线性电动机制造技术

一种线性电动机，其包括定子(4)和可相对于定子沿线性轴向方向(A)移动的致动轴(6)，该定子包括壳体(8)，安装在壳体(8)中的电磁体阵列(10)，电磁体阵列(10)包括沿线性轴向(A)延伸的中心孔，致动轴在该孔中延伸，致动轴包括永磁体装置(16)，该永磁体装置(16)包括多个磁极段，电磁阵列(10)包括多个电磁体(11)以产生磁场，该磁场与永磁体装置的磁场共同在定子和致动轴之间产生电动势，该电动势具有轴向分量(A)以相对于定子驱动驱动轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线性电动机
本专利技术涉及线性电动机。
技术介绍
在US2015022030、US2012098356和EP2541744中公开了线性电动机。常规的线性电动机包括实心轴，该实心轴具有在与该轴的线性运动相对应的方向上堆叠的具有交替极性的多个磁性段。在这些常规的线性电动机中，定子包括缠绕在管状支撑件上的多个线圈，线圈部分以并列的方式布置并且连接至电动机的各相。轴的至少一端部延伸出定子，并旨在与要致动的机构联接。这种永磁线性电动机的优点之一是它们的紧凑性、高动态能力，特别是非常快地加速和减速的能力，很少的部件和部件的最小磨损，因此导致高可靠性。然而，常规的线性电动机具有低的功率重量比，这在某些应用中(例如在飞机部件的致动中)是不利的，或者在诸如工业机器人手臂和其他运动部件的动态部件上安装时是不利的。人们还一直希望提高包括线性电动机在内的电动机的功率重量比和功率尺寸比。如在EP2224581和US6603224中公开的某些线性电动机具有由铁磁材料的堆叠定子盘制成的定子以及安装在定子盘之间的线圈。然而，这种定子的制造是困难的，特别是鉴于在定子盘之间组装定子线圈的困难。而且，定子的线圈到驱动器的电连接是复杂的并且难以以有效和紧凑的方式实现。鉴于前述内容，本专利技术的目的是提供一种线性电动机，该电动机可靠并且具有高的功率重量比，而生产和使用经济。有利的是提供一种线性电动机，该电动机可靠并且具有高功率尺寸比，而生产和使用经济。有利的是提供一种精确且易于控制的线性电动机。有利的是提供一种具有长的致动行程的线性电动机。
技术实现思路
本专利技术的目的通过提供根据权利要求1的线性电动机来实现。本文公开了一种线性电动机，其包括定子和相对于定子在线性轴向方向(A)上可移动的致动轴。定子包括壳体和安装在壳体中的电磁体阵列，该电磁体阵列包括沿线性轴向方向(A)延伸的中心孔，致动轴在该中心孔内延伸。致动轴包括永磁体装置，该永磁体装置包括多个磁极段。定子电磁阵列包括多个电磁体，以产生磁场，该磁场与永磁体装置的磁场共同在定子和致动轴之间产生电动势，该电动势具有沿轴向方向(A)的分量以相对于定子驱动该致动轴。根据本专利技术的第一方面，致动轴包括中空管，并且永磁体装置具有固定地安装在该管周围的管状形状。根据本专利技术的第二方面，电磁体阵列包括在所述轴向方向(A)上堆叠的多个大致盘形的电磁体，每个电磁体包括线圈支架和安装在线圈支架的轴向凹部内的至少一个线圈。在有利的实施例中，永磁体装置包括形成哈尔巴赫磁体阵列(Halbachmagnetarray)的多个磁极段。在另一个实施例中，永磁体装置包括安装在磁性材料的磁芯管上的交变磁极段的阵列，该磁芯管安装在致动轴的中空管上或形成为致动轴的中空管的一部分。在替代实施例中，致动轴包括中空管，并且永磁体装置具有固定地安装在管内部的管状形状。在一个实施例中，永磁体装置包括通过铁磁垫片环彼此分开的多个交变磁极段。在有利的实施例中，电磁体阵列包括在所述轴向方向(A)上堆叠的多个大致盘形的电磁体，每个电磁体包括线圈支架和安装在线圈支架的轴向凹部内的至少一个线圈。在一个实施例中，介电材料以介电灌封材料、介电树脂或注入的或模制的介电聚合物的形式覆盖轴向凹部内的线圈。在有利的实施例中，线圈支架由磁性材料，例如铁磁材料制成。在一个有利的实施例中，线圈支架包括在线圈支架的相对的轴向侧上的相互接合的凸部和凹部，该凸部和凹部被布置成用于使堆叠的并列的电磁体沿着线性轴向方向(A)对中并对准。在有利的实施例中，线圈支架的内环形边缘在轴向方向(A)上的轴向长度，该轴向长度短于线圈支架的外环形边缘的轴向长度，以提供轴向的空气间隙或填充有非磁性材料，以避免定子通过内环形边缘引起磁性短路。在有利的实施例中，致动轴的中空管由非磁性材料制成，例如纤维增强树脂材料、钛合金、铝合金、碳纤维增强材料或上述材料的任意组合的多个层。在有利的实施例中，致动管的第一端部延伸出定子，并且布置成用于联接到外部部件，并且致动轴的第二端部位于定子内。在有利的实施例中，定子壳体的第一端部包括轴承表面，该轴承表面滑动地接合致动轴的中空管。在有利的实施例中，致动轴包括在所述第二端部处的轴承，该轴承接合定子中心孔的轴承表面。在有利的实施例中，定子中心孔的所述轴承表面由覆盖电磁体阵列的中心孔的硬化或低摩擦材料的层或涂层提供。在另一个实施例中，致动管的第一端部延伸出定子，并布置成联接至外部部件，并且致动轴的第二端部延伸出定子壳体的外部，定子壳体包括端盖，端盖的轴承面可滑动地在壳体的相对轴向端部接合致动轴的管。在有利的实施例中，定子端盖包括阻尼元件，该阻尼元件可在行程结束位置(endoftravelposition)处与致动件接合。在有利的实施例中，定子的轴向端部包括磁锁定系统，以在致动轴到达行程结束位置处时磁性地保持致动轴。在一个实施例中，定子的轴向端部包括铁磁性材料，该铁磁性材料磁性地联接到致动轴上的永磁体，从而形成所述磁性锁定系统。附图说明本专利技术的其他目的和有利的特征从权利要求书和以下结合附图对本专利技术的实施例的详细描述中将变得显而易见，其中：图1a是根据本专利技术的实施例的线性电动机的立体截面图；图1b是图1a的实施例的定子的立体截面图；图1c是图1a的实施例的致动轴的立体视图；图1d是类似于图1c的致动轴的变型的视图；图2是图1a的线性电动机的定子的立体视图(去除了线圈布线)；图2a是图2的定子的电磁体的立体图；图2b是图2a的电磁体的线圈支架的立体图；图3a是根据本专利技术实施例的线性电动机的带有线圈布线连接器的定子的立体图；图3b是图3a的定子的立体图，其中线圈布线连接器未安装；图3c是图3a的定子的电磁体的立体图；图3c和图3d是图3c的电磁体的爆炸立体图；图4a是容纳在组装工具中的线圈布线连接器的一部分的立体图；图4b是组装工具的将线圈布线连接器安装到图3a的定子上的一部分的俯视图；图4c是类似于图4b的视图，其中去除了组装工具；图5是根据本专利技术实施例的线性电动机的定子绕组的示意性截面图，示出了定子的电磁体的布线互连的示例；图6a至图6e是根据本专利技术的各个实施例的线性电动机的致动轴的示意性截面图，示出了永磁体阵列的磁极；图7a是根据本专利技术另一实施例的线性电动机的立体截面图；图7b是图7a的线性电动机的定子的截面图；以及图7c是图7a的线性电动机的致动轴的立体图；图8是示出根据本专利技术的实施例的线圈布线连接器上的电路迹线的示例的示意图，以用于提供定子的电磁体与U、V、W相的布线互连；图9示出了磁通量在定子的轴向端部处磁性地保持致动轴的计算机模拟。具体实施方式参照附图，线性电动机2包括定子4和由定子4在相对于定子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性电动机，其包括定子(4)和能够相对于定子沿线性轴向方向(A)移动的致动轴(6)，所述定子包括壳体(8)、安装在所述壳体(8)中的电磁体阵列(10)，所述电磁体阵列(10)包括沿线性轴向方向(A)延伸的中心孔，所述致动轴在所述中心孔中延伸，所述致动轴包括永磁体装置(16)，所述永磁体装置包括多个磁极段，所述电磁体阵列(10)包括多个电磁体(11)以产生磁场，其与所述永磁体装置的磁场共同在所述定子和所述致动轴之间产生电动势，所述电动势具有轴向分量(A)以相对于定子驱动致动轴，其特征在于，电磁体阵列(10)包括多个大致盘形的电磁体(11)，每个电磁体(11)包括线圈支架(30)，所述线圈支架(30)在一侧上具有轴向凹部，并且至少一个线圈完全嵌入所述轴向凹部(32)中，所述至少一个线圈预先组装到所述线圈支架上以形成单个电磁体，多个所述单个电磁体在所述轴向方向(A)上以堆叠的方式组装以形成所述电磁体阵列(10)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180209 EP 18156184.61.一种线性电动机，其包括定子(4)和能够相对于定子沿线性轴向方向(A)移动的致动轴(6)，所述定子包括壳体(8)、安装在所述壳体(8)中的电磁体阵列(10)，所述电磁体阵列(10)包括沿线性轴向方向(A)延伸的中心孔，所述致动轴在所述中心孔中延伸，所述致动轴包括永磁体装置(16)，所述永磁体装置包括多个磁极段，所述电磁体阵列(10)包括多个电磁体(11)以产生磁场，其与所述永磁体装置的磁场共同在所述定子和所述致动轴之间产生电动势，所述电动势具有轴向分量(A)以相对于定子驱动致动轴，其特征在于，电磁体阵列(10)包括多个大致盘形的电磁体(11)，每个电磁体(11)包括线圈支架(30)，所述线圈支架(30)在一侧上具有轴向凹部，并且至少一个线圈完全嵌入所述轴向凹部(32)中，所述至少一个线圈预先组装到所述线圈支架上以形成单个电磁体，多个所述单个电磁体在所述轴向方向(A)上以堆叠的方式组装以形成所述电磁体阵列(10)。


2.根据前述权利要求1所述的线性电动机，其中，所述致动轴包括中空管(14)，并且所述永磁体装置具有固定地安装在所述管(14)周围的管状形状。


3.根据权利要求2所述的线性电动机，其中，所述永磁体装置包括安装在磁性材料的磁芯管(50)内的交变的磁极段的阵列，磁芯管(50)安装在所述致动轴(6)的中空管(14)的一部分上或形成为所述中空管(14)的一部分。


4.根据前述权利要求1所述的线性电动机，其中，所述致动轴包括中空管(14)，并且所述永磁体装置具有固定地安装在管(14')内部的管状形状。


5.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其中，所述永磁体装置(16)包括形成哈尔巴赫磁体阵列的多个磁极段。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的线性电动机，其中，所述永磁体装置(16)包括彼此直接相邻布置的多个交变磁极段(N、S)。


7.根据权利要求1至4中任一项所述的线性电动机，其中，所述永磁体装置(16)包括通过铁磁垫片环(49)彼此分开的多个交变磁极段(N、S)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其中，每个电磁体(11)包括覆盖在轴向凹部(32)内的线圈(26)的介电材料，介电材料为介电灌封材料、介电树脂或注入式或模制介电聚合物的形式。


9.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其中，所述线圈支架由...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨尔瓦多·德·本尼迪西斯，马塞尔·朱佛，罗斯·弗莱明，
申请(专利权)人：康普埃克特股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH