一种微型直线电机及其驱动方式.

(10)授权公告号 CN 101630891 B

(45)授权公告日 2011.08.17C N 101630891 B

*CN101630891B*

(21)申请号 200810012338.3

(22)申请日 2008.07.16

H02K 33/18(2006.01)

H02K 1/34(2006.01)

G05B 19/04(2006.01)

(73)专利权人中国科学院沈阳自动化研究所

地址110016 辽宁省沈阳市东陵区南塔街

114号

(72)发明人苏刚 李洪谊

(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限

公司 21002

代理人许宗富 周秀梅

US 6779982 B2,2004.08.24,

CN 87200807 U,1987.11.04,CN 101051786 A,2007.10.10,

CN 86204843 U,1986.12.24,(54)发明名称

一种微型直线电机及其驱动方式

(57)摘要

一种微型直线电机及其驱动方式，属于直线

电机技术领域。该电机结构包括端盖、内部铁心、

外部磁轭、线圈、线圈支架及两个磁钢，两磁钢同

极相对置于内部铁心两端，两磁钢外端分别安装

有端盖，在两端盖内，磁钢与内部铁心的外周置有

两对称的弧形磁轭，两弧型磁轭在内部铁心外周

大致成圆环型，在两弧形磁轭间形成滑道，磁轭与

内部铁心及磁轭与磁钢之间形成气隙，线圈置于

内部铁心与磁轭之间，线圈上固定有线圈支架，线

圈支架两端通过滑道穿出磁轭，线圈及线圈支架

可在磁轭间的滑道上滑动。本发明两磁钢同极相

对放置，磁路的封闭性比较好，在气隙中形成比较

均匀的磁场。本发明结构简单，适合作为微小型机

构的驱动器。

(51)Int.Cl.(56)对比文件

审查员 肖继军

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页

权 利 要 求 书

CN 101630891 B1/1页

1.一种微型直线电机，包括端盖、内部铁心、外部磁轭、线圈、线圈支架及两个磁钢，两磁钢外端分别安装有端盖，在两端盖内，磁钢与内部铁心的外周置有两对称的弧形磁轭，两弧型磁轭在内部铁心外周大致成圆环型，在两弧形磁轭间形成滑道，线圈置于内部铁心与磁轭之间，线圈上固定有线圈支架，线圈支架两端通过滑道穿出磁轭，线圈及线圈支架可在磁轭间的滑道上滑动，其中内部铁心部分和线圈部分分别为动子或定子；其特征在于：两磁钢同极相对置于内部铁心两端，磁轭与内部铁心及磁轭与磁钢之间形成气隙，端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起。

2.如权利要求1所述的微型直线电机，其特征在于：所述的磁钢直径大于等于内部铁心的直径。

3.如权利要求1所述的微型直线电机，其特征在于：当磁钢直径大于内部铁心的直径时，所述磁钢为圆柱槽型结构，在所述磁钢槽壁上对称开有两个凹槽，凹槽宽度与磁轭滑道宽度相同，且安装磁钢时的凹槽位置与磁轭滑道位置相对应，为线圈支架行程末端位置。

4.如权利要求1所述的微型直线电机，其特征在于：所述的电机外径为6-10mm，电机长度为10-18mm，电机动子运动行程为2-4mm，磁钢厚度为1-4mm，磁钢凹槽深度为0-1mm，内部铁心长度为6-10mm，内部铁心直径为3-6mm，气隙厚度为0.4-1mm。

5.如权利要求1所述的微型直线电机的驱动方式，所述电机的端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起构成滑块，线圈支架与外部机构相连，其特征在于包括如下运动阶段：

阶段1：滑块位于外部设备外壳的初始端，接通电机电源，滑块向终端加速运动，外壳克服外部的摩擦向初始端加速运动；

阶段2：滑块运动一段距离后改变电机电流方向，滑块开始作减速运动，此时外壳也因改变受力方向而作减速运动；

阶段3：外壳速度比滑块速度先减小到零，通过控制电机电流，使滑块与外壳之间的作用力小于外壳与环境的摩擦力，壳体保持静止，使滑块的速度逐渐减小到零；

阶段4：通过控制电机电流，控制外壳与滑块的作用力，使得外壳在外部摩擦力的作用下保持静止状态，滑块向初始端缓慢运动，直到滑块返回到相对于外壳的初始位置，开始下一个循环。

一种微型直线电机及其驱动方式

技术领域

[0001] 本发明属于直线电机技术领域，特别是涉及一种微型直线电机及其驱动方式。

背景技术

[0002] 随着机器人技术的不断发展，微型机器人已经在不断的应用于人们的生产和生活中。冲击式的驱动方式是比较适合应用于微型机器人的驱动方式之一，它要求驱动器具有体积小、输出力大和直线输出的特点。传统的采用旋转机构转变为直线运动的方式，结构复杂，不但不能保证体积的要求，而且可靠性低。利用直线电机直接驱动是比较好的解决方案，但是现有直线电机大多是针对特定应用场合设计，通用性较差：或是由于结构限制不利于微型化，或是微型化后输出力难以达到要求。而且在冲击式驱动中，采用不同的机理，也会要求驱动器具有不同的输出特性。

发明内容

[0003] 针对上述存在的技术问题，根据一种冲击式驱动的机理，本发明提供一种微型直线电机及其驱动方式，该电机在保证一定的输出力和输出特性的条件下，具有很小的体积。[0004] 本发明的电机结构，包括端盖、内部铁心、外部磁轭、线圈、线圈支架及两个磁钢，两磁钢同极相对置于内部铁心两端，两磁钢外端分别安装有端盖，在两端盖内，磁钢与内部铁心的外周置有两对称的弧形磁轭，两弧型磁轭在内部铁心外周大致成圆环型，在两弧形磁轭间形成滑道，磁轭与内部铁心及磁轭与磁钢之间形成气隙，端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起；线圈置于内部铁心与磁轭之间，线圈上固定有线圈支架，线圈支架两端通过滑道穿出磁轭，线圈及线圈支架可在磁轭间的滑道上滑动，其中内部铁心部分和线圈部分分别为动子或定子。

[0005] 所述的磁钢直径大于等于内部铁心的直径。磁钢为圆柱槽型结构，当磁钢直径大于内部铁心的直径时，在所述槽壁上对称开有两个凹槽，凹槽宽度与磁轭滑道宽度相同，且安装磁钢时的凹槽位置与磁轭滑道位置相对应，为线圈支架行程末端位置。所述的电机外径为6-10mm，电机长度为10-18mm，电机动子运动行程为2-4mm，磁钢厚度为1-4mm，磁钢凹槽深度为0-1mm，内部铁心长度为6-10mm，内部铁心直径为3-6mm，气隙厚度为0.4-1mm。[0006] 本发明微型直线电机的端盖、磁钢、外部磁轭和内部铁心连接在一起构成滑块，线圈支架与外部机构相连，其驱动方式包括如下运动阶段：

[0007] 阶段1：滑块位于外部设备外壳的初始端，接通电机电源，滑块向终端加速运动，外壳克服外部的摩擦向初始端加速运动；

[0008] 阶段2：滑块运动一段距离后改变电机电流方向，滑块开始作减速运动，此时外壳也因改变受力方向而作减速运动；

[0009] 阶段3：外壳速度比滑块速度先减小到零，通过控制电机电流，使滑块与外壳之间的作用力小于外壳与环境的摩擦力，壳体保持静止，使滑块的速度逐渐减小到零；[0010] 阶段4：通过控制电机电流，控制外壳与滑块的作用力，使的外壳在外部摩擦力的