CN115411906B - 直线电机装置及其重力补偿组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种直线电机装置及其重力补偿组件。本申请实施例提供的重力补偿组件，包括磁性导向件、平衡套件和线圈套；平衡套件用于与直线电机的动子连接。线圈套与平衡套件构成第一透磁面与磁性导向件的第二透磁面相对应；线圈套被配置为在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力，补偿力与直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和相同，且方向相反，直线电机的动子重力被平衡抵消，直线电机的竖直运行不再受到动子重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子出现下坠情况，可保证直线电机达到更高的精度，且便于控制。本申请提供的直线电机装置包括上述的重力补偿组件，因此也具有上述的技术效果。

Description

直线电机装置及其重力补偿组件

技术领域

本申请涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种直线电机装置及其重力补偿组件。

背景技术

直线电机可以将电能直接转化为直线运动机械能。直线电机实现的直线运动相对于丝杠传动机构实现的直线运动，具有无空程的优点，适合于高速高加速直线运动。直线电机的定子和动子是分离设置的，动子在断电情况下不受力。在竖直运行过程中，若出现断电情形，动子在其自身重力作用下会出现下坠情况。

相关技术中，在电机竖直运行时，在竖直方向上增加一个加速度即可实现在竖直方向上的使用。且采用丝杆直线机构跟随直线电机做运动，两个并联，这样直线电机断电，丝杆直线机构能保护直线电机动子不会摔下来。

但是，上述技术方案中，丝杆机构和直线电机并联，两个机构不是同一个精度水平，因此，该结构虽然保护了直线电机，但却削弱了直线电机的精度。

发明内容

本申请提供一种直线电机装置及其重力补偿组件，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本申请的第一个方面提供了一种重力补偿组件，包括磁性导向件、平衡套件和线圈套；平衡套件用于与直线电机的动子连接，并可随直线电机的动子做直线运行；线圈套套设于平衡套件外侧，线圈套与平衡套件构成第一透磁面和第一隔磁面；磁性导向件具有第二透磁面和第二隔磁面，第二透磁面和第二隔磁面均沿直线电机的动子运行方向延伸；平衡套件具有两端开口的内腔，平衡套件滑动套设于磁性导向件上，第一透磁面与第二透磁面相对应，第一隔磁面与第二隔磁面相对应；线圈套被配置为在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力，补偿力与直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和相同，且方向相反。

在根据第一方面的可选的实施例中，平衡套件还具有与内腔连通的侧壁孔；线圈套套设于平衡套件外侧，线圈套对应侧壁孔部分构成第一透磁面，线圈套对应平衡套件外侧壁部分构成第一隔磁面。如此设置，便于形成第一透磁面，且便于使得第一透磁面与第二透磁面的对应。

在根据第一方面的可选的实施例中，磁性导向件包括导向件以及磁性件，导向件具有与直线电机的动子运行方向平行的通槽，磁性件连接于通槽内，通槽的槽壁对应磁性件的部分构成第二隔磁面，通槽的槽口对应磁性件的部分构成第二透磁面。如此设置，便于使得磁性导向件整体为长柱形结构，导向件为一侧开设有通槽的结构，磁性件为长条形结构，且被包裹在导向件的通槽内。便于实现线圈套与平衡套件构成的第一透磁面在沿着第二隔磁面延伸方向运行过程中，始终与第二隔磁面对应，保证补偿力的稳定性。

在根据第一方面的可选的实施例中，导向件外侧壁具有导向槽，平衡套件的内侧壁具有与导向槽相匹配的导向块。

如此设置，保证第一透磁面可正对第二透磁面，保证平衡套件与线圈套在运行过程中，仍可保证第一透磁面与第二透磁面始终对应，保证补偿力的稳定性。

在根据第一方面的可选的实施例中，导向槽有两个，两个导向槽分别设置于导向件相对的两个外侧壁，平衡套件相对的两个内侧壁均设置有与导向槽相匹配的导向块。

如此设置，既可以进一步保证平衡套件运行的导向性，同时可保证平衡套件在相对于导向件运行过程中，受力的平衡性，进而保证平衡套件在沿着导向件运行过程中的整体稳定性。

在根据第一方面的可选的实施例中，重力补偿组件包括至少两个磁性导向件，每个磁性导向件上套设有至少两个平衡套件。

如此设置，进而保证整体结构运行的稳定性与安全性。

在根据第一方面的可选的实施例中，补偿力满足公式：

其中，K是线圈套的数量，N是线圈套上的线圈的匝数，B是第二透磁面在第一透磁面处的磁场强度，I是线圈套的所需电流，L_tou是线圈套在第一透磁面处露出的长度，∑m_i g是直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和。

在根据第一方面的可选的实施例中，重力补偿组件还包括线圈充电接头，线圈充电接头的两端分别连接电源与线圈套。

如此设置，使得线圈套通电的过程简单易操作。

在根据第一方面的可选的实施例中，重力补偿组件还包括基座以及两个支撑架，两个支撑架间隔设置于基座上，磁性导向件的两端分别连接于两个支撑架上。如此设置，使得磁性导向件更加稳定，进而保证补偿力的稳定性。

本申请的第二个方面还提供了一种直线电机，包括：直线电机和上述的重力补偿组件；直线电机包括动子和定子，动子滑动连接于定子，重力补偿组件的平衡套件与直线电机的动子连接。

本申请实施例提供的重力补偿组件，包括磁性导向件、平衡套件和线圈套；平衡套件用于与直线电机的动子连接，并可随直线电机的动子做直线运行；线圈套与平衡套件构成第一透磁面和第一隔磁面；磁性导向件具有第二透磁面和第二隔磁面，平衡套件滑动套设于磁性导向件上，第一透磁面与第二透磁面相对应，第一隔磁面与第二隔磁面相对应；线圈套被配置为在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力，补偿力与直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和相同，且方向相反。本申请提供的重力补偿组件的线圈套在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力可用于补偿直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和，也即将竖直放置的直线电机的动子的重力因素平衡抵消，此时，直线电机的竖直运行不再受到动子重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子出现下坠情况，同时可保证直线电机达到更高的精度，且便于控制。

本申请提供的直线电机装置，包括上述的重力补偿组件，因此也具有上述的直线电机的竖直运行不再受到动子重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子出现下坠情况，同时可保证直线电机达到更高的精度，且便于控制的技术效果。

本申请的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本申请实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本申请的多个实施例进行说明，其中：

图1为本申请实施例提供的直线电机装置的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的重力补偿组件和动子在分解状态下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的重力补偿组件的部分截面示意图；

图4为本申请实施例提供的重力补偿组件的平衡套件在第一视角下的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的重力补偿组件的平衡套件在第二视角下的结构示意图；

图6为图5中的A-A向剖视图；

图7为本申请实施例提供的重力补偿组件的导向件的结构示意图。

附图标记说明：

10、直线电机装置；100、重力补偿组件；110、磁性导向件；111、第二透磁面；112、第二隔磁面；113、导向件；1131、通槽；1132、导向槽；114、磁性件；120、平衡套件；121、第一透磁面；122、第一隔磁面；123、内腔；124、侧壁孔；125、导向块；130、线圈套；140、线圈充电接头；150、基座；160、支撑架；200、直线电机；210、动子；211、导线接头；220、定子。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，上述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

直线电机可以将电能直接转化为直线运动机械能。直线电机实现的直线运动相对于丝杠传动机构实现的直线运动，具有无空程的优点，适合于高速高加速直线运动。相关技术中，直线电机的定子和动子是分离设置的，动子在断电情况下不受力。在竖直运行过程中，若出现断电情形，动子在其自身重力作用下会出现下坠情况。因此，相关技术中的直线电机难以在竖直情况下使用，导致其使用场景受限。

有鉴于此，本申请实施例提供的重力补偿组件，包括磁性导向件、平衡套件和线圈套；平衡套件用于与直线电机的动子连接，并可随直线电机的动子做直线运行；线圈套与平衡套件构成第一透磁面和第一隔磁面；磁性导向件具有第二透磁面和第二隔磁面，平衡套件滑动套设于磁性导向件上，第一透磁面与第二透磁面相对应，第一隔磁面与第二隔磁面相对应；线圈套被配置为在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力，补偿力与直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和相同，且方向相反。本申请提供的重力补偿组件的线圈套在通电状态下，第一透磁面与第二透磁面产生补偿力可用于补偿直线电机的动子、平衡套件和线圈套的重力之和，也即将竖直放置的直线电机的动子的重力因素平衡抵消，此时，直线电机的竖直运行不再受到动子重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子出现下坠情况，同时可保证直线电机达到更高的精度，且便于控制。

图1为本申请实施例提供的直线电机装置的整体结构示意图；图2为本申请实施例提供的重力补偿组件和动子在分解状态下的结构示意图；图3为本申请实施例提供的重力补偿组件的部分截面示意图；图4为本申请实施例提供的重力补偿组件的平衡套件在第一视角下的结构示意图；图5为本申请实施例提供的重力补偿组件的平衡套件在第二视角下的结构示意图；图6为图5中的A-A向剖视图；图7为本申请实施例提供的重力补偿组件的导向件的结构示意图。

请参照图1至图7，本申请实施例提供的重力补偿组件100，包括磁性导向件110、平衡套件120和线圈套130；平衡套件120用于与直线电机200的动子210连接，并可随直线电机200的动子210做直线运行；线圈套130套设于平衡套件120外侧，线圈套130与平衡套件120构成第一透磁面121和第一隔磁面122；磁性导向件110具有第二透磁面111和第二隔磁面112，第二透磁面111和第二隔磁面112均沿直线电机200的动子210运行方向延伸；平衡套件120具有两端开口的内腔123，平衡套件120滑动套设于磁性导向件110上，第一透磁面121与第二透磁面111相对应，第一隔磁面122与第二隔磁面112相对应；线圈套130被配置为在通电状态下，第一透磁面121与第二透磁面111产生补偿力，补偿力与直线电机200的动子210、平衡套件120和线圈套130的重力之和相同，且方向相反。

需要说明的是，本申请实施例提供的重力补偿组件100，根据通电导线在磁场中受到的作用力，也即安培力。该安培力的方向设置为与直线电机200的动子210的重力方向相反的方向，使该安培力与直线电机200的动子210的重力的大小相同，即可将直线电机200的重力平衡抵消掉，完成对重力的平衡。可以理解的是，具体地，在本申请中该安培力除了要抵消动子210的重力之外，同时还需要抵消平衡套件120和线圈套130的重力之和。

在可选地示例性实施例中，平衡套件120还具有与内腔123连通的侧壁孔124；线圈套130套设于平衡套件120外侧，线圈套130对应侧壁孔124部分构成第一透磁面121，线圈套130对应平衡套件120外侧壁部分构成第一隔磁面122。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，在平衡套件120设置与内腔123连通的侧壁孔124；线圈套130套设于平衡套件120外侧，线圈套130对应侧壁孔124部分构成第一透磁面121，线圈套130对应平衡套件120外侧壁部分构成第一隔磁面122。在运行过程中，对套设在平衡套件120外侧的线圈套130通电，构成通电线圈，将通过侧壁孔124显露出来的通电的线圈套130构成的第一隔磁面122与磁性导向件110的第二透磁面111相对应，进而使得通电线圈套130在磁场中形成安培力，也即补偿力，将该补偿力用于平衡电机的动子210的重力、平衡套件120以及线圈套130的重力之和。如此设置，便于形成第一透磁面121，且便于使得第一透磁面121与第二透磁面111的对应。

在可选地示例性实施例中，磁性导向件110包括导向件113以及磁性件114，导向件113具有与直线电机200的动子210运行方向平行的通槽1131，磁性件114连接于通槽1131内，通槽1131的槽壁对应磁性件114的部分构成第二隔磁面112，通槽1131的槽口对应磁性件114的部分构成第二透磁面111。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，磁性导向件110的第二透磁面111和第二隔磁面112，是通过将磁性导向件110设置为包括导向件113以及磁性件114，导向件113具有与直线电机200的动子210运行方向平行的通槽1131，磁性件114连接于通槽1131内，通槽1131的槽壁对应磁性件114的部分构成磁性导向件110的第二隔磁面112，通槽1131的槽口对应磁性件114的部分构成磁性导向件110的第二透磁面111。进而实现第二透磁面111与第一透磁面121相对应，以便于产生补偿力。如此设置，便于使得磁性导向件110整体为长柱形结构，导向件113为一侧开设有通槽1131的结构，磁性件114为长条形结构，且被包裹在导向件113的通槽1131内。便于实现线圈套130与平衡套件120构成的第一透磁面121在沿着第二隔磁面112延伸方向运行过程中，始终与第二隔磁面112对应，保证补偿力的稳定性。

示例性地，导向件113为内部开设有通槽1131的长条杆，且导向件113的横截面为矩形，通槽1131沿着导向件113的长度方向延伸。导向件113的长度大于直线电机200的行程，进而保证直线电机200的正常工作。

示例性地，通槽1131的横截面也为矩形，磁性件114也为横截面为矩形的长条形结构，磁性件114的尺寸与通槽1131的尺寸相适应，并稳固连接于通槽1131内。也即通槽1131的槽口对应的第二透磁面111为长度较大的矩形面。通槽1131的槽壁对应磁性件114的部分构成第二隔磁面112为包裹磁性件114的三个矩形面。

此处需要说明的是，关于第二透磁面111的形成方式，在此并不做限定，也即并不限于本申请实施例中，通过槽口对应磁性件114构成，也即第二透磁面111为不设置透磁材料的空缺对应磁性件114构成，在其他具体实施例中，也可以根据用户的具体需求，将第二透磁面111可以通过设置透磁材料构成，也即在槽口处填充设置透磁材料，进而形成第二透磁面111。另外，第二隔磁面112也可以由隔磁材料组成。

适应性地，平衡套件120的内腔123为与磁性导向件110的外侧面相适应的形状，也即内腔123的横截面的形状也为矩形。平衡套件120的侧壁孔124也为矩形，线圈套130套设于在平衡套件120外侧，侧壁孔124对应线圈套130位置构成第一透磁面121，也即第一透磁面121为矩形面。同时线圈套130对应平衡套件120外侧壁部分构成第一隔磁面122，第一隔磁面122为由三个矩形面构成。其中第一透磁面121与第二透磁面111对应，第一隔磁面122与第二隔磁面112对应。

示例性地，磁性件114为磁钢，磁钢固接设置在导向件113的通槽1131内，磁钢的充磁方向与第二透磁面111垂直，进而保证通电后的线圈套130置于磁场中。

示例性地，线圈套130绕在平衡套件120的外表面，覆盖第一透磁面121和第一隔磁面122，并且线圈套130所绕方向使得电流方向与磁性导向件110的轴线方向垂直，进而实现补偿力与重力方向相反。

在可选地示例性实施例中，导向件113外侧壁具有导向槽1132，平衡套件120的内侧壁具有与导向槽1132相匹配的导向块125。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，在导向件113外侧壁设置导向槽1132，且在平衡套件120的内侧壁设置与导向槽1132相匹配的导向块125。在平衡套件120随着直线电机200的动子210运行过程中，平衡套件120与线圈套130同时可沿着导向件113滑动，导向槽1132与导向块125的设置，可实现平衡套件120与导向件113相对位置的稳定性，也即避免平衡套件120发生侧滑或者扭转的现象，保证第一透磁面121可正对第二透磁面111，保证平衡套件120与线圈套130在运行过程中，仍可保证第一透磁面121与第二透磁面111始终对应，保证补偿力的稳定性。

可以理解的是，这里并不对导向件113以及平衡套件120上关于导向槽1132以及导向块125的具体设置位置进行限定，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，将导向槽1132设置在平衡套件120的内侧壁，将与导向槽1132相配合的导向块125设置在导向件113上。

示例性地，导向块125设置为矩形凸起，导向槽1132设置为矩形槽。

可以理解的是，这里并不对导向块125以及导向槽1132的具体形状进行限定，在其他具体实施例中，还可以根据用户的具体需求，将导向块125设置为弧形凸起，将导向槽1132设置为弧形槽。

在可选地示例性实施例中，导向槽1132有两个，两个导向槽1132分别设置于导向件113相对的两个外侧壁，平衡套件120相对的两个内侧壁均设置有与导向槽1132相匹配的导向块125。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，将导向槽1132以及导向块125的个数设置两个，且将两个导向槽1132分别设置于导向件113相对的两个外侧壁，将平衡套件120相对的两个内侧壁均设置有与导向槽1132相匹配的导向块125。既可以进一步保证平衡套件120运行的导向性，同时可保证平衡套件120在相对于导向件113运行过程中，受力的平衡性，进而保证平衡套件120在沿着导向件113运行过程中的整体稳定性。

在可选地示例性实施例中，重力补偿组件100包括至少两个磁性导向件110，每个磁性导向件110上套设有至少两个平衡套件120。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，设置重力补偿组件100包括至少两个磁性导向件110，每个磁性导向件110上套设有至少两个平衡套件120，可将补偿力分散至多个分支力，每个平衡套件120与线圈套130组装构成第一透磁面121均与磁性导向件110上的第二透磁面111对应，以构成补偿力的分支力，多个分支力共同构成的补偿力的全部，以实现补偿力平衡抵消直线电机200的动子210、平衡套件120和线圈套130的重力之和。若将补偿力集中在一处的情形，极易出现应力集中现象，造成结构本身不稳定；同时若线圈套130出现故障，整个平衡重力的补偿力全部消失，导致动子210直接下坠，极易造成事故发生。本申请实施例中，将补偿力分散为多个分支力，避免应力集中现象，保证整体结构的稳定性，同时若其中一个线圈套130或者零部件出现故障，其余完好的线圈套130仍可正常工作，补偿力整体会出现减小，但不至于全部消失，仍可对动子210进行支撑，避免动子210快速下降，保证用户有足够的时间去对该情况进行修复或停止运行，进而保证整体结构运行的稳定性与安全性。

示例性地，在本实施例中，磁性导向件110的个数为两个，每个磁性导向件110上套设的平衡套件120与线圈套130的数量也为两个，也即平衡套件120与线圈套130的数量均为四个。四个线圈套130分别套设于四个平衡套件120上，其中，每个磁性导向件110上的两个平衡套件120间隔设置，两个磁性导向件110的平衡套件120对应设置，以使四个平衡套件120呈矩形阵列排布。四个平衡套件120分别靠近直线电机200的动子210的四个角处分布设置。

需要说明的是，如此设置，可有效的保证补偿力分布的均匀性。

可以理解的是，这里并不对磁性导向件110的具体数量进行限定，在其他具体实施例中，还可以根据用户的具体需求，将磁性导向件110的数量设置为三个、四个或者五个等。同理，也不对每个磁性导向件110上的平衡套件120上的数量进行限定，在其他具体实施例中，还可以根据用户的具体需求，将每个磁性导向件110上的平衡套件120上的数量设置为三个、四个或者五个等。

在可选地示例性实施例中，补偿力满足公式：

其中，K是线圈套130的数量，N是线圈套130上的线圈的匝数，B是第二透磁面111在第一透磁面121处的磁场强度，I是线圈套130的所需电流，L_tou是线圈套130在第一透磁面121处露出的长度，∑mig是直线电机200的动子210、平衡套件120和线圈套130的重力之和。

由上述公式，可进一步推导出：

由此可推倒出，在工作状态下，线圈套130上需要满足的电流I的数值。在实施过程中，用户可根据公式中已知的数据，计算出电流I的数值，并保持线圈套130上的电流的数值，即可得到适宜的补偿力。

同时，若当直线电机200的动子210的重量发生变化时，也即为了适应不同的直线电机200，可通过上述的公式，计算出相应的电流值，即可实现补偿力的灵活调整，进而满足用户的不同需求。

在可选地示例性实施例中，重力补偿组件100还包括线圈充电接头140，线圈充电接头140的两端分别连接电源与线圈套130。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，设置线圈充电接头140便于实现在实施过程中，通过线圈充电接头140与电源对接，并调整电源流向线圈套130上的电流的数值符合预设数值，即可实现线圈套130通电，使得线圈套130通电的过程简单易操作。

在可选地示例性实施例中，重力补偿组件100还包括基座150以及两个支撑架160，两个支撑架160间隔设置于基座150上，磁性导向件110的两端分别连接于两个支撑架160上。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，设置基座150以及两个支撑架160，可用于磁性导向件110，使得磁性导向件110更加稳定，进而保证补偿力的稳定性。

示例性地，两个支撑架160之间的距离大于直线电机200的形成，且连接于两个支撑件之间的磁性导向件110的轴线方向与直线电机200的运行方向平行设置。

本申请实施例还提供了一种直线电机装置10，包括：直线电机200和上述的重力补偿组件100；直线电机200包括动子210和定子220，动子210滑动连接于定子220，重力补偿组件100的平衡套件120与直线电机200的动子210连接。

本申请提供的直线电机装置10，包括上述的重力补偿组件100，因此也具有上述的直线电机200的竖直运行不再受到动子210重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子210出现下坠情况的技术效果。

还需要说明的是，本申请实施例提供的直线电机装置10，在竖向运行过程中，整体所受到的驱动力包括重力补偿组件100的驱动力和直线电机200本身的驱动力。

其中，关于重力补偿组件100的驱动力，所有的通电线圈套130在磁性导向件110的磁场下，受到安培力的作用，也即补偿力，通过对电流大小的调整，使得补偿力与直线电机200的动子210、平衡套件120和线圈套130的重力之和相同，且方向相反。也即实现对重力的平衡。

关于直线电机200本身的驱动力，对直线电机200的动子210内的线圈进行控制，控制算法与目前现有技术中水平放置的直线电机200相同，仅需提供运行轨迹所需的加速度，而无需考虑重力的影响。

通过上述重力补偿组件100的驱动力和直线电机200本身的驱动力的实现方式，将重力平衡和直线电机200运动两部分任务从机械结构上进行解耦，给直线电机200的竖直使用提供了简便。

示例性地，动子210上还设置有导线接头211。

需要说明的是，导线接头211用于向动子210内的线圈进行通电。

具体地，为了明确直线电机装置10运用重力补偿组件100时的原理，以及进一步了解调节组件的结构，对直线电机装置10竖直运行的过程描述如下：

直线电机200包括动子210和定子220，动子210内设置有线圈，定子220内设置有磁钢，与现有的直线电机200相同，对直线电机200内的线圈进行通电驱动。以现有的U型直线电机200为例，定子220设置为U型槽的形式，U型槽两侧内壁设置有阵列排布的磁钢，动子210上设置有线圈，线圈组件是无铁的。基于线圈组件无铁，所以它和磁钢之间不会产生吸引力，也不会产生干扰力；U型直线电机200磁场方向在竖直方向，线圈电流通电方向朝U型槽里或外，根据导线在磁场中受力分析可以得到线圈受力沿着导轨方向。本申请实施例提供的重力补偿组件100，平衡套件120用于与直线电机200的动子210连接，并可随直线电机200的动子210做直线运行；重力补偿组件100线圈套130与平衡套件120构成第一透磁面121和第一隔磁面122；重力补偿组件100磁性导向件110具有第二透磁面111和第二隔磁面112，平衡套件120滑动套设于磁性导向件110上，第一透磁面121与第二透磁面111相对应，第一隔磁面122与第二隔磁面112相对应；线圈套130被配置为在通电状态下，第一透磁面121与第二透磁面111产生补偿力，补偿力与直线电机200的动子210、平衡套件120和线圈套130的重力之和相同，且方向相反。也即该补偿力将竖直放置的直线电机200的动子210的重力因素平衡抵消，此时，直线电机200的竖直运行不再受到动子210重力的影响，可有效地避免在断电情形下动子210出现下坠情况，同时可保证直线电机200达到更高的精度，且便于控制。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种重力补偿组件，其特征在于，包括磁性导向件、平衡套件和线圈套；

所述平衡套件用于与直线电机的动子连接，并可随直线电机的动子做直线运行；所述线圈套套设于所述平衡套件外侧，所述线圈套与所述平衡套件构成第一透磁面和第一隔磁面；

所述磁性导向件具有第二透磁面和第二隔磁面，所述第二透磁面和所述第二隔磁面均沿直线电机的动子运行方向延伸；

所述平衡套件具有两端开口的内腔，所述平衡套件滑动套设于所述磁性导向件上，所述第一透磁面与所述第二透磁面相对应，所述第一隔磁面与所述第二隔磁面相对应；

所述线圈套被配置为在通电状态下，所述第一透磁面与所述第二透磁面产生补偿力，所述补偿力与直线电机的动子、所述平衡套件和所述线圈套的重力之和相同，且方向相反。

2.根据权利要求1所述的重力补偿组件，其特征在于，所述平衡套件还具有与所述内腔连通的侧壁孔；所述线圈套套设于所述平衡套件外侧，所述线圈套对应所述侧壁孔部分构成所述第一透磁面，所述线圈套对应所述平衡套件外侧壁部分构成所述第一隔磁面。

3.根据权利要求1所述的重力补偿组件，其特征在于，所述磁性导向件包括导向件以及磁性件，所述导向件具有与直线电机的动子运行方向平行的通槽，所述磁性件连接于所述通槽内，所述通槽的槽壁对应所述磁性件的部分构成所述第二隔磁面，所述通槽的槽口对应所述磁性件的部分构成所述第二透磁面。

4.根据权利要求3所述的重力补偿组件，其特征在于，所述导向件外侧壁具有导向槽，所述平衡套件的内侧壁具有与所述导向槽相匹配的导向块。

5.根据权利要求4所述的重力补偿组件，其特征在于，所述导向槽有两个，两个所述导向槽分别设置于所述导向件相对的两个外侧壁，

所述平衡套件相对的两个内侧壁均设置有与所述导向槽相匹配的导向块。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的重力补偿组件，其特征在于，包括至少两个所述磁性导向件，每个所述磁性导向件上套设有至少两个所述平衡套件。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的重力补偿组件，其特征在于，所述补偿力满足公式：

其中，K是所述线圈套的数量，N是所述线圈套上的线圈的匝数，B是所述第二透磁面在所述第一透磁面处的磁场强度，I是所述线圈套的所需电流，L_tou是所述线圈套在所述第一透磁面处露出的长度，∑m_ig是直线电机的动子、所述平衡套件和所述线圈套的重力之和。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的重力补偿组件，其特征在于，还包括线圈充电接头，所述线圈充电接头的两端分别连接电源与所述线圈套。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的重力补偿组件，其特征在于，还包括基座以及两个支撑架，两个所述支撑架间隔设置于所述基座上，所述磁性导向件的两端分别连接于两个所述支撑架上。

10.一种直线电机装置，其特征在于，包括：直线电机和权利要求1至9中任一项所述的重力补偿组件；

所述直线电机包括动子和定子，所述动子滑动连接于所述定子，

所述重力补偿组件的平衡套件与所述直线电机的动子连接。