一种紧凑型一体式直线电机模组的制作方法

1.本技术涉及直线传动设备技术领域，尤其涉及一种紧凑型一体式直线电机模组。


背景技术：

2.现有的直线传动装置大多数是用伺服电机作为动力源，以滚珠丝杆或同步带进行间接传动，这样的传动装置比较复杂庞大，而且伺服电机作为动力源使得作业噪音大，传动速度低。因此现在多用直线电机模组来代替传统的直线传动装置，但是，现有的直线电机模组噪音大，且散热不佳。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种紧凑型一体式直线电机模组，可以减小直线电机模组的运行噪音，使直线电机模组运行更流畅；且具备良好的散热效果，能够有效控制动子高强度工作时的温升值。
4.本技术实施例提供一种紧凑型一体式直线电机模组，包括：
5.滑轨，包括滑轨本体和端盖板，所述端盖板设置在所述滑轨本体的两个自由末端处，所述滑轨本体具有轨道平面，所述轨道平面的两侧形成滑轨轨道，所述滑轨轨道上均设置有导轨滚珠滑槽；
6.滑座，设置在滑轨上并与所述滑轨滑动配合；
7.定子，具有固定面，所述固定面贴合固定于所述轨道平面上，所述定子在所述轨道平面上直线阵列间隙排布；
8.动子，设置在所述滑座上并与所述定子配合，所述动子包括铁芯和线圈，所述铁芯由不少于三个矽钢片叠成制成，所述铁芯具有铁芯柱和间隔体，沿着所述线圈排布的方向，两个铁芯柱之间设置间隔体间隔，所述线圈围绕所述铁芯柱而设；
9.编码器，固定在所述滑座上用于测量所述滑座的运行速度及位置；和
10.光电传感器，包括光电开关本体和光电开关感应片，所述光电开关本体滑动安装在所述滑轨上，所述光电开关感应片固定在所述滑座上。
11.优选的，所述定子为面包体定子，所述面包体定子具有正弦波曲线曲面，所述正弦波曲线曲面与所述固定面相背设置，所述正弦波曲线曲面的弧长对应到所述固定面的对应角为118度，所述面包体定子与直线运动轨迹直角直线阵列排列。
12.优选的，所述定子为平行四边形扁平体定子，所述平行四边形扁平体定子的两条相对的侧面互相平行，所述平行四边形扁平体定子与直线运动轨迹垂线呈一定夹角直线阵列排列，所述夹角为8.75度到18.75度。
13.优选的，所述定子为扁平体定子，所述扁平体定子沿直线运动轨迹线交错直线阵列排列。
14.优选的，所述铁芯柱包括铁芯柱本体、第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱，所述第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱与所述铁芯柱本体垂直设置，所述间隔体包括第
一间隔体和第二间隔体，所述第一间隔体和第二间隔体与所述铁芯柱本体垂直设置，所述第一间隔体位于所述第一铁芯柱和第二铁芯柱之间，所述第二间隔体位于所述第二铁芯柱和第三铁芯柱之间。
15.优选的，所述滑座包括滑座本体和滑座负载安装板，所述滑座负载安装板螺接固定在所述滑座本体上，所述滑座本体的两侧分别设置有第一滑道和第二滑道，所述第一滑道和第二滑道上设置有滚珠，所述第二滑道与所述导轨滚珠滑槽配合，所述滑座本体的两端分别设置有滚珠转向器，所述滚珠能够在第一滑道、滚珠转向器和第二滑道之间作无限循环滚动。
16.优选的，所述滑座本体为桥式结构，所述滑座本体具有第一桥墩、第二桥墩和桥梁，所述桥梁连接第一桥墩和第二桥墩，所述桥梁为间隙分布的横梁，所述动子的铁芯柱和间隔体穿过所述横梁之间的间隙安装在所述滑座本体上。
17.优选的，所述光电传感器还包括光电开关安装支架和光电开关安装条，所述光电开关安装条设置在所述滑轨上，所述光电开关安装支架滑动安装在所述光电开关安装条上，所述光电开关本体固定安装在所述光电开关安装支架上，所述光电开关感应片与所述光电开关安装条配合。
18.优选的，所述端盖板上设置有防撞块，所述防撞块用于防止所述滑座与所述端盖板发生刚性碰撞。
19.优选的，还包括防尘盖板，所述防尘盖板设置在所述定子的上端，所述防尘盖板的两端分布与所述端盖板连接。
20.优选的，还包括防护盖板，所述防护盖板的两端和所述端盖板螺接固定，所述防护盖板铺设在所述滑座负载安装板上，所述滑座负载安装板能够沿着所述防护盖板的长度方向滑动。
21.与现有技术相比，本技术公开的一种紧凑型一体式直线电机模组包括定子和动子，定子具有正弦波曲线曲面，具有正弦波曲线曲面的定子与动子推力体积比响应好，齿槽力表现小，提高了整个直线电机模组的推力，减小了整个直线电机模组的顿挫感，使得整个直线电机模组运行更顺畅。而且，本技术中的滑座本体中的桥梁由间隙分布的横梁组成，动子的铁芯柱和间隔体穿过横梁之间的间隙安装在滑座本体上，铁芯柱本体置于滑座本体外部，便于铁芯柱散热，有效控制直线电机模组高强度工作时的升温值。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行以下说明，其中在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
24.图1为本技术实施例提供的一种紧凑型一体式直线电机模组的立体图。
25.图2为图1中另一个方向的立体图。
26.图3为图1的爆炸图。
27.图4为图1的部分示意图。
28.图5为本技术实施例安装了面包体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。
29.图6为图5中的面包体定子的立体图。
30.图7为图6中面包体定子的正投影视图。
31.图8为图7中a
‑
a方向的剖视图。
32.图9为本技术实施例安装了平行四边形扁平体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。
33.图10为图9中平行四边形扁平体定子的立体图。
34.图11为图10中平行四边形扁平体定子的正投影视图。
35.图12为本技术实施例安装了扁平体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。
36.图13为扁平体定子的立体图。
37.图14为图3中铁芯的立体图。
38.图15为图3中的部分示意图的正投影视图。
39.图16为图15中的第一方向的立体图。
40.图17为图15中的第二方向的立体图。
41.图18为图15中的滑座和动子装配的示意图。
42.图中：1
‑
滑轨，11
‑
滑轨本体，111
‑
轨道平面，112
‑
导轨滚珠滑槽，12
‑
端盖板，121
‑
防撞块；
[0043]2‑
滑座，21
‑
滑座本体，22
‑
滑座负载安装板，23
‑
第一滑道，24
‑
第二滑道，25
‑
滚珠，26
‑
滚珠转向器；
[0044]
211
‑
第一桥墩，212
‑
第二桥墩，213
‑
桥梁；
[0045]3‑
定子，31
‑
正弦波曲线曲面，32
‑
固定面；301
‑
面包体定子，302
‑
平行四边形扁平体定子，303
‑
扁平体定子；
[0046]4‑
动子，41
‑
铁芯，411
‑
铁芯柱，43
‑
铁芯柱本体，421
‑
第一铁芯柱、422
‑
第二铁芯柱，423
‑
第三铁芯柱，412
‑
间隔体，431
‑
第一间隔体，432
‑
第二间隔体，433
‑
第三间隔体，434
‑
第四间隔体，42
‑
线圈；
[0047]5‑
编码器；
[0048]6‑
光电传感器，61
‑
光电开关本体，62
‑
光电开关感应片，63
‑
光电开关安装支架，64
‑
光电开关安装条；
[0049]
71
‑
防尘盖板，72
‑
防护盖板。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
[0051]
在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着，结合实施例或实施方式描述的特定
特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0052]
如图1
‑
4所示，图1为本技术实施例提供的一种紧凑型一体式直线电机模组的立体图。图2为图1中另一个方向的立体图。图3为图1的爆炸图。图4为图1的部分示意图。本实用新型公开一种紧凑型一体式直线电机模组，该直线电机模组可以包括滑轨1、滑座2、定子3、动子4、编码器5和光电传感器6。
[0053]
本技术中，滑轨1包括滑轨本体11和端盖板12，滑轨本体11由经过热处理调制的高强度、高刚性、高耐磨性的冷拉型钢制成。端盖板12设置在滑轨本体11的两个自由末端处，滑轨本体11具有轨道平面111，轨道平面111的两侧形成滑轨1轨道，滑轨1轨道上均设置有导轨滚珠25滑槽112，所述导轨滚珠25滑槽112是直接在轨道本体上研磨出来的，保证了导轨滚珠25滑槽112的精度，同时也保证了轨道本体的紧凑型一体化的实现。
[0054]
滑座2设置在滑轨1上并与滑轨1滑动配合。滑座2可以包括滑座本体21和滑座负载安装板22，滑座负载安装板22螺接固定在滑座本体21上，滑座本体21的两侧分别设置有第一滑道23和第二滑道24，第一滑道23和第二滑道24上设置有滚珠25，滚珠25设置有多个。需要说明的是，第一滑道23设置在滑座本体21的内部，第二滑道24设置在滑座本体21的外部，且第二滑道24与导轨滚珠25滑槽112配合，滚珠25可以置于第二滑道24和导轨滚珠25滑槽112之间。滑座本体21的两端分别设置有滚珠转向器26，多个滚珠25填充满由第一滑道23、滚珠转向器26和第二滑道24组成的封闭通道，且滚珠25能够在第一滑道23、滚珠转向器26和第二滑道24之间作无限循环滚动，从而实现滑座2沿着导轨滚珠25滑槽112的方向做往复直线运动。
[0055]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0056]
可以理解的是，滚珠25具备高强度、高耐磨度的特性，而且滚珠25可以是金属滚珠25或非金属滚珠25，金属材料可以是轴承钢或不锈钢等，非金属材料可以是陶瓷或特种塑胶等。
[0057]
本技术公开的实施例中，滑座本体21为桥式结构，滑座本体21具有第一桥墩211、第二桥墩212和桥梁213，桥梁213连接第一桥墩211和第二桥墩212。可以理解的是，第一滑道23和第二滑道24设置在第一桥墩211上，第一滑道23和第二滑道24设置在第二桥墩212上。桥梁213为间隙分布的横梁，动子4的铁芯柱411和间隔体412可以穿过横梁之间的间隙从而安装在滑座本体21上。如此，铁芯柱本体43则置于滑座本体21外部，这样便于铁芯柱411散热，有效控制直线电机模组高强度工作时的升温值。
[0058]
本技术实施例还包括定子3，定子3是永磁体定子，定子3具有固定面，固定面32贴合固定于轨道平面111上，定子在轨道平面111上直线阵列间隙排布。具体的是，定子3在轨道平面111上按照一定间距及角度规律排列粘贴或紧定数个经过精确磁力磁场计算的定子3永磁体形成直线电机次级。可以理解的是，具有正弦波曲线曲面31的定子3与动子4推力体积比响应好，齿槽力表现小，提高了整个直线电机模组的推力，减小了整个直线电机模组的
顿挫感，使得整个直线电机模组运行更顺畅。
[0059]
本技术实施例中，定子为面包体定子301，如图5
‑
8所示，图5为本技术实施例安装了面包体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。图6为图5中的面包体定子的立体图。图7为图6中面包体定子的正投影视图。图8为图7中a
‑
a方向的剖视图。面包体定子301具有正弦波曲线曲面，正弦波曲线曲面与固定面相背设置，正弦波曲线曲面的弧长对应到固定面的对应角为118度，面包体定子301与直线运动轨迹直角直线阵列排列。
[0060]
本技术实施例中，定子为平行四边形扁平体定子302，如图9
‑
11所示，图9为本技术实施例安装了平行四边形扁平体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。图10为图9中平行四边形扁平体定子的立体图。图11为图10中平行四边形扁平体定子的正投影视图。平行四边形扁平体定子302的两条相对的侧面互相平行，平行四边形扁平体定子302与直线运动轨迹垂线呈一定夹角直线阵列排列，夹角为8.75度到18.75度。
[0061]
本技术实施例中，定子为扁平体定子303，图12为本技术实施例安装了扁平体定子的一种紧凑型一体式直线电机模组的部分示意图。图13为扁平体定子的立体图。扁平体定子303沿直线运动轨迹线交错直线阵列排列。
[0062]
动子4设置在滑座2上并与定子3配合，动子4包括铁芯41和线圈42，铁芯41由不少于三个矽钢片叠成制成，可以理解的是，铁芯41是由多个矽钢片叠成制成的，且铁芯41与线圈42紧密结合，保证了有限空间里最大的安匝数，从而达到优秀的体积推力比，达成在一体化动子4滑块有限的空间里得到最大的直线推力。相比于市场上同类产品，铁芯41的峰谷排序规律及截面形状，在线圈42缠绕的有效匝数和磁通量的极限饱和量都有了明显的提升，另外，铁芯41和线圈42结合后与滑座2使用高强度环氧树脂真空负压灌注形成一体，在保证伯接的同时也有效提高动子4滑块的刚性，铁芯41的顶部，也就是铁芯柱本体43外露并与滑座负载安装板22紧密结合从而形成良好散热，有效控制动子4高强度工作时的温升值。
[0063]
需要说明的是，在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0064]
如图14所示，图14为图3中铁芯的立体图。铁芯41具有铁芯柱411和间隔体412，沿着线圈42排布的方向，两个铁芯柱411之间设置间隔体412间隔，线圈42围绕铁芯柱411而设。
[0065]
本技术实施例中，编码器5固定在滑座2上用于测量滑座2的运行速度，编码器5用于测量该直线电机模组的运行速度，保证了该直线电机模组的定位精度及重复定位精度。
[0066]
本实用新型实施例中，铁芯柱411可以包括铁芯柱本体43、第一铁芯柱421、第二铁芯柱422和第三铁芯柱423，第一铁芯柱421、第二铁芯柱422和第三铁芯柱423与铁芯柱本体43垂直设置，间隔体412包括第一间隔体431、第二间隔体432、第三间隔体433和第四间隔体434，第一间隔体431、第二间隔体432、第三间隔体433和第四间隔体434与铁芯柱本体43垂直设置，第一间隔体431位于第一铁芯柱421和第二铁芯柱422之间，第二间隔体432位于第二铁芯柱422和第三铁芯柱423之间，第三间隔体433和第四间隔体434位于铁芯柱本体43的两端从而把线圈42与外部间隔开。
[0067]
如图15
‑
18所示，图15为图3中的部分示意图的正投影视图。图16为图15中的第一方向的立体图。图17为图15中的第二方向的立体图。图18为图15中的滑座和动子装配的示意图。相比于市场上同类产品，本技术实施例公开的铁芯41的峰与谷排序规律及截面形状
都经过严谨的设计验证，对电机线圈缠绕的有效匝数和磁通量的极限饱和量都有了明显的提升；另外，铁芯41和线圈42组合后与一体化滚珠滑座2使用高强度环氧树脂真空负压灌注形成一体，在保证紧凑的同时也有效提高动子滑座2的结构刚性；铁芯41顶部外露与滑座负载安装板22紧密结合形成良好散热，有效的控制直线电机动子在持续性高强度工作时的温升值。
[0068]
本实用新型实施例中，还包括光电传感器6，光电传感器6是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。本技术中，光电传感器6包括光电开关本体61和光电开关感应片62，光电开关本体61滑动安装在滑轨1上，光电开关感应片62固定在滑座2上。此外，光电传感器6还包括光电开关安装支架63和光电开关安装条64，光电开关安装条64设置在滑轨1上，光电开关安装支架63滑动安装在光电开关安装条64上，光电开关本体61固定安装在光电开关安装支架63上，光电开关感应片62与光电开关安装条64配合。
[0069]
可以理解的是，端盖板12上设置有防撞块121，请再次参阅图3和图4，防撞块121使用pu弹性材料制成，该防撞块121用于防止滑座2在滑轨1上做往复直线运动时与端盖板12发生刚性碰撞。
[0070]
本技术实施例公开的一种紧凑型一体式直线电机模组还包括防尘盖板71和防护盖板72，请再次参阅图3和图4，防尘盖板71设置在定子3的上端，防尘盖板71的两端分布与端盖板12连接。防护盖板72的两端和端盖板12螺接固定，防护盖板72铺设在滑座负载安装板22上，滑座负载安装板22能够沿着防护盖板72的长度方向滑动。
[0071]
本技术公开的一种紧凑型一体式直线电机模组整体结构紧凑，相同安装尺寸有效行程更长，配合编码器5定位精度及重复定位精度更高，直线往复速度更快、作业噪音更低、维护更少的特点。而且，本技术实施例公开的紧凑型一体式直线电机模组减小了整个直线电机模组的顿挫感，使得整个直线电机模组运行更顺畅。而且，本技术实施例公开的铁芯柱本体43外露并与滑座负载安装板22紧密结合从而形成良好散热，有效控制动子4高强度工作时的温升值。
[0072]
以上对本技术实施例所提供的一种紧凑型一体式直线电机模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。