[发明专利]单相圆筒型直线电机

说明书

一种单相圆筒型直线电机，包括机壳、定子铁芯、动子铁芯、线圈绕组、永磁体、定子隔磁环、动子隔磁环、端盖和动子骨架，其中单相线圈绕组由两个环形线圈串联而成，定子中的两个永磁体为环形永磁体，磁极方向沿电机轴向，绕组通电时形成两个主磁场，其中一个线圈磁势方向与永磁体相同，另一个线圈磁势方向与永磁体相反，从而使电机通电时一个主磁路磁场增强，另一个主磁路磁场减弱，促使动子沿轴向作直线运动。该圆筒式直线电机不需要轴向的机械限位，同时可以自由地被动旋转，可通过绕组电流的大小和方向控制动子直线运动的位置和方向。本发明提出的单相圆筒型直线电机可以单独使用，也可以多个直线电机串联使用以提高推拉力。

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种单相圆筒型直线电机。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的特种电机。目前直线电机的应用非常广泛，例如磁悬浮列车、车床进刀机构、绘图仪、快速记录仪、自动门、导弹等。

直线电机的类型很多，从原理上讲，每一种旋转电机都有与之对应的直线电机。按工作原理分，有直线感应电机、直线直流电机、直线同步电机、直线步进电机等；按结构型式分，有扁平型、圆筒型、圆盘型(或管型)和圆弧型。在众多类型的直线电机中，圆筒型直线电机的动子通常可以自由地被动旋转。

在现有的直线电机中，圆筒型音圈直线电机应用较为广泛，其由圆柱形线圈、磁轭、永磁体等组成，具有体积小、精度高、响应快、力控性能好等特点。但是，圆筒型音圈直线电机的动子在直线运动时需要相应的限位装置，否则定子、动子会分离，造成电机失效。对于其他类型的圆筒型直线电机而言，例如永磁式圆筒型直线电机，也但同样存在动子需要设置限位装置的问题。

由于现有的技术中，圆筒型直线电机在满足动子可自由被动旋转时，都需要设置轴向限位装置，并且，动子无法在定子上进行定位，这就使得现有的圆筒型直线电机在操控性方面还有待进一步提升。

发明内容

综上所述，如何提高传统圆筒型直线电机的操控性，以使其简化轴线限位装置后，仍可以保证其稳定操作，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单相圆筒型直线电机，其包括：定子，所述定子包括有机壳，于所述机壳内设置有定子磁组，所述定子磁组包括有呈环状的定子铁芯单元，以及安装于所述定子铁芯单元内侧的线圈骨架，于所述线圈骨架上缠绕有线圈绕组，所述定子铁芯单元上形成有两个定子磁极，两个所述定子磁极沿所述电机轴线方向分布于所述线圈骨架两侧，所述定子磁组的数量为两个，两个所述定子磁组之间设置有定子隔磁环，两个所述定子磁组的线圈绕组串联；动子，所述动子包括有呈环状的动子骨架，所述动子骨架与待驱动机构连接，于所述动子骨架外侧设置有呈环状的动子磁组，所述动子磁组包括有动子铁芯单元，所述动子铁芯单元与所述定子铁芯单元之间在径向上具有气隙，且形成有基于永磁铁的闭合磁场回路，所述动子铁芯单元上形成有两个动子磁极，两个所述动子磁极沿所述电机轴线方向分布且两个所述动子磁极与两个所述定子磁极在径向上错位设置，所述动子磁组的数量为两个，两个所述动子磁组之间设置有动子隔磁环，且与对应的两个所述定子磁组形成有两个所述闭合磁场回路，所述永磁铁的磁极方向与所述电机轴线方向平行；其中，在径向上，一个所述定子磁组对应一个所述动子磁组，一个所述定子磁组的线圈绕组通电产生的磁势方向与一个所述闭合磁场回路的绕行方向相同，另一个所述定子磁组的线圈绕组通电产生的磁势方向与另一个所述闭合磁场回路的绕行方向相反。