[發(fā)明專利]一種微型直線電機(jī)及其驅(qū)動方式

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810012338.3
• 申請日: 2008-07-16
• 公開（公告）號: CN101630891A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇剛;李洪誼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18;H02K1/34;G05B19/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微型直線電機(jī)及其驅(qū)動方式。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，微型機(jī)器人已經(jīng)在不斷的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中。沖擊式的驅(qū)動方式是比較適合應(yīng)用于微型機(jī)器人的驅(qū)動方式之一，它要求驅(qū)動器具有體積小、輸出力大和直線輸出的特點。傳統(tǒng)的采用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不但不能保證體積的要求，而且可靠性低。利用直線電機(jī)直接驅(qū)動是比較好的解決方案，但是現(xiàn)有直線電機(jī)大多是針對特定應(yīng)用場合設(shè)計，通用性較差：或是由于結(jié)構(gòu)限制不利于微型化，或是微型化后輸出力難以達(dá)到要求。而且在沖擊式驅(qū)動中，采用不同的機(jī)理，也會要求驅(qū)動器具有不同的輸出特性。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的技術(shù)問題，根據(jù)一種沖擊式驅(qū)動的機(jī)理，本發(fā)明提供一種微型直線電機(jī)及其驅(qū)動方式，該電機(jī)在保證一定的輸出力和輸出特性的條件下，具有很小的體積。

本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括端蓋、內(nèi)部鐵心、外部磁軛、線圈、線圈支架及兩個磁鋼，兩磁鋼同極相對置于內(nèi)部鐵心兩端，兩磁鋼外端分別安裝有端蓋，在兩端蓋內(nèi)，磁鋼與內(nèi)部鐵心的外周置有兩對稱的弧形磁軛，兩弧型磁軛在內(nèi)部鐵心外周大致成圓環(huán)型，在兩弧形磁軛間形成滑道，磁軛與內(nèi)部鐵心及磁軛與磁鋼之間形成氣隙，端蓋、磁鋼、外部磁軛和內(nèi)部鐵心連接在一起；線圈置于內(nèi)部鐵心與磁軛之間，線圈上固定有線圈支架，線圈支架兩端通過滑道穿出磁軛，線圈及線圈支架可在磁軛間的滑道上滑動，其中內(nèi)部鐵心部分和線圈部分分別為動子或定子。

所述的磁鋼直徑大于等于內(nèi)部鐵心的直徑。磁鋼為圓柱槽型結(jié)構(gòu)，當(dāng)磁鋼直徑大于內(nèi)部鐵心的直徑時，在所述槽壁上對稱開有兩個凹槽，凹槽寬度與磁軛滑道寬度相同，且安裝磁鋼時的凹槽位置與磁軛滑道位置相對應(yīng)，為線圈支架行程末端位置。所述的電機(jī)外徑為6-10mm，電機(jī)長度為10-18mm，電機(jī)動子運動行程為2-4mm，磁鋼厚度為1-4mm，磁鋼凹槽深度為0-1mm，內(nèi)部鐵心長度為6-10mm，內(nèi)部鐵心直徑為3-6mm，氣隙厚度為0.4-1mm。

本發(fā)明微型直線電機(jī)的端蓋、磁鋼、外部磁軛和內(nèi)部鐵心連接在一起構(gòu)成滑塊，線圈支架與外部機(jī)構(gòu)相連，其驅(qū)動方式包括如下運動階段：

階段1：滑塊位于外部設(shè)備外殼的初始端，接通電機(jī)電源，滑塊向終端加速運動，外殼克服外部的摩擦向初始端加速運動；

階段2：滑塊運動一段距離后改變電機(jī)電流方向，滑塊開始作減速運動，此時外殼也因改變受力方向而作減速運動；

階段3：外殼速度比滑塊速度先減小到零，通過控制電機(jī)電流，使滑塊與外殼之間的作用力小于外殼與環(huán)境的摩擦力，殼體保持靜止，使滑塊的速度逐漸減小到零；

階段4：通過控制電機(jī)電流，控制外殼與滑塊的作用力，使的外殼在外部摩擦力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)，，滑塊向初始端緩慢運動，直到滑塊返回到相對于外殼的初始位置，開始下一個循環(huán)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明將兩塊磁鋼同極相對放置，內(nèi)部鐵心和外部磁軛磁化后等效為磁鐵的兩級，磁路的封閉性比較好，在氣隙中形成比較理想的磁場。

2.磁鋼直徑可以大于或等于鐵心直徑，當(dāng)安裝不同直徑的鐵心時，可以得到不同的輸出特性；磁鋼直徑大于鐵心直徑時，磁鋼所形成的側(cè)極使得主極磁鋼在鐵心邊緣的磁漏降低，增加了氣隙磁通密度。

3.線圈及其線圈支架部分和內(nèi)部鐵心、磁鋼及磁軛部分可以分別作為定子，分別用于需要大慣性和小慣性的場合。

4.本發(fā)明電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、小巧，構(gòu)思新穎，易于小型化，適合作為微小型機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器。

5.采用本發(fā)明直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，則可以省去中間的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，提高設(shè)備的可靠性和效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝配示意圖。

圖2為本發(fā)明剖視示意圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖4為本發(fā)明磁鋼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的左視圖。

圖6為本發(fā)明線圈支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的側(cè)視局部剖視示意圖。

圖8為本發(fā)明端蓋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖8左視圖。

圖10為本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動過程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。