CN107623428A - 直线步进伺服电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直线步进伺服电机，具有直线型定子部分、直线型动子部分和光栅部分，光栅部分包括固定在直线型定子部分上的光栅标尺和固定在直线型动子部分上的光栅读数器；直线型定子部分固定不动，直线型动子部分位于直线型定子部分的上方并携带负载做直线运动，光栅读数器随着直线型动子部分的移动读取光栅标尺上的数值。该直线步进伺服电机，打破传统旋转运动转换为直线运动的模式，直接采用直线运动的方式，改善电机的功率输出方式，提高电机的输出效率，且更节省空间；另外，通过在定子上增设光栅标尺，并在动子上增设光栅读数器，光栅读数器随着动子带着负载一起运动至某个位置后直接读取光栅标尺上的数值并将这个位置反馈给控制***。
Description
技术领域
本发明涉及步进伺服电机的技术领域，尤其是一种直线步进伺服电机。
背景技术
步进伺服电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制***中，涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。目前传统步进伺服电机都是旋转运动，通过齿轮或带轮等的传动，将该旋转运动转换为直线运动，转换效率低，结构较为复杂，通过编码器反馈的信号计算出步进伺服电机旋转的角度，再推算出步进伺服电机所带动的负载所在的位置。
见图1，电机轴1上螺纹装配有滑块2，电机轴1旋转运动，滑块2在螺纹连接的作用下将该旋转运动转换成直线运动，由滑块2携带的负载完成左右方向上的直线运动，进而实现电机3的力矩输出，电机3上的编码器4只能读取电机轴1的旋转位置再推算出负载的实际位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种直线步进伺服电机，改善电机的功率输出方式，提高电机的输出效率，并能根据光栅编码器直接读取负载实际位置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：直线步进伺服电机，具有直线型定子部分、直线型动子部分和光栅部分，光栅部分包括固定在直线型定子部分上的光栅标尺和固定在直线型动子部分上的光栅读数器；直线型定子部分固定不动，直线型动子部分位于直线型定子部分的上方并携带负载做直线运动，光栅读数器随着直线型动子部分的移动读取光栅标尺上的数值。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述直线型定子部分包括永磁体，所述永磁体的上下表面均设置有第一导磁体，所述第一导磁体的表面上均伸出有背离永磁体且均匀分布的若干齿部，两第一导磁体上的若干齿部相错分布，两第一导磁体在永磁体的作用下带有不同方向的磁性。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述直线型动子部分包括叠片而成的导磁体，所述导磁体中的每个极上均绕设有通电线圈，待导磁体通电后，所述每个极上分布的齿的齿端均带有磁性。
进一步具体地说，上述技术方案中，位于上方的若干齿部的上表面设置有第一固定研磨滑台，位于下方的若干齿部的下表面设置有第二固定研磨滑台。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的光栅标尺固定在第一固定研磨滑台的上表面。
进一步具体地说，上述技术方案中，每个第一导磁体上的若干齿部等间距分布。
进一步具体地说，上述技术方案中，每个第一导磁体上的若干齿部中相邻两个齿部的间距尺寸与每个齿部的宽度尺寸相等。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述导磁体的上表面设置有第三固定研磨滑台，导磁体的下表面设置有第四固定研磨滑台。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述导磁体具有多个极。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述导磁体的每个极上均分布有相同数量的齿。
本发明的有益效果是：本发明提供一种直线步进伺服电机，打破传统旋转运动转换为直线运动的模式，直接采用直线运动的方式，改善电机的功率输出方式，提高电机的输出效率，且更节省空间；另外，通过在定子上增设光栅标尺，并在动子上增设光栅读数器，光栅读数器随着动子带着负载一起运动至某个位置后直接读取光栅标尺上的数值并将这个位置反馈给控制***，进而能够实现精确的闭环伺服控制，将负载的实际运动位置信息高效的反馈给控制***。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统步进电机功率输出方式的示意图。
图1中的标号为：1、电机轴；2、滑块；3、电机；4、编码器。
图2是本发明直线步进伺服电机功率输出方式的示意图；
图3是直线型定子部分的正视图；
图4是直线型动子部分的正视图；
图5是直线型动子部分的俯视图。
图2～5中的标号为：A、直线型定子部分；B、直线型动子部分；C、光栅标尺；D、光栅读数器；E、负载；1、永磁体；2、第一导磁体；3、齿部；4、第二导磁体；5、极；6、齿；7、第一固定研磨滑台；8、第二固定研磨滑台；9、第三固定研磨滑台；10、第四固定研磨滑台；11、下固定滑台；12、上固定滑台。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图2，本发明的直线步进伺服电机，具有直线型定子部分A、直线型动子部分B和光栅部分，光栅部分包括固定在直线型定子部分A上的光栅标尺C和固定在直线型动子部分B上的光栅读数器D。
直线型定子部分A固定不动，直线型动子部分B位于直线型定子部分A的上方并携带负载E做直线运动，打破传统旋转运动转换为直线运动的模式，直接采用直线运动的方式，改善电机的功率输出方式，提高电机的输出效率，且更节省空间。直线型定子部分A安装在下固定滑台11的上表面，直线型动子部分B安装在上固定滑台12的下表面，调整直线型定子部分A与直线型动子部分B之间的距离，精度最高可以做到50um。设置光栅读数器D的端部为零点，即起始位置，光栅读数器D随着直线型动子部分B带着负载E一起运动至某个位置后直接读取光栅标尺C上的数值并将这个位置反馈给控制***，实现闭环伺服控制。
见图3，直线型定子部分A包括永磁体1，永磁体1由磁钢制成，永磁体1的上下表面均设置有第一导磁体2，第一导磁体2由硅钢片制成。第一导磁体2的表面上均伸出有背离永磁体1且均匀分布的若干齿部3，两第一导磁体2上的若干齿部3相错分布，两第一导磁体2在永磁体1的作用下带有不同方向的磁性。每个第一导磁体2上的若干齿部3等间距分布。每个第一导磁体2上的若干齿部3中相邻两个齿部3的间距尺寸与每个齿部3的宽度尺寸相等。
直线型定子部分A可以为单段式结构或双段式结构或多段式结构，双段式结构由两个单段式结构组合而成，多段式结构由多个单段式结构组合而成。单段式结构由一片永磁体1和两片第一导磁体2组合而成。可以根据客户需求对直线型定子部分的长度、直线型定子部分的方身大小或直线型定子部分的运行力矩进行调整。
另外，为了提高直线步进伺服电机的运行精度和力矩，位于上方的若干齿部3的上表面设置有起平面研磨作用的第一固定研磨滑台7，位于下方的若干齿部3的下表面设置有起平面研磨作用的第二固定研磨滑台8。光栅标尺C固定在第一固定研磨滑台7的上表面。
见图4～5，直线型动子部分B包括叠片而成的第二导磁体4，第二导磁体4由硅钢片制成，第二导磁体4中的每个极5上均绕设有适当匝数的通电线圈，通电线圈为铜线，待第二导磁体4通电后，通电线圈周围产生磁场，磁场方向遵从右手螺旋法则，每个极5上分布的齿6的齿端均带有磁性，每个极5上的通电线圈通过电流方向的改变来改变N极、S极的方向来实现运动。
其中，第二导磁体4具有多个极5，如四个极5、八个极5、九个极5或十二个极等。第二导磁体4的每个极5上均分布有相同数量的齿6。
同样，为了提高直线步进伺服电机的运行精度和力矩，第二导磁体4的上表面设置有起平面研磨作用的第三固定研磨滑台9，第二导磁体4的下表面设置有起平面研磨作用的第四固定研磨滑台10。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.直线步进伺服电机，其特征在于：具有直线型定子部分(A)、直线型动子部分(B)和光栅部分，光栅部分包括固定在直线型定子部分(A)上的光栅标尺(C)和固定在直线型动子部分(B)上的光栅读数器(D)；直线型定子部分(A)固定不动，直线型动子部分(B)位于直线型定子部分(A)的上方并携带负载(E)做直线运动，光栅读数器(D)随着直线型动子部分(B)的移动读取光栅标尺(C)上的数值。
2.根据权利要求1所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述直线型定子部分(A)包括永磁体(1)，所述永磁体(1)的上下表面均设置有第一导磁体(2)，所述第一导磁体(2)的表面上均伸出有背离永磁体(1)且均匀分布的若干齿部(3)，两第一导磁体(2)上的若干齿部(3)相错分布，两第一导磁体(2)在永磁体(1)的作用下带有不同方向的磁性。
3.根据权利要求1所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述直线型动子部分(B)包括叠片而成的第二导磁体(4)，所述第二导磁体(4)中的每个极(5)上均绕设有通电线圈，待第二导磁体(4)通电后，所述每个极(5)上分布的齿(6)的齿端均带有磁性。
4.根据权利要求2所述直线步进伺服电机，其特征在于：位于上方的若干齿部(3)的上表面设置有第一固定研磨滑台(7)，位于下方的若干齿部(3)的下表面设置有第二固定研磨滑台(8)。
5.根据权利要求4所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述的光栅标尺(C)固定在第一固定研磨滑台(7)的上表面。
6.根据权利要求2所述直线步进伺服电机，其特征在于：每个第一导磁体(2)上的若干齿部(3)等间距分布。
7.根据权利要求2所述直线步进伺服电机，其特征在于：每个第一导磁体(2)上的若干齿部(3)中相邻两个齿部(3)的间距尺寸与每个齿部(3)的宽度尺寸相等。
8.根据权利要求3所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述第二导磁体(4)的上表面设置有第三固定研磨滑台(9)，第二导磁体(4)的下表面设置有第四固定研磨滑台(10)。
9.根据权利要求3所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述第二导磁体(4)具有多个极(5)。
10.根据权利要求3所述直线步进伺服电机，其特征在于：所述第二导磁体(4)的每个极(5)上均分布有相同数量的齿(6)。
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