一种线性驱动装置及线性电机制造方法及图纸

一种线性驱动装置，包括空心线圈和永久磁铁，其特征是：空心线圈是由n组线圈沿轴向排列而成，中央形成筒状空腔，n为自然数，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上，永久磁铁能进出空心线圈的筒状空腔，两者之间有缝隙；该线性驱动装置使用直流电，是利用电磁场的内磁场与永久磁铁的外磁场直接耦合产生的吸引力来驱动，通电线圈产生的电磁场的内磁场的方向，与永久磁铁的外磁场的方向相反。利用该线性驱动装置设计的线性电机，行程精准，结构简单，效率高。

A Linear Driving Device and Linear Motor

A linear driving device includes a hollow coil and a permanent magnet. The hollow coil is composed of N sets of coils arranged along the axis. A cylindrical cavity is formed in the center. N is a natural number. The permanent magnet and the hollow coil are arranged on the same axis. The permanent magnet can enter and exit the cylindrical cavity of the hollow coil. There is a gap between the two. The linear driving device uses direct current, which is driven by the attraction produced by the direct coupling of the internal magnetic field of the electromagnetic field and the external magnetic field of the permanent magnet. The direction of the internal magnetic field produced by the electrified coil is opposite to the direction of the external magnetic field of the permanent magnet. The linear motor designed by the linear driving device has the advantages of precise stroke, simple structure and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种线性驱动装置及线性电机
本专利技术涉及电机
，尤其涉及线性电机

技术介绍
在现有技术中，线性电机从驱动方式上分，大体上可分为三类：第一类是动圈式线性电机，它是通电线圈在匀强磁场内，受电磁力来驱动；第二类是电磁式线性电机，它是电磁铁与电磁铁的磁极相互作用来驱动，或电磁铁和永久磁铁的磁极相互作用来驱动；第三类是通电线圈产生的电磁场直接与永久磁体的磁场相互作用来驱动。在第一类线性电机中，线圈设置在匀强磁场的两个磁极之间，设计功率受到限制。在第二类线性电机中，电磁铁是由线圈和铁芯构成的，磁回路较长，磁极之间有缝隙，磁阻较大，能量损耗较大，体积大、效率低、结构复杂。在第三类线性电机中，永久磁铁设置在线圈的筒状空腔内，线性电机结构简单，实现小型化。如在中国专利文献：公开(公告)号CN103718437A，公开(公告)日2014.04.09，记载了一种线性电机，该线性电机具有：电枢，其具有沿轴向排列设置多个环状线圈而形成的筒状的线圈组装体；以及励磁装置，其具有直动轴和永久磁铁组装体，所述直动轴能够沿轴向往复移动地设于所述电枢的轴线上，所述永久磁铁组装体包括设于所述直动轴的至少一个永久磁铁，所述电枢和所述励磁装置中的任意一方设为定子，另一方设为可动部件，所述可动部件相对于所述定子往复移动，其特征在于，在设所述线圈的个数为n、设所述线圈的轴向长度为C、设所述永久磁铁组装体的轴向长度为M时，行程S被设定成至少大于|n×C-M|。该线性电机在结构上，比以往的线性电机有了较大简化，但它是三相交流电机，电枢随着三相交流电的相位的变化，三个相位线圈所产生的电磁场的方向也随着改变，三个相位线圈所产生的电磁场对永久磁铁的作用力，至少有一相是排斥力，因此该线性电机行程不够精准，结构比较复杂。为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种体积小、功率大、行程准、效率高的线性驱动装置及线性电机。
技术实现思路
本申请将申请日：2017年07月28日，申请号：2017106549105，名称：一种线性驱动装置及线性电机的中国专利申请作为在先申请，提出优先权要求。对在先申请进行补充完善形成本申请。为便于说明本专利技术，首先了解几个电磁学的概念：永久磁铁的内磁场和外磁场：永久磁铁表面以里的实心部分所存在的磁场称为内磁场，永久磁铁表面以外的空间所存在的磁场称为外磁场。通电空心线圈的内磁场和外磁场：通电空心线圈两个端面之间的空心柱内所产生的磁场称为内磁场，空心线圈两个端面和侧面之外所产生的磁场称为外磁场。一个磁场的内磁场和外磁场大小相等、方向相反。永久磁铁的NS两极分界面：永久磁铁的NS两极中间有个分界面，将永久磁铁的磁场(包括内磁场和外磁场)平分成左右两段，如果左段是N极，右段就是S极，这个分界面称为永久磁铁的NS两极分界面。通电空心线圈所产生的电磁场的NS两极分界面：通电空心线圈所产生的电磁场的NS两极中间有个分界面，将电磁场(包括内磁场和外磁场)平分成左右两段，如果左段是N极，右段就是S极，这个分界面称为通电空心线圈所产生的电磁场的NS两极分界面。磁场的NS两极分界面的位置是相对的，在一定条件下NS两极分界面的位置会发生移动。例如：两个相同的永久磁铁，一个永久磁铁的N极与另一个永久磁铁的S极吸在一起，并使两个端面重合，这两个永久磁铁形成了一个新的磁场，这个新的磁场的NS两极分界面就移到了这个重合的端面上，原来的两个永久磁铁在这个新的磁场中，一个成了N极，另一个成了S极。两个永久磁铁的两个磁极相互作用：两个永久磁铁的两极相对时，异性相吸，同性相斥。两个永久磁铁的两个磁场相互作用：两个永久磁铁的侧面相对并且磁轴平行，当两个磁铁的磁场方向相同时，两个磁场相互排斥，表现为两个永久磁铁的NS两极分界面相互排斥；当两个磁铁的磁场方向相反时，两个磁场相互吸引，表现为两个永久磁铁的NS两极分界面相互吸引，其中一个永久磁铁向另一个永久磁铁运动，一直运动到两个磁场的NS两极分界面重合时，一个永久磁铁的外磁场和另一个永久磁铁的外磁场耦合，形成最短的磁回路，吸引力最大，运动停止。通电空心线圈产生的磁场与设置在线圈中央的永久磁铁相互作用(永久磁铁和线圈之间有缝隙，永久磁铁可在线圈内做直线运动)：当通电线圈产生的电磁场的内磁场方向与永久磁铁的外磁场方向相同时，电磁场对永久磁铁产生排斥力，表现为永久磁铁的NS两极分界面与通电线圈产生的电磁场的NS两极分界面相互排斥；当通电线圈产生的内磁场的方向与永久磁铁的外磁场的方向相反时，电磁场对永久磁铁产生吸引力，表现为永久磁铁的NS两极分界面与通电线圈产生的电磁场的NS两极分界面相互吸引，线圈或永久磁铁的一方，向另一方运动，一直运动到电磁场的NS两极分界面和永久磁铁的磁场的NS两极分界面重合时，通电线圈所产生的内磁场与永久磁铁的外磁场耦合，形成最短的磁回路，吸引力最大，双方吸牢，运动停止。利用后者的这个物理现象，设计的线性电机具有精准的止点和行程。本专利技术的目的是提供一种线性驱动装置及线性电机。本专利技术的目的之一是提供一种线性驱动装置，包括空心线圈和永久磁铁，其空心线圈是由n组线圈沿轴向排列而成，中央形成筒状空腔，n为自然数，永久磁铁设置在空心线圈的空腔内，两者之间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上。所述空心线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直。所述永久磁铁沿轴向充磁。该线性驱动装置使用直流电，是利用电磁场的内磁场与永久磁铁的外磁场直接耦合产生的吸引力来驱动，通电线圈产生的电磁场的内磁场的方向，与永久磁铁的外磁场的方向相反。本专利技术的目的之二是提供一种线性电机，包括定子和动子，其定子主要由空心线圈组成，空心线圈由2组线圈沿轴向左右排列而成，中央形成筒状空腔，2组线圈相同，2组线圈与电源控制模块电连接，2组线圈固定在机壳上；动子主要由永久磁铁组成，永久磁铁设置在2组线圈的空腔内，与线圈之间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上；所述线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直。所述永久磁铁沿轴向充磁。所述电源控制模块向2组线圈轮流输入直流电，使2组线圈轮流产生与永久磁铁相吸引的电磁场，从而控制着永久磁铁在2组线圈内做直线往复运动；设线性电机行程为S，设永久磁铁的轴向长度为B，设一组线圈的轴向长度为C时：线性电机行程S＝C，永久磁铁的轴向长度B＝C～3C；该线性电机使用直流电源。永久磁铁固定在直动轴上或固定在直动部件上，直动动部件的两端固定在棱形板弹簧上，或直动动部件的两端固定在2个活塞上或固定在2个汽缸上，2个活塞或2个汽缸装配在两端与其配合的汽缸内或柱塞上。将上述线性电机的永久磁铁做定子，空心线圈做动子，其定子主要由永久磁铁组成，永久磁铁固定在定位杆上；动子主要由空心线圈组成，空心线圈由2组线圈沿轴向左右排列而成，中央形成筒状空腔，2组线圈相同，2组线圈与电源控制模块电连接，2组线圈固定在直动部件上；空心线圈设置在永久磁铁的周围，二者间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上；所述线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直。所述永久磁铁沿轴向充磁。所述电源控制模块向2组线圈轮流输入直流电，使2组线圈轮流产生与永久磁铁相吸引的电磁场，从而控制着2组线圈在永久磁铁上做直线往复运动；设线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性驱动装置，包括空心线圈和永久磁铁，其特征是：空心线圈是由n组线圈沿轴向排列而成，中央形成筒状空腔，n为自然数，永久磁铁设置在空心线圈的空腔内，两者之间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上；所述线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直；所述永久磁铁沿轴向充磁；该线性驱动装置使用直流电，是利用电磁场的内磁场与永久磁铁的外磁场直接耦合产生的吸引力来驱动，通电线圈产生的电磁场的内磁场的方向，与永久磁铁的外磁场的方向相反。

【技术特征摘要】
2017.07.28 CN 20171065491051.一种线性驱动装置，包括空心线圈和永久磁铁，其特征是：空心线圈是由n组线圈沿轴向排列而成，中央形成筒状空腔，n为自然数，永久磁铁设置在空心线圈的空腔内，两者之间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上；所述线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直；所述永久磁铁沿轴向充磁；该线性驱动装置使用直流电，是利用电磁场的内磁场与永久磁铁的外磁场直接耦合产生的吸引力来驱动，通电线圈产生的电磁场的内磁场的方向，与永久磁铁的外磁场的方向相反。2.一种包含权利要求1提供的线性驱动装置的线性电机，包括定子和动子，其特征是：定子主要由空心线圈组成，空心线圈由2组线圈沿轴向左右排列而成，中央形成筒状空腔，2组线圈相同，2组线圈与电源控制模块电连接，2组线圈固定在机壳上；动子主要由永久磁铁组成，永久磁铁设置在2组线圈的空腔内，与线圈之间有缝隙，永久磁铁和空心线圈设置在同一轴线上；所述线圈是由漆包线绕轴线绕制而成，线圈平面与轴线垂直。所述永久磁铁沿轴向充磁。所述电源控制模块向2组线圈轮流输入直流电，使2组线圈轮流产生与永久磁铁相吸引的电磁场，从而控制着永久磁铁在2组线圈内做直线往复运动；设线性电机行程为S，设永久磁铁的轴向长度为B，设一组线圈的轴向长度为C时：线性电机行程S＝C，永久磁铁的轴向长度B＝C～3C；该线性电机使用直流电源。3.根据权利要求2提供的线性电机，其特征是：永久磁铁固定在直动轴上，直动轴的两端由线性轴承支承。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴民，
申请(专利权)人：柴民，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23