[发明专利]一种初级铁芯交错式驱动结构、直线电机及数控设备

说明书

本发明涉及一种初级铁芯交错式驱动结构、直线电机及数控设备，包括依次叠加设置的第一驱动组件和第二驱动组件，以及用于连接第一驱动组件和第二驱动组件的连接件；所述第一驱动组件和第二驱动组件构成直线驱动机构，且直线驱动机构至少具有一个。本发明中第一驱动组件和第二驱动组件依次交错叠加，可成倍增加铁芯的数量，且两个驱动组件在与动子运动方向垂直的方向上反向设置，使得初级铁芯在竖直方向上交错排布，不仅可以减小电机尺寸，还能有效地提高推力密度，降低直线电机的齿槽力，提高运行稳定性，另一方面，交错叠加的第一驱动组件和第二驱动组件还可以有效地抵消法向磁吸力。

技术领域

本发明涉及智能装备机床直线驱动进给技术领域，具体涉及一种初级铁芯交错式驱动结构、直线电机及数控设备。

背景技术

直线电机也称线性电机、线性马达、直线马达、推杆马达，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传动装置，可用于实现直线传动、定位、导向等，与旋转电机相比具有推力密度高、响应速度快、系统刚度高和结构简单等特点，在高档数控机床，高速轨道交通和IT产业装备等领域上应用越来越广泛。为了提高直线电机的推力密度，一般可以增加初级铁芯的叠高尺寸来实现，常见的单边型直线电机一般是在铁芯下设置永磁体作为定子，在定子上设置带有电枢绕组的另一铁芯作为动子，该类单边型直线电机的法向吸力会随着叠高尺寸的增加而增大，严重影响了直线电机的运行稳定性。双边型直线电机（也即单边型直线电机的结构对称设置）通过增加初级铁芯个数来提高推力密度，虽然该电机的单个铁芯产生的法向吸力相互抵消，但动子最多为2个，而由于两个动子处于同一平面，电机纵向尺寸与原尺寸相比增大了一倍。还有通过在横向和纵向增加动子的个数来提高推力密度的方式，但这种方式法向吸力却成倍增加。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可成倍增加铁芯个数，推力密度高、稳定性好的初级铁芯交错式驱动结构，同时还提供了包含该初级铁芯交错式驱动结构的直线电机，以及包含该直线电机的数控设备。

本发明采用如下方案实现：

一种初级铁芯交错式驱动结构，包括依次叠加设置的第一驱动组件和第二驱动组件，以及用于连接第一驱动组件和第二驱动组件的连接件；相邻的第一驱动组件和第二驱动组件构成直线驱动机构，且直线驱动机构具有至少一个；所述第一驱动组件和第二驱动组件均包括定子，设置在定子一侧的用于驱动可动物体沿定子直线运动的动子；定义动子的运动方向为X轴方向，则在水平面上与X轴方向垂直的方向为Y轴方向，所述第一驱动组件和第二驱动组件在Y轴方向上反向设置；定义所述第一驱动组件的定子所在的一侧为Y轴方向的负方向，第一驱动组件的动子所在一侧为Y轴方向的正方向，则第二驱动组件的定子位于Y轴方向的正方向，第二驱动组件的动子位于Y轴方向的负方向。

进一步的，所述动子包括初级铁芯，设置于初级铁芯朝向定子的一侧的多个绕线部，相邻绕线部之间具有间隔，每个绕线部上均缠绕有线圈，在绕线部内还埋设有永磁体。

进一步的，所述永磁体两个磁极的朝向与动子的运动方向一致。

进一步的，所述永磁体的截面为平行四边形，且平行四边形具有锐角。

进一步的，所述第一驱动组件的永磁体和第二驱动组件的永磁体均相对于水平面倾斜设置，第一驱动组件的永磁体与第二驱动组件的永磁体朝向相反的方向倾斜，且第一驱动组件的永磁体与相对应位置处的第二驱动组件的永磁体之间的夹角小于180°。

进一步的，设所述初级铁芯与绕线部的总长度为L，所述第二驱动组件的绕线部的端面与第一驱动组件的初级铁芯朝向第二驱动组件的定子一侧的端面之间的距离为a，则0≤a≤L。

进一步的，所述定子包括次级铁芯，以及设置在所述的次级铁芯朝向动子一侧的多个齿部。

进一步的，所述初级铁芯交错式驱动结构还包括用于支撑固定定子的具有多个构件的填充件；所述连接件和填充件均为非铁磁性材料。