[實用新型]直線電機及電機平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420227545.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN203827153U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖俊東
• 申請（專利權(quán)）人: 肖俊東
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 北京展翼知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11452
• 代理人: 屠長存

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種直線電機及電機平臺。

背景技術(shù)

在用力驅(qū)動物體時，驅(qū)動力方向能夠?qū)?zhǔn)被驅(qū)動物的質(zhì)心是比較好的。

如圖1A所示，當(dāng)驅(qū)動力F正好經(jīng)過質(zhì)心C時，物體的運動平穩(wěn)可靠，驅(qū)動力F也不會產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩。

反之，如圖1B所示，當(dāng)驅(qū)動力F的方向與物體的質(zhì)心C有比較大的偏差時，驅(qū)動力F相對物體質(zhì)心C會產(chǎn)生一個附加轉(zhuǎn)矩M，影響物體運動的平穩(wěn)性和可靠性，并且使得物體承受附加的力矩作用。

在X-Y電機平臺的工作過程中也同樣會存在這個問題。

在電機平臺(例如X-Y-Theta平臺)的設(shè)計中，期望盡可能把X方向(第一方向)的電機布置在使得X電機驅(qū)動力方向與X方向運動質(zhì)心大致一致的位置，同樣要把Y方向的電機布置在使得Y電機驅(qū)動力方向與Y方向運動質(zhì)心一致的位置。但是在實際的X-Y-Theta平臺的設(shè)計中，由于電機的運動形式，平臺的設(shè)計安裝空間等各方面的限制，使得驅(qū)動力與運動質(zhì)心一致或者盡可能一致的要求難以得到滿足。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是使得電機平臺中的電機的驅(qū)動力與其所驅(qū)動的對象的質(zhì)心一致或者盡可能一致。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種直線電機，包括定子和動子，定子和動子中的一個上設(shè)置有線圈，另一個上設(shè)置有磁鐵陣列。定子和動子被設(shè)置為使得動子能夠沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)運動，磁鐵陣列的作用表面的法線方向為第三方向(Z方向)，第一方向、第二方向以及第三方向彼此垂直，并且線圈和磁鐵陣列被設(shè)置為使得當(dāng)動子沿第一方向運動時磁鐵陣列基本上不對線圈施加作用力，而當(dāng)在線圈中通電時，磁鐵陣列對線圈產(chǎn)生第二方向上的作用力。

優(yōu)選地，磁鐵陣列設(shè)置在定子上，線圈設(shè)置在動子上，磁鐵陣列中的多個磁鐵的極性在第一方向上相同，而在第二方向上交替變化。

優(yōu)選地，磁鐵陣列中的每個磁鐵的作用表面為矩形，其較長的一邊沿第一方向設(shè)置，其較短的一邊沿第二方向設(shè)置，在第一方向上設(shè)置有一組或多組磁鐵，在第二方向上設(shè)置有多組磁鐵，從而形成磁鐵陣列。

優(yōu)選地，定子上設(shè)置有兩組磁鐵陣列，兩組磁鐵陣列設(shè)置在定子的線圈兩側(cè)，兩組磁鐵陣列中在第三方向上相面對的磁鐵的極性相反。

根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種電機平臺，包括：第一方向電機組件，驅(qū)動其動子在第一方向上運動；以及第二方向電機組件，驅(qū)動其動子在第二方向上運動，第一方向與第二方向彼此垂直，第二方向電機組件是根據(jù)本實用新型的直線電機，第二方向電機組件的動子被設(shè)置為能夠在第一方向電機組件的動子的驅(qū)動下在第一方向上運動。

優(yōu)選地，第二方向電機組件通過其動子施加的驅(qū)動力大致經(jīng)過其驅(qū)動對象的質(zhì)心，第一方向電機組件通過其動子施加的驅(qū)動力經(jīng)過其驅(qū)動對象的質(zhì)心變化范圍。

優(yōu)選地，第一方向電機組件包括沿第一方向設(shè)置的兩個空芯圓柱直線電機，第一方向電機組件的動子設(shè)置在兩個空芯圓柱直線電機之間。

優(yōu)選地，一個空芯圓柱直線電機的軸線高度高于第一方向電機組件的動子的驅(qū)動對象的質(zhì)心高度，另一個空芯圓柱直線電機的軸線高度低于驅(qū)動對象的質(zhì)心高度，使得兩個空芯圓柱直線電機所產(chǎn)生的驅(qū)動力的等效合力的高度與驅(qū)動對象的質(zhì)心高度大致相同。

優(yōu)選地，還包括：旋轉(zhuǎn)電機，設(shè)置在第二方向電機組件的動子上，旋轉(zhuǎn)電機的具有中空筒狀結(jié)構(gòu)，其定子上設(shè)置有線圈組件，其轉(zhuǎn)子上設(shè)置有磁鐵組件。

優(yōu)選地，還包括：第一方向直線位移傳感器，其讀頭設(shè)置在底座上，其刻度尺設(shè)置在第一方向電機組件的動子上；第二方向直線位移傳感器，其讀頭設(shè)置在第一方向電機組件的動子上，其刻度尺設(shè)置在第二方向電機組件的動子上。轉(zhuǎn)角位移傳感器，其讀頭設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機的定子上，其刻度尺設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子的外圓周上。

附圖說明

圖1A和圖1B分別是驅(qū)動力方向經(jīng)過驅(qū)動對象質(zhì)心和不經(jīng)過驅(qū)動對象質(zhì)心的情況下的示意圖。

圖2示出了Y方向電機組件可以使用的磁鐵組件的示例。

圖3A和3B分別是常規(guī)U型空芯直線電機的示意立體圖和示意側(cè)視圖。

圖4A和4B分別示出了沿圖3B中A-A線和B-B線的剖面圖。

圖5示出了一種新型U型空芯直線電機的示意圖。

圖6A-6C示意性地示出了根據(jù)本實用新型的U型空芯直線電機的磁鐵陣列的磁鐵極性的設(shè)置。

圖7示意性地示出了根據(jù)本實用新型的電機平臺的示例。

圖8A示意性地示出了旋轉(zhuǎn)電機的剖開斜視圖，圖8B示出了旋轉(zhuǎn)電機沿徑面剖開的剖面圖。