[發(fā)明專利]一種高速直線運動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110664093.8
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113258745B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王冬杰;張馳;陳進(jìn)華;張杰;周杰;李榮;舒鑫東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種高速直線運動裝置，其包括相互配合的定子單元和動子單元，所述定子單元上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述動子單元能夠沿所述導(dǎo)軌在定子單元中進(jìn)行直線運動。所述導(dǎo)軌包括平行設(shè)置的第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌分別設(shè)置在定子單元上部、下部，所述動子單元的上、下端分別設(shè)置有第一導(dǎo)向滾輪組件、第二導(dǎo)向滾輪組件，所述第一導(dǎo)向滾輪組件、第二導(dǎo)向滾輪組件分別與第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌配合。本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以大幅度提高直線運動裝置的行程、速度和承載能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種高速直線運動裝置，屬于機電設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前在直線運動領(lǐng)域，滾動絲杠、液壓直線驅(qū)動、直線電機占據(jù)了很大的比例，但是由于其自身結(jié)構(gòu)的特點，特別是軸承自身條件的限制，這類直線運動裝置速度大多達(dá)不到5m/s。隨著某些領(lǐng)域?qū)τ谥本€運動高速度要求的提升（尤其是10m/s以上的速度），傳統(tǒng)的直線運動結(jié)構(gòu)已不能滿足要求，所以對于高速直線運動裝置的研究勢在必行。

業(yè)界普遍認(rèn)為，直線電機較其他形式具有巨大的潛力，但是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的直線電機大多具有行程短、速度低、承載能力小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。對于更高要求的直線電機而言，現(xiàn)有直線電機的機械結(jié)構(gòu)將面臨很大的挑戰(zhàn)。具體而言，現(xiàn)有直線電機由于其應(yīng)用滾珠滑動軸承，限制了其高速滑動和承載能力，且其簡單的結(jié)構(gòu)特性，難以加工制造出長行程的整體機械結(jié)構(gòu)。

近年來，有一些研究者提出了一些改進(jìn)的直線電機設(shè)計方案。例如，CN107380476A提供了一種長初級短次級感性式三相交流電機，包括短電機、長電機、折疊機構(gòu)、次級板、鎖定機構(gòu)和激光測距傳感器的機械結(jié)構(gòu)。但這些方案仍存在一些缺陷，未能很好的滿足高速度直線運動等方面的需求。

如何發(fā)展出一種高速直線運動的裝置，已然成為本領(lǐng)域渴求解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種高速直線運動的裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明的一些實施例提供了一種高速直線運動裝置，包括相互配合的定子單元和動子單元，所述定子單元上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述動子單元能夠沿所述導(dǎo)軌在定子單元中進(jìn)行直線運動；

所述導(dǎo)軌包括平行設(shè)置的第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌為兩根并對稱分布在定子單元上部，所述第二導(dǎo)軌分布在定子單元下部；

所述動子單元上部的兩側(cè)對稱設(shè)置有兩組第一導(dǎo)向滾輪組件，每一組第一導(dǎo)向滾輪組件與相應(yīng)的一根第一導(dǎo)軌配合，其中一組第一導(dǎo)向滾輪組件包括多個第一滾輪和多個第二滾輪，多個該第一滾輪和多個該第二滾輪沿所述動子單元的運動方向交替設(shè)置，多個該第一滾輪的軸線均沿水平方向設(shè)置且與動子單元的運動方向相互垂直，其中至少一個第一滾輪的外緣部與相應(yīng)第一導(dǎo)軌的內(nèi)壁頂部保持滾動接觸，至少另一個第一滾輪的外緣部與相應(yīng)第一導(dǎo)軌的內(nèi)壁底部保持滾動接觸，多個該第二滾輪的軸線均沿豎直方向設(shè)置，且多個該第二滾輪的外緣部均與相應(yīng)第一導(dǎo)軌的內(nèi)壁側(cè)部保持滾動接觸；

所述動子單元下部設(shè)置有一組第二導(dǎo)向滾輪組件，一組該第二導(dǎo)向滾輪組件包括多個第三滾輪和多個第四滾輪，多個該第三滾輪和多個該第四滾輪沿所述動子單元的運動方向交替設(shè)置，并且所述第三滾輪和第四滾輪的軸線均沿豎直方向設(shè)置，其中所述第三滾輪的外緣部與第二導(dǎo)軌的一側(cè)內(nèi)壁保持滾動接觸，所述第四滾輪的外緣部與第二導(dǎo)軌的另一側(cè)內(nèi)壁保持滾動接觸。

在一些實施方式中，每一組第一導(dǎo)向滾輪組件中分布在動子單元兩端處的兩個滾輪均為第一滾輪且兩個該滾輪的外緣部均與相應(yīng)第一導(dǎo)軌的內(nèi)壁頂部保持滾動接觸，其余第一滾輪的外緣部均與相應(yīng)第一導(dǎo)軌的內(nèi)壁底部保持滾動接觸。

在一些實施方式中，每一組第一導(dǎo)向滾輪組件中分布在動子單元兩端處的兩個第一滾輪的軸線所處高度高于其余第一滾輪的軸線所處高度。

在一些實施方式中，一組第二導(dǎo)向滾輪組件中的多個第三滾輪和多個第四滾輪沿S型曲線分布。