CN117200526A - 用于数控机床的直线电机及其用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于数控机床的直线电机及其用电设备，所述直线电机包括至少一个第一直线电机组件、至少一个第二直线电机组件、工作台、底座和测量装置，工作台的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在底座上，底座内开设有凹槽，第一直线电机组件设置在凹槽内，第二直线电机组件安装在工作台的底部；第一直线电机组件与第二直线电机组件相互套设；测量装置安装在底座上；滑轨模块的运动中心、测量装置的测量中心和直线电机的推力中心位于同一条水平线上；本发明将电机做抵消磁吸力的设置，可降低底座的制作成本，可降低支架底部锁定机构安装的难度，可增加底座的刚性，可以保持三心一线或四心一线，使电机和机械结构的适配性达到最优。

Description

用于数控机床的直线电机及其用电设备

本申请是申请号：202211651184.9，申请日：2022.12.21，发明名称：一种直线电机安装方法、结构及其用电设备，的分案申请。

技术领域

本发明涉及直线电机领域，特别涉及一种用于数控机床的直线电机及其用电设备。

背景技术

在现有技术中，直线电机由于响应快，速度快等优点，广泛应用于电子与半导体设备、UV喷绘行业、UV印染行业、UV印刷行业、UV玻璃行业、精密数控机床、高端医疗器械、手机检测行业、玻璃检测行业等领域。

现有数控机床采用的直线电机结构主要有两种方式，包括：常规的平铺型结构，和对向竖直排布结构。其中，对向竖直排布结构是指直线电机定子排布在中心两侧，直线电机定子与底座连接，直线电机动子与运动部件连接且与直线电机定子面对面排布。对向竖直排布在实际应用中，直线电机定子部件磁吸力通过对向分布达到力平衡状态，但是直线电机动子由于排布间隔较远，磁吸力均传递到运动部件上，且对运动部件造成了力变形的影响。因此，在实际应用中运动部件并未达到完全的力平衡状态。

同时，不管是平铺型还是对向竖直型排布结构，直线电机在运行时由于磁吸力的问题，导致直线电机定子与动子极易吸在一起，影响电机的运动。因此传统直线电机在使用时，会直接将其完全嵌入一底座中，对直线电机定子进行固定，以防止因磁吸力问题，导致直线电机定子与动子吸在一起而产生摩擦力，从而影响电机的运动。

但是，这种方法需要对底座进行掏空打孔以固定电机，而在一些精密设备的应用场景下，很难准确的对其进行定位打孔。底座掏空的成本不仅非常高，而且会大大降低底座的刚性，降低直线电机应用设备的性能。

有鉴于此，本申请发明人设计了一种用于数控机床的直线电机及其用电设备，以期克服上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中直线电机的布置方式容易导致直线电机定子与动子吸在一起产生摩擦力，影响电机运动等缺陷，提供一种用于数控机床的直线电机及其用电设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种直线电机安装方法，其特点在于，所述直线电机安装方法包括：确定运动铰链的运动中心线高度；确定测量部件的测量中心线高度；确定动力源的推力中心线高度；将直线电机的各个部件安装在不同的水平面上，保证所述运动中心线的运动中心、所述测量中心线的测量中心、所述推力中心线的推力中心处于同一直线上。

根据本发明的一个实施例，所述直线电机安装方法还包括：将质量中心与所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心设置在一条直线上。

根据本发明的一个实施例，通过结构设计调整运动部件的质量中心线；通过结构设计，将所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心和所述质量中心对应的不同部件安装在不同的水平面上，保证各自的中心线处于同一水平线上。

根据本发明的一个实施例，所述运动中心为传动部件的运动传递中心；所述测量中心为测量反馈部件的测量中心；所述推力中心为动力源的推力中心。

根据本发明的一个实施例，所述质量中心为运动部件的质量中心。

本发明还提供了一种直线电机，其特点在于，所述直线电机包括直线电机定子、直线电机动子、工作台和底座和测量装置，所述工作台的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在所述底座上，所述底座内开设有凹槽，所述直线电机定子设置在所述凹槽的两侧内壁面上，沿对应的所述内壁面向上悬伸，所述直线电机动子安装在所述工作台的底部，且向下延伸；

或者所述直线电机动子固定在所述凹槽的两侧内壁面上，沿对应的所述内壁面向上悬伸，所述直线电机定子安装在所述工作台的底部，且向下延伸；

所述直线电机定子与所述直线电机动子相对设置，直线电机运行时所述直线电机动子相对于所述直线电机定子运动；

所述测量装置安装在所述底座上，用于测量所述直线电机动子的运动位置；

所述滑轨模块的运动中心、所述测量装置的测量中心和所述直线电机的推力中心位于同一条直线上。

根据本发明的一个实施例，每一组所述滑轨模块包括一组导轨和至少一组滑块，所述滑块安装在所述工作台的底部两侧，所述导轨安装在所述底座的上端部两侧，且所述滑块与所述导轨相对滑动设置。

根据本发明的一个实施例，所述工作台的底部设置有向下延伸的动子安装支架，所述直线电机动子安装在所述动子安装支架的左右两侧。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽的左右两侧壁上各设置有一组向上悬伸的定子安装支架，所述直线电机定子安装在所述定子安装支架的左右两侧。

根据本发明的一个实施例，所述定子安装支架的上部设置为一向上悬伸部分，所述向上悬伸部分的底部通过第一锁定机构与所述底座锁定，所述定子安装支架的底部通过第二锁定机构与所述底座锁定。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽的底部两侧分别设置有卡槽，所述定子安装支架的底部插入并固定在对应的所述卡槽内；

或者所述定子安装支架的底部与所述凹槽的底部贴合，左右两侧的所述定子安装支架之间嵌入一下底板，将所述定子安装支架与所述底座锁定。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架包括动子安装支架安装部和悬臂梁，所述悬臂梁固定在所述动子安装支架安装部的下端面；

所述工作台的底部开设有一安装槽，所述动子安装支架安装部固定在所述安装槽内。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架采用框架结构，所述直线电机动子嵌设并固定在所述框架结构内。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架为T型、L型或Z型。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架采用工字型结构，所述直线电机动子的上下底面和一侧面与所述动子安装支架固定。

根据本发明的一个实施例，所述直线电机动子通过顶部固定、侧面固定或可拆卸式固定在所述动子安装支架上。

本发明还提供了一种直线电机，其特点在于，所述直线电机包括至少一个第一直线电机组件、至少一个第二直线电机组件、工作台、底座和测量装置，所述工作台的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在所述底座上，所述底座内开设有凹槽，所述第一直线电机组件设置在所述凹槽内，所述第二直线电机组件安装在所述工作台的底部；

所述第一直线电机组件与所述第二直线电机组件相互套设，直线电机运行时所述第二直线电机组件相对于所述第一直线电机组件运动；

所述测量装置安装在所述底座上，用于测量直线电机动子的运动位置；

所述滑轨模块的运动中心、所述测量装置的测量中心和所述直线电机的推力中心位于同一条直线上。

根据本发明的一个实施例，所述第一直线电机组件为直线电机定子，所述第二直线电机组件为直线电机动子；

或者所述第一直线电机组件为直线电机动子，所述第二直线电机组件为直线电机定子。

根据本发明的一个实施例，所述直线电机动子包括动子安装支架和多个电机线圈，所述动子安装支架安装在所述工作台的底部，所述电机线圈中心对称地安装在所述动子安装支架上；

所述直线电机定子包括定子安装支架和多个磁铁，所述定子安装支架设置在所述底座的凹槽内，所述磁铁中心对称地安装在所述定子安装支架上；所述电机线圈与所述磁铁相对布置。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架为支撑架结构，所述定子安装支架为框形支架结构，所述动子安装支架穿套在所述定子安装支架内。

根据本发明的一个实施例，所述直线电机动子包括动子安装支架和多个电机线圈，所述动子安装支架设置在所述底座的凹槽内，所述电机线圈中心对称地安装在所述动子安装支架上；

所述直线电机定子包括定子安装支架和多个磁铁，所述定子安装支架安装在所述工作台的底部，所述磁铁中心对称地安装在所述定子安装支架上；所述电机线圈与所述磁铁相对布置。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架为框形支架结构，所述定子安装支架为支撑架结构，所述定子安装支架穿套在所述动子安装支架内。

根据本发明的一个实施例，每一组所述滑轨模块包括一组导轨和至少一组滑块，所述滑块安装在所述工作台的底部两侧，所述导轨安装在所述底座的上端部两侧，且所述滑块与所述导轨相对滑动设置。

根据本发明的一个实施例，所述电机线圈嵌设在所述动子安装支架的各个内壁面内。

根据本发明的一个实施例，所述动子安装支架和所述定子安装支架为正多边形。

本发明还提供了一种用电设备，其特点在于，所述用电设备包括如上所述的直线电机，或者所述用电设备包括如上所述的直线电机，或者所述用电设备包括采用如上所述的直线电机安装方法的直线电机。

本发明的积极进步效果在于：

本发明用于数控机床的直线电机及其用电设备，与现有技术相比，其具有如下诸多有益效果：

一、电机可以做悬伸设置或抵消磁吸力的设置；

二、可降低底座的制作成本；

三、可降低支架底部锁定机构安装的难度；

四、可增加底座的刚性；

五、可以保持三心一线或四心一线，使电机和机械结构的适配性达到最优。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明直线电机的安装结构的立体图。

图2为本发明直线电机的安装结构的纵向剖视图。

图3为本发明直线电机中直线电机动子和动子安装支架之间的安装示意图。

图4为本发明直线电机中光栅尺测量中心线的示意图。

图5为本发明直线电机中直线导轨运动中心线的示意图。

图6为本发明直线电机中直线电机推力中心线的示意图。

图7为本发明直线电机的实施例一的立体图。

图8为本发明直线电机的实施例一的纵向剖视图。

图9为本发明直线电机的实施例二的立体图。

图10为本发明直线电机的实施例二的纵向剖视图。

图11为本发明直线电机的实施例三的立体图。

图12为本发明直线电机的实施例三的纵向剖视图。

图13为本发明直线电机的实施例四的立体图。

图14为本发明直线电机的实施例四的纵向剖视图。

图15为图13中动子安装支架与直线电机动子的安装结构示意图。

图16为本发明直线电机的实施例五的立体图。

图17为本发明直线电机的实施例五的主视图。

图18为本发明直线电机的实施例六的立体图。

图19为本发明直线电机的实施例六的主视图。

图20为本发明直线电机的实施例七中电机线圈中心集中式的三组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图21为本发明直线电机的实施例七中磁铁中心集中式的三组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图22为本发明直线电机的实施例七中电机线圈中心集中式的五组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图23为本发明直线电机的实施例七中磁铁中心集中式的五组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图24为本发明直线电机的实施例七中电机线圈中心集中式的六组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图25为本发明直线电机的实施例七中磁铁中心集中式的六组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图26为本发明直线电机的实施例七中电机线圈中心集中式的八组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图27为本发明直线电机的实施例七中磁铁中心集中式的八组直线电机中心对称式分布的结构示意图。

图28为本发明直线电机的实施例七中直线电机另一种八边形的安装结构示意图。

图29为本发明直线电机的实施例五至实施例七的原理示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

如图1、图2及图4至图6所示，本发明公开了一种直线电机安装方法，其包括：

确定运动铰链的运动中心线高度。例如，本实施例中运动铰链优选为直线导轨。

确定测量部件的测量中心线高度。

确定动力源的推力中心线高度。例如，本实施例中动力源优选为直线电机组件(包括直线电机动子和直线电机定子)。

将直线电机的各个部件安装在不同的水平面上，保证所述运动中心线的运动中心、所述测量中心线的测量中心、所述推力中心线的推力中心处于同一直线上(如图4至图6所示)。此处的同一直线可以优选为同一水平线。

所述直线电机安装方法还包括：将质量中心与所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心设置在一条直线上(如图4至图6所示)。

进一步优选地，所述直线电机安装方法还可以包括：

通过结构设计调整运动部件的质量中心线；

通过结构设计，将所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心和所述质量中心对应的不同部件安装在不同的水平面上，保证各自的中心线处于同一水平线上。

其中，所述运动中心优选为传动部件的运动传递中心，即传动部件的结合面中心，例如直线导轨运动与滑块的滚子结合面的运动中心。

所述测量中心优选为测量反馈部件的测量中心。此处所述的测量反馈部件优选为光栅尺，光栅尺的结构由读数头和尺身构成，尺身上有位移数值线，光栅尺读数头通过光学原理实时测量出位置，并反馈给运动控制系统。因此，光栅尺的读数头与尺身对应的结合面中心即为测量中心。

所述推力中心优选为动力源的推力中心。此处动力源的推力中心即为任何物体需要运动，必须要有一个施力物体，这个施力物体的施力中心点即为推力中心。本实施例中动力源优选为直线电机组件。

另外，还可以将质量中心与所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心设置在一条直线上(如图4至图6所示)。通过结构设计，将所述运动中心、所述测量中心、所述推力中心和所述质量中心对应的不同部件安装在不同的水平面上，保证各自的中心线处于同一水平线上。

所述质量中心优选为运动部件的质量中心。运动部件的质量中心为运动部件合在一起后的重心。

本发明直线电机的安装方法采用了三心一线或四心一线的设置方式，可以使电机和机械结构的适配性达到最优，可以大大提升整体结构的完整性能。

其中，本最理想的机构设计条件，上述四心为同一点，保证机构的运动时，首先不会因为有偏向中心的力产生导致偏向力引出的运动状态不一致的效果。运动状态不一致时，如果测量中心较偏，则会导致测量误差增大。其次保证即时安装部件的刚度较弱，也不会产生偏心力造成影响精度的情况，三心合一或四心合一的状态，极大提升了运动部件在运动过程中的跟随误差以及运控特性。

本发明需要克服的技术难点包括：

(1)设计中保持四心一线时，不同规格与型号的直线导轨、测量装置、直线电机组件的中心高度保证。

(2)设计时直线电机定子向上悬伸一半后的安装支架刚性。

(3)悬臂型电机支架的刚性与变形控制。

本发明在上述技术难点的基础上，首创了三心一线或四心一线的定义。其需要克服的技术难点是在实现三心一线或四心一线的设计过程中通过设计方法如何控制各部件的中心位置，这个过程中需要考虑各组件的安装方式与调节方式，结构刚度，制造困难以及成本等方面。安装完成后还需要通过一些测量验证方法去验证安装是否合格，并且通过一些仿真和FRF实验来验证机构的刚性是否满足设计要求。

实施例一：

如图1至图8所示，本发明还公开了一种直线电机，其包括直线电机定子10、直线电机动子20、工作台30、底座40和测量装置50。其中，工作台30的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在底座40上。在底座40内开设有凹槽41，将直线电机定子10设置在凹槽41的两侧内壁面上，沿对应的所述内壁面向上悬伸，直线电机动子20安装在工作台30的底部，且向下延伸。

或者，也可以将直线电机动子20固定在凹槽41的两侧内壁面上，沿对应的所述内壁面向上悬伸，直线电机定子10安装在工作台30的底部，且向下延伸。直线电机定子10与直线电机动子20相对设置。当直线电机运行时，直线电机动子20相对于直线电机定子10运动。这里直线电机定子和直线电机动子的安装位置可以互换，只要能够相对设置，实现直线电机定子和直线电机动子之间的相对移动。测量装置50安装在底座40上，用于测量直线电机动子20的运动位置。所述滑轨模块的运动中心、测量装置50的测量中心和直线电机组件的推力中心位于同一条直线上。此处测量装置50可以优选为光栅尺。

优选地，每一组所述滑轨模块包括一组导轨60和至少一组滑块70，滑块70安装在工作台30的底部两侧，导轨60安装在底座40的上端部两侧，且滑块70与导轨60相对滑动设置。

进一步优选地，在工作台30的底部设置有向下延伸的动子安装支架31，将直线电机动子20安装在动子安装支架31的左右两侧。

动子安装支架31可以优选为T型、L型或Z型，将直线电机动子20固定在各种型式的动子安装支架31上。例如，直线电机动子20可以通过顶部固定、也可以侧面固定，或者也可以可拆卸式固定在动子安装支架31上。其主要作用是连接直线电机动子与所述工作台，以实现直线电机动子带动工作台运动的作用。

在凹槽41的左右两侧壁上各设置有一组向上悬伸的定子安装支架11，将直线电机定子10安装在定子安装支架11的左右两侧。

特别地，定子安装支架11的上部设置为一向上悬伸部分111，向上悬伸部分111的底部通过第一锁定机构与底座40锁定，定子安装支架11的底部通过第二锁定机构与底座40锁定。

例如，本实施例中定子安装支架11的底部与凹槽41的底部贴合，左右两侧的定子安装支架11之间嵌入一下底板12，通过下底板12将定子安装支架11与底座40锁定。也就是说，首先将定子安装支架11放入底座40内，而后通过一下底板12嵌入左右两侧的定子安装支架11之间，将定子安装支架11与底座40锁定。

这种结构中，所述第二锁定机构采用的底板式的直线电机安装结构。或者，这种结构也可以将凹槽41的底部设置为一平面结构，定子安装支架11的底部与凹槽41的底部贴合，再通过第二锁定机构与底座40锁定。

当然上述结构仅为举例，定子安装支架和底座之间的第二锁定机构形式可以有各种形式，其原理是一致的，实现将定子安装支架和底座锁定即可，均在本申请的保护范围内，此处不再赘述。

特别地，本申请中的锁定机构的含义为：将直线电机定子安装支架固定在底座40上的固定装置。第一锁定机构设置在直线电机定子支架的中上部，可以将直线电机定子支架的中上部与底座40相固定。第二锁定机构设置在直线电机定子支架的底部，可以将直线电机定子支架的下部与底座40相固定。第一锁定机构设置在直线电机定子支架的中上部，可以将直线电机定子支架的中上部与底座40相固定。

优选地，动子安装支架31包括动子安装支架安装部311和悬臂梁312，悬臂梁312固定在动子安装支架安装部311的下端面。工作台30的底部开设有一安装槽32，将动子安装支架安装部311固定在安装槽32内。

其中，悬臂梁312是在材料力学中为了便于计算分析而得到的一个简化模型，悬臂梁312的一端是固定支座，另一端为自由端。

实施例二：

如图9和图10所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：在凹槽41的底部两侧分别设置有卡槽411，将定子安装支架11的底部插入并固定在对应的卡槽411内。

这种结构中，所述第二锁定机构采用的插槽式的直线电机安装结构，其通过在底座左右两侧开槽后，将定子安装支架11与底座40锁定。

这种安装结构可以使得定子安装支架和底座40之间更加牢固的固定，提高直线电机定子的稳固性。

实施例三：

如图11和图12所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：动子安装支架31采用工字型结构，将直线电机动子20的上下底面和一侧面与动子安装支架31固定。

这种安装结构可以实现对直线电机动子20的上下底面和一侧面，与T型的动子安装支架相比更稳定

实施例四：

如图13至图15所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：动子安装支架31采用框架结构，将直线电机动子20嵌设并固定在所述框架结构内。

在这种安装结构将动子安装支架31设置为一框架式，其至少可以固定直线电机动子20的一背面以及八条边。

这种动子安装支架31的结构与T型结构相比，可以减少T型支架下端横向的厚度，两直线电机动子横向方向的厚度，将固定的力分散到直线电机动子的各个边上，以减少用料，减小了安装空间，降低了直线电机安装结构在设备内的空间占用。

另外，本发明还公开了一种用电设备，其包括如上所述的直线电机，或者所述用电设备包括采用如上所述的直线电机安装方法的直线电机。

根据上述结构描述，本发明直线电机的原理为：将原有的多电机对向排布结构进行调整，将直线电机的动子部件移动至中间位置，将直线电机的定子部件移动到两边对向排布。此调整使得直线电机的动子部件承受的磁吸力传递到同一个点，从而直线电机的动子部件收到两个方向大小相同的磁吸力，且磁吸力作用点为同一个点，从而达到力的平衡状态。进一步的，原本影响运动部件的外力消失，运动部件的动态性能更优，极大地减小运动部件的跟随误差。

本发明直线电机将电机做成悬伸设置，可以降低底座的制作成本，可降低支架底部锁定机构安装的难度，可以增加底座的刚性，还可以保持三心一线或四心一线。

实施例五：

如图16和图17所示，本发明还提供了一种直线电机，为可抵消磁吸力的直线电机，其包括至少一个第一直线电机组件100、至少一个第二直线电机组件200、工作台30、底座40和测量装置50。工作台30的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在底座40上，在底座40内开设有凹槽41。第一直线电机组件100设置在凹槽41内，第二直线电机组件200安装在工作台30的底部。第一直线电机组件100与第二直线电机组件200相互套设，直线电机运行时第二直线电机组件200相对于第一直线电机组件100运动。

测量装置50安装在底座40上，用于测量直线电机动子的运动位置；

所述滑轨模块的运动中心、所述测量装置的测量中心和所述直线电机的推力中心位于同一条直线上。

本实施例中，第一直线电机组件100可以优选为直线电机定子，第二直线电机组件200可以优选为直线电机动子。

进一步优选地，直线电机动子(即第二直线电机组件200)包括动子安装支架a1和多个电机线圈b1，动子安装支架a1安装在工作台30的底部，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1上。直线电机定子(即第一直线电机组件100)包括定子安装支架a2和多个磁铁b2，将定子安装支架a2设置在底座40的凹槽41内，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架110上。此处的电机线圈b1与磁铁b2相对布置。

或者，本实施例中，第一直线电机组件100也可以优选为直线电机动子，第二直线电机组件200也可以优选为直线电机定子(图中未示)。

进一步优选地，直线电机动子(即第一直线电机组件100)包括动子安装支架a1和多个电机线圈b1，动子安装支架a1设置在底座40的凹槽41内，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1上。直线电机定子(即第二直线电机组件200)包括定子安装支架a2和多个磁铁b2，定子安装支架a2安装在工作台30的底部，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2上。电机线圈b1与磁铁b2相对布置。

本实施例中，动子安装支架a1可以优选为支撑架结构，定子安装支架a2可以优选为框形支架结构，将动子安装支架a1穿套在定子安装支架a2内。此处的动子安装支架a1和定子安装支架a2可以优选为正多边形，比如可以采用三角形、五边形、六边形或八边形。这种情况下的直线电机呈电机线圈中心集中式的结构。

例如，如图16和图17所示，本实施例以一种电机线圈中心集中式的三组直线电机中心对称式分布为例，其通过在直线电机中安装三角形磁铁支撑框架(即定子安装支架110)以及三角形电机支撑框架(即动子安装支架210)，将定子安装支架a2与底座40锁定，将动子安装支架a1与工作台30锁定。直线电机工作时动子带动工作台30移动。

此外，本发明可抵消磁吸力的直线电机，还可以包括测量装置50，测量装50可以安装在底座40上，用于测量直线电机动子的运动位置。所述滑轨模块的运动中心、测量装置50的测量中心和所述直线电机的推力中心位于同一条直线上。

此处测量装置50可以优选为光栅尺。例如，将光栅尺固定于底座40，读数头31通过读数头支架32在工作台30的带动下沿光栅尺(即测量装置50)直线运动。

优选地，每一组所述滑轨模块包括至少一组导轨60和至少一组滑块70，滑块70安装在工作台30的底部两侧，导轨60安装在底座40的上端部两侧，且滑块70与导轨60相对滑动设置。

实施例六：

如图18和图19所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：本实施例中，动子安装支架a1也可以优选为框形支架结构，定子安装支架a2也可以优选为支撑架结构，将定子安装支架a2穿套在动子安装支架a1内。此处的动子安装支架a1和定子安装支架a2可以优选为正多边形，比如可以采用三角形、五边形、六边形或八边形。

例如，如图18和图19所示，本实施例以一种电机线圈中心集中式的三组直线电机中心对称式分布为例，其通过在直线电机中安装三角形磁铁支撑框架(即定子安装支架a2)以及三角形电机支撑框架(即动子安装支架a1)，将定子安装支架a2与底座40锁定，将动子安装支架a1与工作台30锁定。直线电机工作时动子带动工作台30移动。

实施例七：

本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：动子安装支架a1和定子安装支架a2可以优选为各种多边形的结构。在实际应用时，可将磁铁通过并列拼接方式装配成不同的长度，以保证在所需行程范围内磁铁与电机线圈之间的耦合保持不变。根据电机线圈和磁铁的不同配置方式，将三角形安装结构，五边形安装结构，六边形安装结构，八边形安装结构各设计出两种不同的装配结构。这两种装配的结构主要是将电机线圈与磁铁位置互换形成的两种实施方式。

当然除了本实施例例举的两种不同的装配结构之外，其他结构也在本申请保护范围内，只要其原理结构类似，所取得功能一致即可。

如图20所示，采用电机线圈中心集中式的三组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1的外壁面上，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的内壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图21所示，采用磁铁中心集中式的三组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地嵌设在动子安装支架a1的内壁面内，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的外壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图22所示，采用电机线圈中心集中式的五组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1的外壁面上，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的内壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图23所示，采用磁铁中心集中式的五组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地嵌设在动子安装支架a1的内壁面内，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的外壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图24所示，采用电机线圈中心集中式的六组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1的外壁面上，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的内壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图25所示，采用磁铁中心集中式的六组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地嵌设在动子安装支架a1的内壁面内，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的外壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图26所示，采用电机线圈中心集中式的八组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1的外壁面上，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的内壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图27所示，采用磁铁中心集中式的八组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1中心对称地安装在动子安装支架a1的内壁面内，磁铁b2中心对称地安装在定子安装支架a2的外壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如图28所示，采用电机线圈磁铁交错式的八组直线电机中心对称式分布的安装结构，电机线圈b1和磁铁b2分别相互间隔地交错式的安装在框形支架结构(即动子安装支架a1)的内壁面上和支撑架结构(即定子安装支架a2)的外壁面上，且电机线圈b1和磁铁b2一一相对地排布。

如上述实施例五至实施例七所述，本发明提供的一种直线电机，为可抵消磁吸力的直线电机，包括至少三组直线电机定子和直线电机动子。如图29所示，各组直线电机定子和直线电机动子围绕一中心点A分布，每组直线电机定子和直线电机动子的磁吸力分别为F1、F2、F3于所述中心点A处抵消(达到受力平衡状态)。

所述直线电机利用力的平衡原理，将至少三组直线电机组件围绕一中心点分布，各组直线电机定子和直线电机动子的磁吸力于所述中心点处抵消。并结合自然界中达到平衡和微妙均势的常见力学结构，以黄金分割比例的正五边形，蜂巢结构的正六边形，常被应用于大跨结构中的正八边形结构为例进行新型直线电机安装结构的设计。

这种结构的可抵消磁吸力的直线电机可以在相同体积内容纳电机数量更多，推力更大，容损率更高。因各组电机的磁吸力在中心点达到平衡，弯矩造成变形大幅减少，从而稳定气隙尺寸，输出力更加稳定，封闭结构在高频工作中能够长期保持稳定，降低结构蠕变，提高控制带宽。

综上所述，本发明直线电机安装方法、结构及其用电设备，与现有技术相比，其具有如下诸多有益效果：

一、电机可以做悬伸设置或抵消磁吸力的设置；

二、可降低底座的制作成本；

三、可降低支架底部锁定机构安装的难度；

四、可增加底座的刚性；

五、可以保持三心一线或四心一线，使电机和机械结构的适配性达到最优。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述直线电机为可抵消磁吸力的直线电机，所述直线电机包括至少一个第一直线电机组件、至少一个第二直线电机组件、工作台、底座和测量装置，所述工作台的两侧分别通过至少一组滑轨模块滑动连接在所述底座上，所述底座内开设有凹槽，所述第一直线电机组件设置在所述凹槽内，所述第二直线电机组件安装在所述工作台的底部；

所述第一直线电机组件与所述第二直线电机组件相互套设，直线电机运行时所述第二直线电机组件相对于所述第一直线电机组件运动；

所述测量装置安装在所述底座上，用于测量直线电机动子的运动位置；

所述滑轨模块的运动中心、所述测量装置的测量中心和所述直线电机的推力中心位于同一条水平线上；

所述第一直线电机组件为直线电机定子，所述第二直线电机组件为直线电机动子；或者所述第一直线电机组件为直线电机动子，所述第二直线电机组件为直线电机定子；

所述直线电机定子和所述直线电机动子围绕一中心点分布，且所述直线电机定子和所述直线电机动子的磁吸力分别在所述中心点处抵消，达到受力平衡状态。

2.如权利要求1所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述直线电机动子包括动子安装支架和多个电机线圈，所述动子安装支架安装在所述工作台的底部，所述电机线圈中心对称地安装在所述动子安装支架上；

所述直线电机定子包括定子安装支架和多个磁铁，所述定子安装支架设置在所述底座的凹槽内，所述磁铁中心对称地安装在所述定子安装支架上；所述电机线圈与所述磁铁相对布置。

3.如权利要求2所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述动子安装支架为支撑架结构，所述定子安装支架为框形支架结构，所述动子安装支架穿套在所述定子安装支架内。

4.如权利要求1所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述直线电机动子包括动子安装支架和多个电机线圈，所述动子安装支架设置在所述底座的凹槽内，所述电机线圈中心对称地安装在所述动子安装支架上；

所述直线电机定子包括定子安装支架和多个磁铁，所述定子安装支架安装在所述工作台的底部，所述磁铁中心对称地安装在所述定子安装支架上；所述电机线圈与所述磁铁相对布置。

5.如权利要求4所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述动子安装支架为框形支架结构，所述定子安装支架为支撑架结构，所述定子安装支架穿套在所述动子安装支架内。

6.如权利要求1所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，每一组所述滑轨模块包括一组导轨和至少一组滑块，所述滑块安装在所述工作台的底部两侧，所述导轨安装在所述底座的上端部两侧，且所述滑块与所述导轨相对滑动设置。

7.如权利要求2或4所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述电机线圈嵌设在所述动子安装支架的各个内壁面内。

8.如权利要求2或4所述的用于数控机床的直线电机，其特征在于，所述动子安装支架和所述定子安装支架为正多边形。

9.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求1-8任意一项所述的用于数控机床的直线电机。