[发明专利]一种新型混合式直流扁平式步进直线电动机

说明书

本发明公开了一种新型混合式直流扁平式步进直线电动机，属于电机领域，该新型混合式直流步进直线电动机包括定子(1)、动子(2)、所述定子(1)包含定子铁心(5)、永磁体(3)(4)，永磁体充磁方向与运动方向垂直，随着动子铁心上绕组(9)交替通入正、负直流电，动子(2)沿着导轨(7)做直线运动。本发明不但省去了传统电机的变换结构，同时直流直线电机启动特性好、调速范围广且调速平滑，系统结构简单，受电磁干扰影响小。本发明公开的新型混合式直流步进直线电动机，具有结构新颖、构思巧妙，与现有的技术电机原理不同的特点：动子线圈制造方便、制造成本低、无需将线圈嵌入槽中，降低制造成本，电机控制简单。

技术领域

本发明设计电机制造技术领域，具体涉及一种平均推力高、控制简单、运行可靠、响应速度快、功耗低，能够平稳运行的一种新型混合式直流扁平式步进直线电动机。

背景技术

随着现代自动控制技术的发展和微型计算机的不断进步，传统的旋转电机附加变换机构组成的直线运动系统体积大、噪声大、存在传动损耗传动效率低、变换结构容易损坏、在精密传动领域的直线变换器难以维护，因此已经难以满足现代直线控制系统的性能要求。而交流电机起动特性和调速性能较差。由直线电机直接驱动负载具有以下优点：结构简单，无需转换装置；定位精度高，由于没有中间转换装置，消除了中间环节带来的各种定位误差，精度更高；行程不受限制，传统电机转换装置中的丝杠收到加工工艺的限制。

现有专利技术中直线电机仍然存在不能自动锁紧的缺陷。传统直线电机在运动方向上没有磁阻的变化，因此在非运行状态下无法实现自动锁紧，本发明中通过加入在运动方向磁阻的变化改进了这一缺陷，电机在非运行状态下，通入微弱直流电，电机动子稳定在所在区域永磁体的中心位置。

现有专利技术中直线电机存在发热量大，固定在工作台底部的直线电机动子为高发热部件，安装位置不利于自然散热，对于机床的恒温控制造成了很大的挑战，尤其是对于精密加工机床，温度过高可能会导致器件的损伤。本发明中动子上绕组缠绕在动子铁心芯轴上，绝大部分导体暴露在空气中，利于散热，有效地对传统直线电机发热严重、散热困难的缺点进行了改进。

现有专利技术中直线电机存在运动过程中振动高的缺陷，传统直线电机动子采用的是齿槽结构，电机在运行过程中的产生齿槽力给电机的平稳运行带来了很大的影响。本发明中用绕组绕制在动子铁心上的结构方案，取代了传统直线电机的齿槽结构，通过消除齿槽力，使电机运行更加平稳；另一方面，本方案电机采用对称结构，在电机运行时，不会产生由于不对称的结构造成受力不均而产生的机械振荡。

现有专利技术中直线电机通电形式为交流供电，电机维修难度大、运行控制难度大、启动和调速控制难度大、电机行程受限。本发明方案采用直流供电，有效的简化了电机的维修难度，电机拆卸简便、零件替换难度小、具有优越的启动特性和调速特性、电机调速范围广、调速平滑、过载能力强、受电磁干扰影响小，同时电机采用直流供电更加环保。

发明内容

本发明提出一种新型混合式直流扁平式步进直线电动机，控制简单，运行可靠，响应速度快，可以平稳运行，产生稳定推力。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新型混合式直流扁平式步进直线电动机，包括定子(1)、动子(2)，动子(2)沿x方向运动。所述定子(1)包含定子铁心(5)、永磁体(3)、(4)、导磁材料(6)、绝缘材料(10)组成，永磁体充磁方向与运动方向垂，随着动子铁心上绕组(9)交替通入正、负直流电，动子(2)沿着导轨(7)做直线运动。所述定子铁心(5)上阵列充磁方向与运动方向垂直的两种极性永磁体(3)、(4)，永磁体在x方向充磁强度从中间到两侧成指数分布，导磁铁心(6)以及隔磁铝片(10)，永磁体(3)、(4)、导磁铁心(4)以及隔磁铝片(10)与定子铁心(5)固定为一体。