直线电机的制作方法

本发明属于纺织设备技术领域，更具体地说，是涉及一种直线电机。

背景技术：

织布是纺织制造行业的关键环节，织布机在纺织行业应用广泛，织布机包括开口、引纬、打纬、卷取、送经五大运动，其中控制开口运动的开口机构用于把经纱上下分开，形成梭口，以供引纬。开口机构是控制织布机运动的关键结构，开口机工作效能的好坏直接影响织机的生产小孔、产品适应性和织物质量。市面上常见的开口机构主要是：凸轮开口机构、连杆开口机构、多臂开口机构、提花开口机构。相应地，每个开口机构都有它的局限性和缺点，例如多臂开口机构，结构很复杂，制造精度要求太高，零件太单薄，承受冲击力巨大，维护保养困难。

目前国外有公司在研究伺服驱动纺织综框开口机构，但是由于伺服驱动存在将电机旋转运动转化为直线运动的特性，伺服驱动纺织综框整体机构相对复杂，易损坏，体积大，效率低，满足不了生产需求，随着定制化、小批量、多花色织物的需求增加，市场上急需一种可以代替多臂开口机构等传统开口结构的智能开口机，直线电机做驱动的开口机构应运而生，但现有直线电机由于必须在直线电机外加直线导轨作导向，导致整体电机体积过大，无法在织布机综框中心距仅为12毫米的限制空间内安装。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直线电机，以解决现有技术中存在的直线电机体积过大无法在有限的空间内安装的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种直线电机，包括电机框架、固定于所述电机框架两侧的多个导向轴、依次排列于所述电机框架内的多个定子板、以及夹设于相邻所述定子板之间的动子板，所述定子板包括多个阵列分布的磁铁，所述动子板包括板体、固定于所述板体上且与所述磁铁作用产生磁场的多个线圈、以及固定于所述板体两侧的导向块，所述导向轴穿设于所述导向块中并与所述导向块滑动连接。

进一步地，所述定子板还包括具有多个方槽的磁铁框、以及固定于所述磁铁框两侧的盖板，所述磁铁一一对应设于所述方槽中，且各个所述磁铁夹设于两个所述盖板之间。

进一步地，所述磁铁呈二维阵列分布，在每一列所述磁铁中，相邻所述磁铁朝向同一所述动子板的一侧磁极相反。

进一步地，所述板体上开设有多个线圈槽，所述线圈槽呈二维阵列分布，所述线圈一一对应设于所述线圈槽中。

进一步地，所述导向块和所述导向轴之间设有滚珠直线轴承。

进一步地，所述导向轴的两端套设有缓冲垫。

进一步地，所述电机框架包括上框、下框和设于所述上框和所述下框之间的两个侧板，所述导向轴的两端分别固定于所述上框和所述下框。

进一步地，所述上框的内壁及所述下框的内壁均开设有供所述定子板插入的定位槽。

进一步地，所述上框固定有用于抵压所述定子板的压条，所述压条的长度方向与所述定子板的厚度方向相同。

进一步地，所述导向轴的一端开设有缺口，且所述导向轴的该端伸入所述下框中，所述下框的侧壁还开设有紧固孔，所述紧固孔中设有抵接于所述缺口侧壁的钢珠螺丝。

本发明提供的直线电机的有益效果在于：与现有技术相比，本发明直线电机通过在动子板的板体两侧设置导向块、并在电机框架两侧固定设置导向轴，使板体带动导向块在导向轴上滑动，从而带动综框的运动，该种结构的导向装置所占用的体积较小，而且充分利用了动子板两侧及电机框架内的空间，减小了直线电机的体积；另外，定子板依次排列于电机框架内，且动子板夹设于两个定子板之间，此种排列方式极大地节约了空间，减小了电机框架的大小，使其安装在织布机的开口机构中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的直线电机的立体结构图；

图2为本发明实施例提供的直线电机的部分立体结构图；

图3为本发明实施例提供的定子板的立体结构图；

图4为本发明实施例提供的定子板的爆炸结构图；

图5为本发明实施例提供的动子板的立体结构图；

图6为本发明实施例提供的上框的立体结构图；

图7为本发明实施例提供的直线电机的俯视图；

图8为本发明实施例提供的导向轴的部分结构图。

其中，图中各附图标记：

1-电机框架；11-上框；110-安装孔；111-定位块；1110-定位槽；12-下框；120-紧固孔；13-侧板；14-压条；15-导向轴压板；2-定子板；21-磁铁框；210-方槽；211-缺口；22-磁铁；23-盖板；3-动子板；31-板体；310-线圈槽；32-线圈；321-连接总线；33-导向块；330-通孔；34-并联出线板；4-导向轴；41-缺口；5-缓冲垫；6-磁栅尺读数头。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的直线电机进行说明。该直线电机，用于织布机等机构中。例如，该直线电机用于织布机中的开口结构中，驱动综框的运动。该直线电机包括电机框架1、导向轴4、定子板2以及动子板3。定子板2的数量为多个，依次排列于电机框架1内，且固定于电机框架1上，在该实施例中，定子板2竖直排列，且定子板2之间相互平行。定子板2包括多个磁铁22，磁铁22阵列分布。动子板3夹设于相邻两个定子板2之间，动子板3包括板体31以及固定于板体31上的线圈32，动子板3上的线圈32与磁铁22相互作用产生磁场，该磁场驱动动子板3上下运动，从而动子板3带动综框运动。定子板2和动子板3均竖直设置，且按照定子板2、动子板3、定子板2、动子板3……的方式依次排列，使该直线电机的结构更紧凑，极大地节约了空间，减小直线电机的体积。板体31的两侧固定有导向块33，导向轴4穿设于导向块33中且与导向块33滑动连接。更具体地，导向块33固定于板体31的左右两侧，导向轴4相应地竖直固定于电机框架1的左右两侧，利用电机框架1两侧的空间安装导向装置，增加空间利用率。导向块33的数量与导向轴4的数量相等。而且，动子板3的两侧均设有导向块33和导向轴4，可使动子板3本身的运动更加平稳。动子板3的板体31运动时，导向块33随之运动，其导向块33在导向轴4上纵向滑动，导向轴4的设置保证了导向块33的平稳运动，提高制造精度。定子板2、动子板3的数量此处不作限定，定子板2的数量比动子板3的数量多一个，可根据具体情况选用，例如，定子板2的数量为17个，动子板3的数量为16个。该直线电机还包括驱动器，驱动器用于控制动子板3中线圈32的电流，驱动器可控制多个动子板3以一个整体运动，也可以对其中一个动子板3单独控制，实现纺织机选针，淘汰了复杂薄弱的电磁机械离合器，使电机中没有电磁机械离合器的高速离合冲击破坏力，而且通过驱动器直接驱动极大地简化了电机结构，减少了复杂机械的磨损和能量消耗。并且，可将核心算法放入驱动器中，使得通信延迟小于1微秒，响应速度快，解决了通信延迟对开口机构高速运动的制约。而且使用线圈32和磁铁22的配合方式驱动动子板3，产生的噪声较小，减小了噪音污染，改善了纺织厂的工作环境。

本发明提供的直线电机，与现有技术相比，本发明直线电机通过在动子板3的板体31两侧设置导向块33、并在电机框架1两侧固定设置导向轴4，使板体31带动导向块33在导向轴4上滑动，从而带动综框的运动，该种结构的导向装置所占用的体积较小，而且充分利用了动子板3两侧及电机框架1内的空间，减小了直线电机的体积；另外，定子板2依次排列于电机框架1内，且动子板3夹设于两个定子板2之间，此种排列方式极大地节约了空间，减小了电机框架1的大小，使其安装在织布机的开口机构中。

请一并参阅图3及图4，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，定子板2还包括具有多个方槽210的磁铁框21、以及固定于磁铁框21两侧的盖板23，磁铁22一一对应设于所述方槽210中，且各个磁铁22夹设于两个盖板23之间。定子板2包括磁铁框21、两个盖板23和多个磁铁22，磁铁框21具有多个方槽210，磁铁22一一对应设于方槽210中，使得一个定子板2上的磁铁22可供两个相邻的动子板3使用，从而减少了磁铁22的数量，进一步减小了该直线电机所占用的空间。磁铁22两侧的盖板23为磁铁22提供安装位置，磁铁22贴设于盖板23上，使定子板2的结构强度更高，而且更便于安装。优选地，磁铁框21的厚度与磁铁22的厚度相同，使盖板23既与磁铁22互相粘贴，又与磁铁框21互相粘贴。盖板23由非磁性材料制成，避免影响定子板2和动子板3之间的磁场分布。具体地，盖板23由无磁性或者弱磁性的不锈钢制成，例如316不锈钢。

请参阅图3及图4，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，磁铁22呈二维阵列分布，在每一列磁铁22中，相邻磁铁22朝向同一动子板3的一侧磁极相反。定子板2上具有两列磁铁22，更具体地，每一列磁铁22的排列方向为竖直方向。磁铁22与动子板3相对应的两个面分别为n极和s极，在朝向同一动子板3的同一列磁铁22中，相邻两个磁铁22的磁极相反，例如，同一列磁铁22朝向同一动子板3的一面磁极依次为n极、s极、n极、s极……，请参见图4。另一列磁铁22的磁极分布与该列磁铁22相同。该种磁极排布方式可消除法向的磁吸力，避免定子板2变形，使电机的机械机构更稳定。磁铁22的个数此处不作限定。

请参阅图5，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，板体31上开设有多个线圈槽310，线圈槽310呈二维阵列分布，线圈32一一对应设于线圈槽310中。板体31的高度小于定子板2的高度，使得动子板3在两个定子板2之间自由上下运动。定子板2上的线圈32二维阵列分布，每一列线圈32均竖直设置，与其中一列磁铁22相对设置，如此形成双边线圈32，有效利用电机框架1内部的空间，增大其所受的推力。同时，线圈32之间并联，并在两列线圈32之间形成连接总线321，连接总线321伸出板体31外与驱动器连接。板体31的边缘处设有并联出线板34，连接总线321设于并联出线板34中，避免连接总线321与定子板2相互摩擦，用于保护连接总线321。在该实施例中，线圈32为无铁芯线圈，一是可使动子板3形成平衡的双重磁轨，在安装时不需要处理吸引力，更便于对齐和安装，二是没有齿槽效应，运行极度平滑，三是动子板3的重量减轻，具有更高的加速度以及更高的机械带宽。

请参阅图1及图2，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，导向块33和导向轴4之间设有滚珠直线轴承，使导向块33的运动更顺滑，使导向块33的运动位移量更精确，实现对综框的高精度控制，且可减小导向块33和导向轴4之间的摩擦。更进一步地，导向轴4的两端套设有缓冲垫5，导向块33运动至导向轴4的端部时，缓冲垫5可对导向块33起到缓冲作用，防止在电机故障时电机框架1撞上导向块33，提高电机的可靠性。

请参阅图1，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，电机框架1包括上框11、下框12和设于上框11和下框12之间的两个侧板13，导向轴4的两端分别固定于上框11和下框12。具体地，定子板2、动子板3均与侧板13相互平行，依次排列于两个侧板13之间。将两个侧板13所在的位置设为前侧和后侧，则导向块33固定于板体31的左右两侧，导向轴4设于电机框架1的左右两侧，导向块33在导向轴4上纵向滑动。导向轴4的两端分别伸入上框11和下框12中，使得导向轴4具有稳定的结构，使其与导向块33之间的滑动位移更精确。更进一步，侧板13上还设有磁栅尺读数头6，用于检测各个导向块33的滑动位移，并将位移信号反馈至驱动器，形成对动子板3的闭环控制。

请参阅图1、图6及图7，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，所述上框11的内壁及所述下框12的内壁均开设有供所述定子板2插入的定位槽1110。具体地，上框11内壁的左右两侧开设有定位槽1110，下框12内壁的左右两侧也开设有定位槽1110，定位槽1110的数量是定子板2数量的四倍，定子板2的上端插设于上框11的定位槽1110中，定子板2的下端插设于下框12的定位槽1110中，定位槽1110对定子板2起到支撑、定位和固定作用。在另一实施例中，上框11和下框12的内壁处均凸设有多个定位块111，定位块111在其内壁的左右两侧依次排列，相邻的定位块111之间形成用于定位定子板2的定位槽1110。

请参阅图1、图6及图7，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，上框11固定有用于抵压定子板2的压条14，压条14的长度方向与定子板2的厚度方向相同。在该实施例中，压条14压接于各个定子板2的上侧，且压条14与定子板2相互垂直。当然，定子板2的下侧也可设压板，该压板固定于下框12上。压板的设置进一步增强了定子板2的结构强度。优选地，上压板固定于定位块111上。在又一实施例中，磁铁框21的四角处开设有缺口211，磁铁框21的两侧面插入定位槽1110中，压板的一侧与缺口211的侧壁相抵接，可使电机框架1的结构更紧凑。

请参阅图1、图6及图7，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，上框11上还固定有导向轴4压板15。导向轴4伸入上框11中，上框11相应开设有安装孔110，用于安装导向轴压板15，通过螺栓等紧固件将导向轴压板15抵接于上框11、并与导向轴4固定连接，起到对导向轴4的固定作用。相应地，下框12上也固定有导向轴压板15。

请参阅图1及图8，作为本发明提供的直线电机的一种具体实施方式，导向轴的一端开设有缺口，且所述导向轴的该端伸入下框中，下框的侧壁还开设有紧固孔，紧固孔中设有抵接于缺口侧壁的钢珠螺丝。钢珠螺丝紧固于紧固孔中，其端部与导向轴的缺口相抵接，在钢珠螺丝的抵接作用下，导向轴可承受较大的弯矩。动子板在高速运动时对导向轴具有较大的冲击，导向轴的缺口和钢珠螺丝的相互配合可避免导向轴在长期的冲击下弯曲，延长导向轴的使用寿命。

该直线电机可应用于织布机开口机构，织布机开口结构包括综框，还包括上述任一实施例中的直线电机，综框与导向块33一一对应连接。导线块上开设有通孔330，通孔330的延伸方向与导向轴4的长度方向相同，钢绳穿过通孔330中，且钢绳与滑轮等连接机构配合，实现钢绳与综框的连接，从而使导向块33的运动带动综框的运动，省去了多臂机、提综机构等，结构简单，维护方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。