的两个定子线圈之间在物理空间布置上间隔[n/2-1]个线圈，n表示构成定子的总的线圈数目。

进一步的，构成一路定子线圈组的两个串联或并联定子线圈中的电流方向相同。

进一步的，构成定子的定子线圈中放置有铁芯。

进一步的，构成动子的永磁铁为一块，或由多块组成。

进一步的，构成电机的滑道的材料是自润滑尼龙，或是聚四氟乙烯，或是黄铜。

进一步的，所述驱动电路的电源开关由开关三极管或场效应管、物理电源开关及电容构成。

进一步的，所述驱动电路的中央控制器通过控制改变驱动电路中的一路或者多路H桥的输入电平的高与低来实现线圈中电流方向的控制，实现正向或者反向驱动电流。

进一步的，所述驱动电路的电源是镍氢电池或锂电池。

本发明的有益效果在于：

本发明公布了一种新型的永磁直线步进电机，结构简单，易于实现，重量小，尺寸小且尺寸容易调整。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是本发明驱动电路的电源开关电路图。

图3是本发明单路定子的控制结构图。

图4是本发明4路8定子电路原理图。

图5-8是本发明电机的运动控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作详细阐述。

本发明永磁直线步进电机，包括定子、动子、滑道及驱动电路。定子由定子线圈组成，每两个定子线圈串联组成一路定子线圈组，定子由多路或者一路定子线圈组组成。动子由永磁铁块组成。滑道放置在动子与定子之间，滑道的一个表面与动子做固定连接，滑道的另外一个表面与定子相邻。

驱动电路由中央控制器、电源、电源开关、电阻、电容、晶体管及电路连接线组成。在一般状态下，永磁电机处于电源关闭状态，组成定子的线圈中没有电流，不产生磁场。此时，因为定子有线圈及铁芯，可以利用组成动子的永磁体具备的磁力将动子吸附在定子上。

在永磁直线电机工作时，首先打开电源开关，驱动电路开始工作。在中央控制器控制下，组成定子的线圈按照方波规律，根据预先定义的时序，产生正向电流或者反向电流。电流因为方向的改变，进而产生按照规律改变的磁场。由电流产生的磁场与组成动子的永磁铁之间相互作用：一部分线圈的磁场与永磁铁产生发生排斥作用，产生推力；另外一部分线圈的磁场与与永磁铁产生吸引作用，产生吸力。在推力和吸力的共同作用下，动子在设定的方向上移动。

当工作结束时，关闭电源开关。组成定子的线圈中，因为没有了电流，将不再产生磁场。此时，因为有定子的线圈及铁芯的存在，组成动子的永磁体将依靠磁力作用仍然吸附在定子上。