CN112055935B - 线性电动机 - Google Patents

Abstract

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。

Description

线性电动机

技术领域

本发明涉及线性电动机。

背景技术

在US 2015022030、US 2012098356和EP 2541744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，本发明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。

发明内容

本发明的目的通过提供根据本文所述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。

根据本发明的第一方面，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。

根据本发明的第二方面，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(Halbach magnetarray)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(endof travel position)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***，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***。

附图说明

本发明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发明的实施例的详细描述中将变得显而易见，其中：

图1a是根据本发明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是根据本发明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3e和图3d是图3c的电磁体的***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是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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是示出根据本发明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在相对于定子的轴向方向A上驱动的致动轴6。

定子6包括电磁体阵列10。电磁体阵列包括沿轴向方向A堆叠的多个盘环形电磁体11，并且包括中心孔，致动轴6轴向可移动地容纳在中心孔内。电磁体阵列10安装在壳体8的管状外壳部分25内。孔的表面的直径D1略大于致动轴6上的永磁体装置16,16'的外径D2。取决于直径D1，直径D1-D2的差值优选在0.1至1mm的范围内，以允许制造公差以及致动轴和定子的不同热径向膨胀，以确保在所有规定的操作条件下均保持间隙。但是，为了减小定子电磁体和致动轴永磁体之间的磁场间隙，考虑到上述公差，将间隙做得尽可能小。

每个电磁体11包括线圈支架30和安装在线圈支架上的线圈26。线圈由导线28的多个绕组形成。线圈安装在线圈支架的轴向凹槽32中。线圈支架基本上是盘形的，其设置有轴向凹部32，该轴向凹部从线圈支架30的径向内环形边缘40径向延伸到径向外环形边缘34。径向内环形边缘40限定了定子4的中央通道。安装在轴向凹部32中的线圈26可以被介电灌封材料或树脂材料覆盖，或者可以被聚合物包覆成型。线圈支架30可以有利地由磁性材料(例如铁磁材料)制成，以增加磁通密度以及定子电磁体与致动轴永磁体之间的联接。在有利的实施例中，线圈支架可以由环氧树脂中的烧结磁粉制成。这样可以减少在要求高频和轻量化的应用中的功率损耗。

在实施例中，内环形边缘40在轴向方向A上的轴向长度可以比外环形边缘34的轴向长度短，以便提供轴向间隙41以避免磁短路，如图1a的细节X所示。

径向外环形边缘34可设置有导线出口36，并且在外表面上设有凹部38，该凹部38例如可沿轴向A延伸，以接收和引导导线28的与电磁体11的具有相同电相位的线圈26互连的部分。导线引导凹部38还可用于将导线28的形成线圈26的端部引导至连接末端部，以电连接至电动机控制器件和电源。

如图2、图1b、图7a、图7b和图5中最佳示出的，多个电磁体11可以轴向彼此叠置，以形成多个电磁体段11a、11b、11c，形成电磁铁的交变极。线性电动机可以是单相或多相电动机，这取决于电动机控制单元以及定子4的线圈26之间的互连。在图5所示的示例中，示意性地示出了三相电磁装置，其表示为由互连的电磁体11a形成的相U-X、由互连的电磁体11b形成的V-Y、由互连的电磁体11c形成的W-Z。在该示例中，电动机包括12个电磁铁，它们定义了三相U-X、V-Y、W-Z，每相具有四个极(四个电磁铁)。相同相位的电磁体的绕组可以交替反向缠绕以形成交替方向的磁极。例如，在第一相中，电磁体11a+产生与由电磁体11a-产生的磁极相反方向的磁极。这同样适用于其他两个相。

如图2最佳所示，形成在每个线圈支架30的径向外部环形边缘34上的导线引导件38允许相的互连线从一个相的线圈传递到随后的相同相的线圈。导线引导凹部38还可用于将导线的轴向延伸出定子壳体的一端部或两端部的连接端部轴向地延伸至连接器(未示出)或连接***，以连接至电动机控制单元和电源(未示出)。

在如图3a-图3e所示的变型中，线圈的导线连接端部54也可以径向地延伸出壳体的线圈支架30。线圈可以在定子壳体内互连，或者从定子壳体延伸到互连装置，例如连接条带60。连接条带60可以是其上具有导电电路迹线的电路板的形式，以简化电磁体的线圈之间或与电动机控制单元和电源的互连。连接器(未示出)可以安装在壳体8上或与壳体8一体形成，例如用于可插拔地连接到互补连接器，该互补连接器与电动机控制单元和电源连接。连接器可以直接安装在连接条带上，并连接到互连条带上的与导线连接端部54互连的导电电路迹线。

每个电磁体11的导线连接端部54可以由绝缘的连接端部支架52定位和支撑，该绝缘连接端部支架52可以安装在线圈支架30的径向外边缘34上的由导线出口形成的开口中。连接端部支架52可以是例如具有用于使导线端部穿过的孔口的塑料***件，该连接端部支架52用于精确地保持和定位导连接端部54，以便于组装和连接到连接条带60。在这方面，连接条带可以设置有呈接触狭槽形式的导线端部接触件58，导线连接端部54***该接触狭槽中。这可以有利地使用如图4a-图4c所示的导线端部组装工具64来执行。导线端部组装工具64包括用于将连接条带60定位在工具中的定位元件(例如凹部)，以及与连接条带的接触狭槽58对准的漏斗形导线引导狭槽66。带有连接条带的工具可以被定位在电磁体阵列10上并且在与电磁体阵列的外圆柱表面相切的方向上移动，其中导线连接端部54与导线引导狭槽66对准，以使得导线连接端部被引导和***相应的接触狭槽58中。

在一种变型(未示出)中，连接条带可以设置有孔而不是狭槽，并且组装工具设置有漏斗形的孔，以在该工具沿径向(即平行于导线连接端部54的方向)移动时将导线端部引导到孔中。

导线连接端部54可以通过钎焊或焊接被电连接到连接条带60上的导电电路迹线，该连接条带例如在接触狭槽或孔周围具有导电层。如图8所示，可以在连接条带的两个层64a,64b上或在三层或更多层(未示出)中设置导电电路迹线66，以提供形成多个(在本示例中为三个)相UX、VY、WZ的电磁体之间的互连。桥接电路迹线66a将相邻电磁体的线圈互连。

每个电磁体11可以包括单个导线绕组，或者在变型中包括两个或更多个导线绕组。在优选的实施例中，每个电磁体包括单个导线绕组。

线圈支架30或其介电包覆模制件可有利地包括相互接合的定心元件24,39，以将轴向堆叠的并置的电磁体11对准并定心。例如，在所示的实施例中，线圈支架30包括在一侧的环形凹部39，该环形凹部39与相邻的电磁体的径向外边缘34接合。备选地或附加地，在径向内环形边缘上设置定心元件。

电磁体阵列10的电磁体11可以通过各种结合技术结合在一起，例如焊接、粘合剂结合、通过壳体部件(例如在端盖20,21之间)机械地夹紧在一起，或者使用聚合材料包覆成型。

提供线圈安装于其中的大致圆盘形的线圈支架允许以成本有效的方式制造定子电磁体，同时进一步确保了电磁体沿轴向方向A的致密堆积以实现高的功率尺寸比。而且，通过以经济的方式改变电磁体的数量，可以方便地在更大或更短的轴向长度上制造电磁体阵列10，每个电磁体被基本上相同地制造。

虽然根据所示实施例的定子的壳体8设置有圆形管状外部壳体，但是本领域技术人员将理解，取决于将定子应用和安装到外部部件上，可以提供各种壳体形式和形状。

致动轴6在第一端部44和第二端部46之间延伸。端部中的至少一个端部(在所示的实施例中为第一端部44)是致动端部，该致动端部被构造为联接至第一外部部件(未示出)，该第一外部部件能够相对于第二外部部件(未示出)移动，定子4被固定到第二外部部件。致动端部44可设置有联接装置或固定元件以用于将轴联接或固定到第一外部部件。类似地，定子4可以设置有联接装置或固定元件以用于将定子联接或固定到第二外部部件。由于致动轴6相对于定子4运动，因此取决于应用，可以相对于固定的参考点致动第一外部部件或第二外部部件或者第一外部部件和第二外部部件。

在图1a至图1d所示的实施例中，轴的第二端部46安装在定子内部并且不致动外部部件。

在一种变型中，如图7a至图7c所示，致动轴的第一端部和第二端部都可以定位在定子的外部，并且这两个端部中的任一个或两个端部可以联接至外部被致动的部件。在图7a至图7c的实施例中，致动轴6具有延伸超出定子4的相对端部的端部，其可以用于在致动轴上提供两个致动端部，并且简单地用于提高该轴相对于定子的线性引导的稳定性。在后一种情况下，电动机在机构中的实施必须允许第二致动端部的延伸及其位移，这相对于图1a至图1d所示的第一实施例需要更多的空间。

定子包括在轴向端部22,23之间延伸的壳体8，在图示的实施例中，该壳体包括一般为管状的外壳部分25和端部部分20,21，端部部分20,21例如呈安装在壳体8的轴向端部22,23处的第一端盖和第二端盖20,21的形式。

在图1a至图1c的实施例中，端盖21之一可以优选地以防尘或气密的方式封闭。至少一个端盖20设置有通道，该通道允许致动轴6可滑动地延伸穿过其中。端盖20和21可以有利地包括多叶片密封件，该多叶片密封件具有刮擦功能，以将污垢从轴上擦去，以避免污垢进入电动机内部。

在图7a至图7c所示的实施例中，致动轴延伸穿过定子4的两端部，并且第一端盖20和第二端盖21均设有各自的通道，以允许致动轴6可滑动地延伸穿过其中。

致动轴6由第一轴承18(由轴承表面18a,18b形成)和第二轴承19(由轴承表面19a,19b,19c,19a’,19b’形成)相对于定子可滑动地支撑和引导。

可以在穿过端盖20的通道中形成轴的轴承表面18a，该轴的轴承表面18a布置成在致动轴的轴承表面18b上滑动接合，该轴承表面18a,18b形成第一轴承18，以用于支撑致动轴6的轴向滑动移动。

在图7a-图7c的实施例中，轴的轴承表面18a,19a可以在穿过两个端盖20,21的通道中形成，轴承表面18a,19a布置成在致动轴的各个轴承表面18b,19b上滑动接合，轴承表面18a,19a和轴承表面18b,19b形成第一轴承18和第二轴承19以用于支撑致动轴6的轴向滑动移动。

例如如图1a-图1d所示，在实施例中，致动轴的一个端部保持在定子壳体8内，该致动轴可设置有与轴第二端部46相邻的轴承元件19b'，该轴承元件可滑动地接合定子内的内轴承表面19a'。

轴上的轴承表面18b,19b,19b'和定子上的轴承表面18a,19a,19a'可以有利地采用滑动轴承表面的形式，定子和轴均在轴承表面上设置有低摩擦材料或涂层例如TEFLON(PTFE)、低摩擦塑料、铝青铜(Aluminium-Bronze)、 Spinodal(C96900)或带有涂层(MoS2、PTFE、石墨、环氧树脂)、HVOF涂层、热喷涂涂层或锌镍涂层的任何金属或非金属材料。

致动轴轴承表面19c还可以设置有如图1d中示意性所示的滚珠轴承组件，以用于与定子轴承表面19a’滚动接触。

致动轴6包括空心管14,14’和安装在管14上或内部的永磁体装置16。

永磁体装置16,16′优选地具有管状形状并且围绕致动轴的管14，例如如图6a，图6b所示。在如图6e所示的替代实施例中，永磁体装置16优选地具有管状形状并且被致动轴的管14围绕。在该实施例中，管14由非铁磁材料制成。因此，每个永磁体可以是环形的，由此在有利的实施例中，环形可以由段构成，例如八个弯曲段，这些段被结合在致动轴的管14上。

永磁体装置16,16′包括多个极性连续变化的并置的磁极段。

在实施例中，永磁体装置16包括如图6b中最佳示出的哈尔巴赫阵列，由此，交变磁极段N、S由也具有交变磁极性的轴向对准的磁极段Ax-、Ax+分开。

在如图6d中示意性示出的变型中，交变磁极段N、S由铁磁垫片环49分开。该构造有利地减小了在电磁体阵列的驱动中的波纹噪声，并且使得能够更顺畅地控制致动轴的线性运动。

在变型中，例如如图6a和图6c所示，可将交变磁极段N、S中的磁性直接彼此相邻地布置，而无需垫片或轴向对准的磁体。

如图6b所示，具有哈尔巴赫(Halbach)阵列的永磁体装置16可以安装在致动轴的非铁磁性材料的管14上。管状哈尔巴赫磁体阵列16可以直接安装在管14上，并通过用粘合剂粘结、模压、焊接、通过机械手段固定以及同轴管状部件之间的其他本身已知的连接技术而固定在其上。

管14可以例如包括纤维增强管或由纤维增强管组成，例如碳纤维增强树脂管。管也可以使用其他非磁性材料，例如铝或钛基合金以实现高强度重量比。可以为中空管14的结构提供其他聚合物、金属、陶瓷及其多层组合。

在如图6a中最佳示出的另一实施例中，永磁体装置16’可以包括并置的交变磁极段N、S，永磁体装置16’也呈具有环形交变磁极段N、S的管的形式。永磁体装置16’可以安装在由磁性材料(例如铁磁材料)制成的管状磁芯50上。管状磁芯50可以在管14和磁体装置16'之间形成层，磁芯管50直接安装在管14上。同轴布置的磁体装置16'、管状磁芯50和管14可通过用粘合剂粘合、模压或包覆成型(例如用热塑性聚合物)、焊接、机械连接技术和同轴管状部件之间的其他本身已知的连接技术而固定在一起。

磁芯管50增强了交变磁极段N、S之间的磁通量，从而增强了永磁体装置16'相对于定子的磁场。在该实施例中，致动轴的管14也可以由如上所述的非磁性材料制成，永磁体装置通过粘结、焊接、包覆成型以及其他本身已知的连接技术而固定到磁芯管50上。

在一种变型中，管状磁芯50可以形成管14的一部分，由此管14可以由磁性材料制成，或者包括连接到非磁性材料的部分的磁性材料的部分。

在上述实施例中的管状永磁体装置16,16'是特别有利的，因为可以提供特别轻便且紧凑的致动轴6，特别是包括空心管14，该空心管可以由各种轻便的高强度材料制成。结合来自永磁体装置16、16'的强磁场，线性电动机的致动力取决于该永磁体装置16、16'。

在变型中，管14也可以由磁性材料制成，而不脱离本发明的范围。

在优选实施例中示出了具有圆柱形管14的致动轴6，然而，该管在变型中可具有非圆柱形的形状，并且轴承具有互补的非圆柱形的形状，例如用于防止致动轴6的旋转。在内轴承19a’、19b’、19c中也可以设置防旋转形状。取决于应用，致动轴的非圆柱形形状还可用于在特定方向上提供增加的抗弯曲性。

在变型中，永磁体装置16还可以具有非圆柱形的外部形状，由此围绕致动轴永磁体阵列的定子的孔口设置有互补的形状。在这种情况下，线圈可以包括非圆形绕组。例如，线圈可以具有椭圆形的、基本上方形的或多边形的绕组，并且电磁体中的孔口具有基本上互补形状的中心孔口。

在实施例中，定子4的一个或两个轴向端部可以设置有磁锁定***，以在致动轴到达设置有磁锁定***的轴向端部处的行进端部时磁性地保持致动轴。在一个实施例中，磁锁定***可以由铁磁材料或永磁体形成，该永磁体在安装在壳体8的所述轴向端部22、23处的第一和/或第二端盖20、21的一部分上或形成该第一和/或第二端盖20、21的一部分，壳体8磁性联接到驱动轴上的永磁体。磁性锁定***还可包括电磁体。磁铁可通过产生与将致动轴吸引到壳体轴向端部的磁场相反的磁场来解锁磁联接。

图9示出了根据实施例的在定子的轴向端部处的磁通量的计算机模拟，该定子的轴向端部具有磁联接至致动轴的铁磁材料，从而形成磁锁定***。轴向位于轴的轴向末端部的永磁体的磁通量通过定子端部的定子盘再循环，该定子盘在轴向上可以具有较大的壁厚。来自定子盘的磁通量到达定子的端壁并且通过气隙再循环，该气隙将轴的轴向端部从端壁的内表面到磁体进行分离。通过这种方式，产生轴向吸引力。

由于轴或定子上的非铁磁垫片，气隙可以保持恒定。通过调节气隙宽度和轴区域的暴露于端壁的高度(厚度)，可以调节磁吸引力。

附图标记清单

线性电动机2

定子4

壳体8

第一端部22

第二端部23

管状壳体部分25

第一端盖20

保险杠24

第二端盖21

保险杠24

电磁体阵列10

电磁铁11

线圈26

导线28

连接端部54

线圈支架30

轴向凹部32

径向外环形边缘34

环形凹部39

导线出口36

导线引导凹槽38径向内环形边缘40

连接端部支架52

连接器56

连接板/条带60

导线端部触点58

接触狭槽/孔口外部连接器部分62

连接层64a、64b

电路迹线66

电磁桥接电路迹线66a轴承18a、19a

致动轴6

管14

第一端部44

致动端部

第二端部46

轴承端部

(管状)永磁体装置16、16'

管状哈尔巴赫(Halbach)磁铁阵列16

磁极段N、S、Ax-、Ax+

铁磁垫片环49

管状交变磁体阵列16'

磁极段N、S 48

磁芯管50

轴承18b、19b

轴承18，19

相位：U-X、V-Y、W-Z

导线端部组装工具64

导线引导槽66

Claims (21)

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)具有轴向凹部，该轴向凹部从径向内环形边缘(40)径向延伸到径向外环形边缘(34)，所述径向内环形边缘限定了定子的中心孔，所述轴向凹部设置在线圈支架(30)的一侧上，并且至少一个线圈完全嵌入所述轴向凹部(32)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，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中空管(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)上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)的一部分上或形成所述中空管(14)的一部分。

4.根据权利要求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中空管(14')内部的管状形状。

5.根据权利要求1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.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述线圈支架由磁性材料制成。

9.根据权利要求8所述的线性电动机，其中，所述磁性材料为铁磁性材料。

10.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述线圈支架包括在所述线圈支架的相对轴向侧上的相互接合的凸部和凹部(39)，所述凸部和凹部布置成用于使堆叠的并置的电磁体沿着所述线性轴向方向(A)对中并对准。

11.根据权利要求2所述的线性电动机，其特征在于，所述致动轴的中空管(14)由非磁性材料制成。

12.根据权利要求11所述的线性电动机，其特征在于，所述非磁性材料包括纤维增强树脂材料、钛合金、铝合金、碳纤维增强材料中的一种，或上述材料的任意组合的多层。

13.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述致动轴的第一端部(44)延伸出所述定子(4)并且布置成联接至外部部件，并且所述致动轴的第二端部(46)位于定子(4)内。

14.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述壳体的第一端部(22)包括与所述致动轴的中空管(14)能够滑动地接合的轴承表面(18a)。

15.根据权利要求13所述的线性电动机，其中，所述致动轴包括在所述第二端部(46)处的轴承(19b’,19c)，所述轴承(19b’,19c)与所述中心孔的轴承表面(19a’)接合。

16.根据权利要求15所述的线性电动机，其中，所述中心孔的轴承表面(19a’)设置有覆盖电磁体阵列(10)的中心孔的轴承支撑材料的层或涂层。

17.根据权利要求16所述的线性电动机，其中，所述轴承支撑材料是硬化或低摩擦材料。

18.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述致动轴的第一端部(44)延伸出所述定子(4)，并且布置成用于联接至外部部件，并且所述致动轴(6)的第二端部(46)在壳体的外部延伸，壳体包括端盖(20,21)，端盖(20,21)的轴承表面(18a,19a)与致动轴(6)的中空管(14)在壳体(8)的相对轴向端部处滑动地接合。

19.根据权利要求18所述的线性电动机，其中，所述端盖(20,21)包括阻尼元件(24)，所述阻尼元件(24)能够在行程结束位置处与致动轴接合。

20.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，所述定子的轴向端部包括磁锁定***，以在所述致动轴到达设置有所述磁锁定***的所述轴向端部的行进端部时磁性地保持所述致动轴。

21.根据权利要求20所述的线性电动机，其中，所述定子的所述轴向端部包括铁磁材料，所述铁磁材料磁联接至所述致动轴上的永磁体，从而形成所述磁锁定***。