CN205123488U - 一种直线电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直线电机，其克服了现有技术中只能在一个位置定位转子的问题，根据本实用新型的直线电机，在直线运动过程中，不会产生轴向位移，转子运转平稳，能够明显地降低噪音，提高稳定性。根据本实用新型的直线电机，其技术方案为：一种直线电机，包括：定子组件，转子组件，顶杆以及支架，其中：定子组件包括定子，转子组件包括转子和螺杆，转子可转动地设置在定子的内表面上，转子与螺杆为一体结构，顶杆内部设置有与螺杆配合的螺母，通过螺杆与螺母的配合，将螺杆的旋转运动改变为螺母的直线运动，从而螺杆转动带动螺母进行直线运动，螺母带动顶杆进行直线运动，支架邻接定子一个端部布置，顶杆穿过所述支架。

Description

一种直线电机

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机，更特别地涉及一种丝杆式直线电机。

背景技术

直线电机是这样一种电机，其中转子以预定的角度转动，螺杆直线和往复地移动。直线电机的特点在于，通过控制电机旋转的角度可以精确地控制螺杆的移动距离，广泛地用于精确控制的场合。

直线电机大量用于数控机床、工业机器人、咖啡机、阀门控制等领域以及汽车前灯角度调节的执行器。

图1示出了现有技术中直线电机的一个例子。

如图1所示，直线电机一般包括定子21，通过电磁力被转动的转子24，螺母25安装在转子24内部、以及直线的可移动的与螺母25配合跟转子24转动的直线螺杆23。

转子24伸出一段圆环导向部分与滚珠轴承26的内径配合，再通过超声波成型使转子24与滚珠轴承26连接在一起形成一个组件，滚珠轴承26安装在定子21的一端，通过与滚珠轴承26外径配合的卡脚固定。

在图1所示的整个结构中，转子24的固定部分只有一端，位于与滚珠轴承26配合的部分，转子24的另一端处于无固定状态，由于自身结构关系，滚珠轴承26的内径与外径存在一定的径向和轴向的游隙，这样转子24在运转的过程中并不能很好的环绕整机的轴心运转，会出现一定的晃动。

螺杆23在整机结构中有四个接触点：

(1)、螺杆23与转子24中的螺母25配合。

(2)、螺杆23装配一个止转块27，止转块27与支架28的中空内径部分配合，止转块27主要起到防止螺杆23轴向旋转，并且为螺杆23直线运动导向的功能。

(3)、螺杆23与支架28导向部分顶端配合。由于螺杆23与螺母25必须要存在一定的间隙用以保证运行顺畅，螺杆23上装配的止转块27与支架28之间的间隙在0.1毫米～0.2毫米之间，螺杆23与支架28配合的间隙上限也会达到0.1毫米。

(4)、螺杆23与端盖22的内径配合，由于塑料件注塑精度问题和本身材料收缩率的问题，导致端盖22内径与螺杆23的配合精度也不是很高，虽然螺杆23在电机内部有四个接触点，但是配合精度都较差。

在图1所示的直线电机的机构中，因为转子24只有一个定位点，在运转的时候必然会产生晃动，从而带动螺杆23晃动，整机在运行的过程中由于转子24与螺杆23晃动产生的噪音较大，如果电机使用在存在一定侧向力的状态下容易出现卡死的情况。上述由于自身结构所带来的问题将变成产生产品缺陷的原因。

实用新型内容

本实用新型提供了一种直线电机，其克服了现有技术的上述问题，在直线运动过程中，不会产生轴向位移，转子运转平稳，能够明显地降低噪音，提高稳定性。

根据本实用新型的直线电机，其技术方案为：一种直线电机，包括：定子组件，转子组件，顶杆以及支架，其中：定子组件包括定子，转子组件包括转子和螺杆，转子可转动地设置在定子的内表面上，转子与螺杆为一体结构，顶杆内部设置有与螺杆配合的螺母，通过螺杆与螺母的配合，将螺杆的旋转运动改变为螺母的直线运动，从而螺杆转动带动螺母进行直线运动，螺母带动顶杆进行直线运动，支架邻接定子组件一个端部布置，顶杆穿过所述支架。

根据本实用新型的直线电机，转子与螺杆为一体结构，螺杆跟随转子进行圆周运动，而在传统的直线电机中，螺母与转子是一体结构，螺母与转子进行圆周运动。因为，在本实用新型中，转子直接带动螺杆运动，从而不需要像传统的直线电机那样，在螺杆上设置止转块，同时，螺杆也不需要与支架导向部分顶端配合，从而减少了需要配合的部分，提高了配合精度。

定子组件包括线圈，转子包括磁环，线圈通电后产生磁场，通过改变线圈中的通电顺序改变磁场，该磁场与磁环配合使转子转动。

优选地，所述转子包括磁环，螺杆与磁环是一体的。

在本实用新型中，可以将螺杆与转子的磁环通过注塑一体成型，使得螺杆与转子为一体结构。

优选地，转子组件的一部分轴向延伸超出定子组件，转子组件轴向延伸超出定子组件的部分构成转子组件的支撑部分，在所述支撑部分的圆周上设置有第一轴承。

优选地，定子组件的一端设置有第一端板，所述第一端板上设置有内孔，在内孔中压接有第二轴承，第二轴承的内径设置为与螺杆进行滑动摩擦；定子组件的另一端设置有第二端板，第二端板用于固定第一轴承，并且所述第二端板限定转子在径向方向的运动。

优选地，所述第二轴承的内径与螺杆的外径的配合间隙小于0.02毫米。

优选地，所述支架固定在第二端板上，所述支架限定第一轴承至少在一个轴向方向和一个径向方向上的运动，从而所述支架(2)限定转子在轴向方向的运动。

优选地，支架的一端固定在第二端板上，在支架与第二端板相接的一端开设有盲孔，第一轴承放置于该盲孔中，第一轴承的外圈与该盲孔的内表面接触，第一轴承在轴向上的一端抵触该盲孔的底部表面，在支撑部分上沿轴向方向设置有台阶，第一轴承套设在该台阶的小直径的一侧并且第一轴承在轴向上的另一端抵靠该台阶的径向凸起部分。

转子组件的一部分轴向延伸到定子组件的外部，该部分从而构成转子组件的支撑部分，在该支撑部分外接支架以及第二端板，支架固定在第二端板上，在支撑部分上还设置有轴向台阶，支架，第二端板同时限定第一轴承的轴向和径向位移。

优选地，支架的一端固定在第二端板上，在支架与第二端板相接的一端开设有盲孔，第一轴承放置于该盲孔中，第一轴承的外圈与该盲孔的内表面接触，第一轴承在轴向上的一端抵触该盲孔的底部表面，第一轴承的轴向的另一端抵靠第二端板，从而所述支架和第二端板限定第一轴承在轴向方向和径向方向上的运动。

除了上述在支撑部分上设置轴向台阶来对第一轴承的轴向运动进行限制外，还可以借助于第二端板来对第一轴承的轴向运动进行限制。

优选地，所述支架设置有引导顶杆穿过的中心孔，所述中心孔的内侧面与所述顶杆的外侧面处于面配合。

顶杆穿过支架的中心孔，该中心孔引导顶杆的运动，顶杆直线和往复运动。中心孔的内侧面和顶杆的外侧面处于面配合，其带来的优点是，面与面的配合导向，接触面积大，导向距离长且稳定。

优选地，所述第二轴承是粉末冶金轴承。

优选地，所述第一轴承是滚珠轴承或滚柱轴承，所述直线电机是丝杆直线电机。

根据本实用新型的直线电机，使用粉末冶金轴承定位，尺寸精度高、耐磨损且不会由于高温导致形变，螺杆跟着转子旋转，与粉末冶金轴承滑动摩擦，直线运动不会产生轴向位移，转子运转平稳，能够明显的降低噪音，提高稳定性，从而增加产品的可靠性。

附图说明

本实用新型的其它优点和特征将从接下来的仅以非限制性示例的目的给出的并表示在附图中的本实用新型的特定实施例的说明变得更加清楚明显，在附图中：

图1是现有技术的直线电机的示意图；

图2和图3分别是根据本实用新型的直线电机的定子、转子以及螺杆的示意图；

图4是根据本实用新型的直线电机的支架、第二端板以及第一轴承装配后的示意图；

图5是根据本实用新型的直线电机的支架与顶杆装配后的示意图；

图6是根据本实用新型的直线电机的示意图。

附图标记说明

21定子

22端盖

23螺杆

24转子

25螺母

26滚珠轴承

27止转块

28支架

1直线电机

2支架

3顶杆

4第一轴承

5第二端板

6机壳

7中极板

8线圈组件

9第一端板

10第二轴承

11螺杆

12转子组件

13支撑衬板

14出线盒

15插座

16线路板

17螺母

18台阶

5-1铆脚

具体实施方式

下面结合图2至图6，对本实用新型的直线电机进行详细地介绍。

图2至图6分别示出了根据本实用新型的直线电机的局部和整体示意图，其整体最优地如图6所示，但是需要指出的是，图6所示的直线电机仅为其一种优选实施方式，不作为对本实用新型的直线电机所要求保护范围的限制。

直线电机1，包括：定子组件，转子组件12，顶杆3以及支架2，定子组件包括定子，转子组件12包括转子和螺杆11，转子可转动地设置在定子的内表面上，转子与螺杆11为一体结构，转子的转动带动螺杆11转动，在顶杆3内部设置有螺母17，螺母17与螺杆11配合，通过螺杆11与螺母17的配合，将螺杆11的旋转运动改变为螺母的直线运动，从而螺杆11转动带动螺母17进行直线运动，螺母17带动顶杆3进行直线运动，支架2邻接定子组件左端部布置，顶杆3穿过所述支架2。

定子组件包括线圈，转子包括磁环，线圈通电后产生磁场，通过改变线圈中的通电顺序改变磁场，该磁场与磁环配合使转子转动。在具体实施时，可以将螺杆与磁环成型为一体的。

根据本实用新型的直线电机，转子与螺杆为一体结构，螺杆跟随转子进行圆周运动，而在传统的直线电机中，螺母与转子是一体结构，螺母与转子进行圆周运动。因为，在本实用新型中，转子直接带动螺杆运动，从而不需要像传统的直线电机那样，在螺杆上设置止转块，同时，螺杆也不需要与支架导向部分顶端配合，从而减少了需要配合的部分，提高了配合精度。此外，在本实用新型中，可以将螺杆与转子的磁环通过注塑一体成型，使得螺杆与转子为一体结构。

如图2，图3和图6所示，转子组件的一部分轴向延伸超出定子组件，在图2和图3中为转子组件的上面部分，在图6中为转子组件的左边部分，转子组件轴向延伸超出定子组件的部分构成转子组件的支撑部分，在所述支撑部分的圆周上设置有第一轴承4。

如图6所示，定子组件的右端设置有第一端板9，第一端板9上设置有内孔，在内孔中压接有第二轴承10，第二轴承10是粉末冶金轴承，第二轴承10的内径设置为与螺杆进行滑动摩擦，优选地，所述第二轴承的内径与螺杆的外径的配合间隙小于0.02毫米。定子组件的左端设置有第二端板5，支撑部分与支架和/或第二端板5配合固定第一轴承4。使用粉末冶金轴承定位，尺寸精度高、耐磨损且不会由于高温导致形变。

定子组件与第一端板，以及定子组件与第二端板可以通过点焊连接在一起。

支架2的右端固定在第二端板5上，在支架2与第二端板5相接的一端开设有盲孔，第一轴承4放置于该盲孔中，第一轴承4的外圈与该盲孔的内表面接触，其在圆周方向接触，第一轴承4在轴向上的左端抵触该盲孔的底部表面，在转子组件的支撑部分上沿轴向方向设置有台阶，第一轴承4套设在该台阶的小直径的一侧，即在图6中台阶的左侧，并且第一轴承在轴向上的右端抵靠该台阶的径向凸起部分。

支架2与第二端板的固定可以使用铆脚和铆孔。如图4所示，在第二端板9上设置铆脚5-1，在支架2上设置有铆接孔，铆脚5-1穿入铆接孔，通过扭转铆脚5-1将支架2固定在第二端板上。当然，其它的本领域技术人员所熟知的连接方式也是可以的，例如，焊接，螺纹连接等。

转子组件的一部分轴向延伸到定子组件的外部，该部分从而构成转子组件的支撑部分，在该支撑部分外接支架以及第二端板，支架固定在第二端板上，在支撑部分上还设置有轴向台阶，支架，第二端板同时限定第一轴承的轴向和径向位移。

除了使用在转子组件上的台阶部配合支架对第一轴承进行限位，还可以单独或者组合使用支架配合第二端板9对第一轴承进行限位，例如，支架的一端固定在第二端板上，在支架与第二端板相接的一端开设有盲孔，第一轴承放置于该盲孔中，第一轴承的外圈与该盲孔的内表面接触，第一轴承在轴向上的一端抵触该盲孔的底部表面，第一轴承的轴向的另一端抵靠第二端板，从而所述支架和第二端板限定第一轴承在轴向方向和径向方向上的运动。

除了上述在支撑部分上设置轴向台阶来对第一轴承的轴向运动进行限制外，还可以借助于第二端板来对第一轴承的轴向运动进行限制。此外，也可以同时使用台阶和第二端板来对第一轴承进行限位。

上述具体实施方式仅为对本实用新型的介绍，不构成对本实用新型的限制。

如图5和图6所示，所述支架2设置有引导顶杆3穿过的中心孔，所述中心孔的内侧面与所述顶杆3的外侧面处于面配合。

顶杆3穿过支架2的中心孔，该中心孔引导顶杆的运动，顶杆直线和往复运动。中心孔的内侧面和顶杆的外侧面处于面配合，面与面的配合导向，接触面积大，导向距离长且稳定。

在本实用新型中，所述第一轴承可以是滚珠轴承或滚柱轴承，所述直线电机是丝杆直线电机。

如图1所示，现有技术的丝杆式直线电机的转子只有一个点定位：转子24的固定部分只有一端，位于与滚珠轴承26配合的部分，转子24的另一端处于无固定状态，在运转的时候必然会产生晃动，从而带动螺杆23晃动，整机在运行的过程中由于转子24与螺杆23晃动产生的噪音较大，如果电机使用在存在一定侧向力的状态下容易出现卡死的情况。

而在本实用新型中，转子在定子内部存在两个定位点，螺杆11可以与磁环一起注塑成型，从而形成转子组件12，转子组件12一端伸出支撑部分的外径与滚珠轴承4的内径装配，使用超声波成型技术改变转子组件12的支撑高出滚珠轴承4部分的形状，使之紧密包裹住滚珠轴承4的内圈，这是一个定位点；一体成型的转子组件与粉末冶金轴承的结构配合，这是另一个定位点。

根据本实用新型的直线电机，使用粉末冶金轴承定位，尺寸精度高、耐磨损且不会由于高温导致形变，螺杆跟着转子旋转，与粉末冶金轴承滑动摩擦，直线运动不会产生轴向位移，转子运转平稳，能够明显的降低噪音，提高稳定性，从而增加产品的可靠性。

以上对本实用新型进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上的改变不应认为偏离了本实用新型保护的范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (11)

1.一种直线电机，包括：定子组件，转子组件(12)，顶杆(3)以及支架(2)，其特征在于：定子组件包括定子，转子组件包括转子和螺杆(11)，转子可转动地设置在定子的内表面上，转子与螺杆(11)为一体结构，顶杆(3)内部设置有与螺杆(11)配合的螺母(17)，通过螺杆(11)与螺母(17)的配合，将螺杆(11)的旋转运动改变为螺母(17)的直线运动，从而螺杆(11)转动带动螺母(17)进行直线运动，螺母(17)带动顶杆(3)进行直线运动，支架(2)邻接定子组件的一个端部布置，顶杆(3)穿过所述支架(2)。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于：所述转子包括磁环，所述螺杆(11)与所述磁环是一体的。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于：转子组件的一部分轴向延伸超出定子组件，转子组件轴向延伸超出定子组件的部分构成转子组件的支撑部分，在所述支撑部分的圆周上设置有第一轴承(4)。

4.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于：定子组件的一端设置有第一端板(9)，所述第一端板(9)上设置有内孔，在内孔中压接有第二轴承(10)，所述第二轴承(10)的内径设置为与所述螺杆(11)进行滑动摩擦；定子组件的另一端设置有第二端板(5)，所述第二端板(5)用于固定所述第一轴承(4)，并且所述第二端板限定转子在径向方向的运动。

5.根据权利要求4所述的直线电机，其特征在于：所述第二轴承(10)的内径与所述螺杆(11)的外径配合间隙小于0.02毫米。

6.根据权利要求4所述的直线电机，其特征在于：所述支架(2)固定在第二端板(5)上，所述支架(2)限定所述第一轴承(4)至少在一个轴向方向和一个径向方向上的运动，从而所述支架(2)限定转子在轴向方向的运动。

7.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于：所述支架(2)的一端固定在第二端板(5)上，在支架(2)与第二端板(5)相接的一端开设有盲孔，第一轴承(4)放置于该盲孔中，第一轴承(4)的外圈与该盲孔的内表面接触，第一轴承(4)在轴向上的一端抵触该盲孔的底部表面，在支撑部分上沿轴向方向设置有台阶(18)，第一轴承(4)套设在所述台阶(18)的小直径的一侧并且第一轴承(4)在轴向上的另一端抵靠所述台阶(18)的径向凸起部分。

8.根据权利要求4所述的直线电机，其特征在于：支架(2)的一端固定在第二端板上，在支架与第二端板相接的一端开设有盲孔，第一轴承放置于该盲孔中，第一轴承的外圈与该盲孔的内表面接触，第一轴承在轴向上的一端抵触该盲孔的底部表面，第一轴承(4)的轴向的另一端抵靠第二端板(5)，从而所述支架(2)和第二端板(5)限定第一轴承(4)在轴向方向和径向方向上的运动。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的直线电机，其特征在于：所述支架(2)设置有引导顶杆(3)穿过的中心孔，所述中心孔的内侧面与所述顶杆(3)的外侧面处于面配合。

10.根据权利要求9所述的直线电机，其特征在于：所述第二轴承(10)是粉末冶金轴承。

11.根据权利要求9所述的直线电机，其特征在于：所述第一轴承(4)是滚珠轴承或滚柱轴承，所述直线电机(1)是丝杆直线电机。