一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，包括動子和定子，定子貫穿動子，動子可沿定子的軸向滑動；動子包括動子外殼，在動子外殼內(nèi)設置有套管，在套管上套接有多個線圈隔離片，在兩兩線圈隔離片之間設置有線圈；在動子外殼的兩端設置有線圈蓋，在套管一端套接有底座，底座設置在線圈蓋與線圈隔離片之間；在底座上設置有PCB板，在PCB板上設置有位置傳感器和用于換相的霍爾傳感器。該直線電機結(jié)構使得整個棒狀直線電機的結(jié)構變得更加簡單，且便于安裝；使用霍爾陣列使得本申請的直線電機抗干擾能力更強，可靠性更高，提高了位置定位和速度的控制精度。定子結(jié)構的改進使得整個直線電機的組裝更加方便，提高了工作效率。
【專利說明】
一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機
技術領域
[0001]本實用新型涉及直線電機技術領域，尤其涉及一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機。
【背景技術】
[0002]目前，在直線運動控制系統(tǒng)中，最常見的位置檢測方法是采用外置直線光柵或者外置磁柵，但是光柵和磁柵的成本很高，對安裝要求也很高;也有增加額外機械結(jié)構，將直線運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動，然后用旋轉(zhuǎn)編碼器進行位置檢測的方法，顯然該方法在成本和精度上都存在缺點；還有采用無位置檢測的方法，但是目前所有無位置檢測方法的在電機低速段效果都不是很理想，而直線電機恰恰需要頻繁的起動和停止，采用無位置檢測方法獲得理想的效果難度較大，尚未有實用的解決方案提出。伴隨著人們對直線電機的直線運動控制的研究，使得霍爾傳感器技術在直線電機的應用成為了重點，而現(xiàn)有技術直線電機的霍爾傳感器一般與直線電機本體分離，采用外置傳感器方案，需要在直線電機安裝完成后對傳感器進行單獨安裝。由于傳感器與直線電機定子繞組存在角度位置關系，因此這種安裝方式需要對霍爾傳感器進行單獨的調(diào)節(jié)，且安裝完成后可能會存在角度的偏移，容易造成換相偏移，導致直線電機的力矩系數(shù)出現(xiàn)較大波動而引起共振;從而容易造成位置精度和速度控制精度的偏差較大，同時占用較大空間，不利于直線電機的簡便安裝。
[0003]在直線電機的定子組裝方式上，往往采用預先固定后再點膠技術，這樣不利于定子的快速安裝，大大降低了定子組裝的生產(chǎn)效率，所以尋找一種定子的快速組裝方式顯得尤為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提供一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，提高了位置定位精度和速度控制精度;同時可以快速組裝，大大提高生產(chǎn)效率。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案為:
[0006]—種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，包括動子和定子，所述定子貫穿所述動子，所述動子可沿所述定子的軸向滑動;所述動子包括動子外殼，在所述動子外殼內(nèi)設置有套管，在所述套管上套接有多個線圈隔離片，在兩兩線圈隔離片之間設置有線圈；在所述動子外殼的兩端設置有線圈蓋，在所述套管一端套接有底座，所述底座設置在所述線圈蓋與所述線圈隔離片之間；在所述底座上設置有PCB板，在所述PCB板上設置有位置傳感器和三個用于換相的開關型霍爾傳感器。
[0007]進一步地，所述位置傳感器包括霍爾陣列，所述霍爾陣列包括至少一個線性霍爾傳感器組，所述線性霍爾傳感器組包括沿定子的軸向方向設置的兩個線性霍爾傳感器，兩個所述線性霍爾傳感器的中心距離等于定子磁場極距的1/4，使得兩線性霍爾傳感器的相位差達到90度。
[0008]優(yōu)選地，所述霍爾陣列包括一個線性霍爾傳感器組。
[0009]或優(yōu)選地，所述霍爾陣列包括4個線性霍爾傳感器組，在PCB板上形成了2*4的霍爾陣列。
[0010]進一步地，所述定子包括設置為圓柱棒狀的定子外殼，在所述定子外殼內(nèi)設置有內(nèi)孔，在所述內(nèi)孔內(nèi)沿軸向設置有多個導磁體，在兩兩所述導磁體之間設置有永磁體;在所述定子外殼兩端設置有堵頭，所述堵頭緊配合連接所述內(nèi)孔，在所述堵頭內(nèi)設置有第一通孔，在所述第一通孔內(nèi)設置有頂絲，所述頂絲抵接所述導磁體;在所述堵頭的外側(cè)設置有端蓋，在所述端蓋內(nèi)設置有與所述第一通孔連通的第二通孔，所述第二通孔的孔徑略大于或等于所述第一通孔的孔徑，且所述第二通孔的孔軸線與所述第一通孔的孔軸線在同一直線上。實現(xiàn)定子的快速安裝，并能保障定子的機械和物理穩(wěn)定性。
[0011 ]優(yōu)選地，在所述動子外殼上設置有一開孔，所述開孔與所述PCB板在動子的同一偵U，在所述開孔處設置有電線蓋板，電機線一端連接所述PCB板，另一端引出至所述動子外殼的外部，使得組裝變得更加方便。
[0012]優(yōu)選地，所述套管的材料為芳綸;具備耐高溫、耐磨、防潮和防水的作用。
[0013]優(yōu)選地，所述線圈通過環(huán)氧樹脂灌膠密封固定在所述動子外殼內(nèi)。
[0014]優(yōu)選地，所述頂絲為內(nèi)六角錐端頂絲，在所述堵頭上設置有用于激光焊接的焊接點，在所述端蓋上，與所述焊接點對應位置處設置有倒角，形成在所述端蓋與所述焊接點之間的避空位;使得整個定子的機械穩(wěn)定性能更好。
[0015]優(yōu)選地，所述定子外殼的材料為不銹鋼。
[0016]優(yōu)選地，所述永磁體為磁鐵，所述導磁體為鐵片。
[0017]優(yōu)選地，在所述端蓋上設置有用于內(nèi)置螺絲頭的凹槽，所述凹槽與所述第二通孔連通，且寬度大于所述第二通孔的孔徑長度;所述堵頭和頂絲通過螺絲固定在所述端蓋與導磁體之間。
[0018]本實用新型提供一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，包括動子和定子，定子貫穿動子，動子可沿定子的軸向滑動;動子包括動子外殼，在動子外殼內(nèi)設置有套管，在套管上套接有多個線圈隔離片，在兩兩線圈隔離片之間設置有線圈；在動子外殼的兩端設置有線圈蓋，在套管一端套接有底座，底座設置在線圈蓋與線圈隔離片之間；在底座上設置有PCB板，在PCB板上設置有位置傳感器和用于換相的霍爾傳感器。該棒狀直線電機通過內(nèi)置位置傳感器和用于換相的霍爾傳感器，使得整個直線電機的結(jié)構變得更加簡單，且便于安裝;提高了位置定位和速度的控制精度。定子結(jié)構的改進使得整個直線電機的組裝更加方便，提高了工作效率。使用霍爾陣列的優(yōu)點，使得本申請的直線電機抗干擾能力更強，可靠性更尚。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機結(jié)構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機的內(nèi)部結(jié)構示意圖；
[0021]圖3是本實用新型一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機的動子分解結(jié)構示意圖；
[0022]圖4是本實用新型一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機的定子分解結(jié)構示意圖；
[0023]圖5是本實用新型一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機的定子局部結(jié)構示意圖；
[0024]圖6是本實用新型兩個線性霍爾傳感器與三個開關型霍爾傳感器的波形圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，具體闡明本實用新型的實施方式，附圖僅供參考和說明使用，不構成對本實用新型專利保護范圍的限制。
[0026]如圖1-3所示，一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，包括動子2和定子I，所述定子I貫穿所述動子2，所述動子2可沿所述定子I的軸向滑動;所述動子2包括動子外殼21，在所述動子外殼21內(nèi)設置有套管22，在所述套管22上套接有多個線圈隔離片24，在兩兩線圈隔離片24之間設置有線圈23;在所述動子外殼21的兩端設置有線圈蓋27，在所述套管22—端套接有底座25，所述底座25設置在所述線圈蓋27與所述線圈隔離片24之間；在所述底座25上設置有PCB板26，在所述PCB板26上設置有位置傳感器和三個用于換相的開關型霍爾傳感器。所述位置傳感器包括霍爾陣列，所述霍爾陣列包括至少一個線性霍爾傳感器組，所述線性霍爾傳感器組包括沿定子I的軸向方向設置的兩個線性霍爾傳感器，兩個所述線性霍爾傳感器的中心距離等于定子磁場極距的1/4，使得兩線性霍爾傳感器的相位差達到90度。
[0027]所述霍爾陣列包括一個線性霍爾傳感器組，或所述霍爾陣列包括4個線性霍爾傳感器組，在PCB板上形成了2*4的霍爾陣列。本實施例中，在所述動子外殼21上設置有一開孔，所述開孔與所述PCB板26在動子2的同一側(cè)，在所述開孔處設置有電線蓋板28，電機線39一端連接所述PCB板26，另一端引出至所述動子外殼21的外部;所述套管22的材料為芳綸。
[0028]如圖4和5所示，作為進一步地改進，所述定子I包括設置為圓柱棒狀的定子外殼U，在所述定子外殼11內(nèi)設置有內(nèi)孔，在所述內(nèi)孔內(nèi)沿軸向設置有多個導磁體13，在兩兩所述導磁體13之間設置有永磁體12;在所述定子外殼11兩端設置有堵頭14，所述堵頭14緊配合連接所述內(nèi)孔，在所述堵頭14內(nèi)設置有第一通孔141，在所述第一通孔141內(nèi)設置有頂絲15，所述頂絲15抵接所述導磁體;在所述堵頭14的外側(cè)設置有端蓋16，在所述端蓋16內(nèi)設置有與所述第一通孔141連通的第二通孔161，所述第二通孔161的孔徑略大于或等于所述第一通孔141的孔徑，且所述第二通孔161的孔軸線與所述第一通孔141的孔軸線在同一直線上。所述線圈23通過環(huán)氧樹脂灌膠密封固定在所述動子外殼21內(nèi)。
[0029]所述頂絲15為內(nèi)六角錐端頂絲。在所述堵頭14上設置有用于激光焊接的焊接點142，在所述端蓋16上，與所述焊接點142對應位置處設置有倒角163，形成在所述端蓋16與所述焊接點142之間的避空位。所述定子外殼11的材料為不銹鋼。所述永磁體12為磁鐵，所述導磁體13為鐵片。在所述端蓋16上設置有用于內(nèi)置螺絲頭的凹槽162，所述凹槽162與所述第二通孔161連通，且寬度大于所述第二通孔161的孔徑長度;所述堵頭14和頂絲15通過螺絲17固定在所述端蓋16與導磁體13之間。
[0030]如圖6所示，在棒狀直線電機的動子經(jīng)過定子磁鐵時，三個開關型霍爾傳感器的三相輸出電壓波形為波形W、U、V，以開關型霍爾輸出的3路UVW信號作為外部驅(qū)動器電流換相的控制信號；一組線性霍爾傳感器的輸出電壓波形為波形A、B，波形A、B自身之間存在90度的相位差;兩個線性霍爾輸出的二路模擬量電壓信號作為外部AD細分電路的再細分信號，從而控制直線電機的定位位置和定位精度;動子在定子中運動時產(chǎn)生的感應電動勢波形為波形U1J2J3波形。
[0031]以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例，不能以此來限定本實用新型的權利保護范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，包括動子和定子，所述定子貫穿所述動子，所述動子可沿所述定子的軸向滑動;其特征在于:所述動子包括動子外殼，在所述動子外殼內(nèi)設置有套管，在所述套管上套接有多個線圈隔離片，在兩兩線圈隔離片之間設置有線圈;在所述動子外殼的兩端設置有線圈蓋，在所述套管一端套接有底座，所述底座設置在所述線圈蓋與所述線圈隔離片之間；在所述底座上設置有PCB板，在所述PCB板上設置有位置傳感器和三個用于換相的開關型霍爾傳感器。2.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述位置傳感器包括霍爾陣列，所述霍爾陣列包括至少一個線性霍爾傳感器組，所述線性霍爾傳感器組包括沿定子的軸向方向設置的兩個線性霍爾傳感器，兩個所述線性霍爾傳感器的中心距離等于定子磁場極距的1/4，使得兩線性霍爾傳感器的相位差達到90度。3.根據(jù)權利要求2所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述霍爾陣列包括一個線性霍爾傳感器組。4.根據(jù)權利要求2所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述霍爾陣列包括4個線性霍爾傳感器組，在PCB板上形成了2*4的霍爾陣列，兩組線性霍爾傳感器之間的中心距離等于定子磁場極距的1/4。5.根據(jù)權利要求2-4任一項所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述定子包括設置為圓柱棒狀的定子外殼，在所述定子外殼內(nèi)設置有內(nèi)孔，在所述內(nèi)孔內(nèi)沿軸向設置有多個導磁體，在兩兩所述導磁體之間設置有永磁體;在所述定子外殼兩端設置有堵頭，所述堵頭緊配合連接所述內(nèi)孔，在所述堵頭內(nèi)設置有第一通孔，在所述第一通孔內(nèi)設置有頂絲，所述頂絲抵接所述導磁體;在所述堵頭的外側(cè)設置有端蓋，在所述端蓋內(nèi)設置有與所述第一通孔連通的第二通孔，所述第二通孔的孔徑略大于或等于所述第一通孔的孔徑，且所述第二通孔的孔軸線與所述第一通孔的孔軸線在同一直線上。6.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:在所述動子外殼上設置有一開孔，所述開孔與所述PCB板在動子的同一側(cè)，在所述開孔處設置有電線蓋板，電機線一端連接所述PCB板，另一端引出至所述動子外殼的外部。7.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述套管的材料為芳綸，所述線圈通過環(huán)氧樹脂灌膠密封固定在所述動子外殼內(nèi)。8.根據(jù)權利要求5所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述頂絲為內(nèi)六角錐端頂絲，在所述堵頭上設置有用于激光焊接的焊接點，在所述端蓋上，與所述焊接點對應位置處設置有倒角，形成在所述端蓋與所述焊接點之間的避空位。9.根據(jù)權利要求5所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:所述定子外殼的材料為不銹鋼，所述永磁體為磁鐵，所述導磁體為鐵片。10.根據(jù)權利要求5所述的一種內(nèi)置位置傳感器的棒狀直線電機，其特征在于:在所述端蓋上設置有用于內(nèi)置螺絲頭的凹槽，所述凹槽與所述第二通孔連通，且寬度大于所述第二通孔的孔徑長度;所述堵頭和頂絲通過螺絲固定在所述端蓋與導磁體之間。
【文檔編號】H02K11/215GK205681278SQ201620559598
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620559598.2, CN 201620559598, CN 205681278 U, CN 205681278U, CN-U-205681278, CN201620559598, CN201620559598.2, CN205681278 U, CN205681278U
【發(fā)明人】朱玉如
【申請人】東莞市正向智能科技有限公司