[发明专利]用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置和惯性减小的直线电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置，其具有旋转电动机、直线电动机和工作轴，该工作轴能由旋转电动机转入旋转运动，并且能由直线电动机转入线性运动，并且该工作轴具有输出侧。

背景技术

组合驱动装置被用于需要进行旋转运动和线性运动的驱动任务。其中有利的是，能够在角度和路径方面相互独立地自由调节这些运动。此外经常还要求这些运动应高动力地实现。

迄今为止，在实现组合驱动时，大部分情况下使用带有转向传动装置的相对较不灵活的驱动装置。例如能通过为线性运动和旋转运动有针对性地脱离惯性而显著提高该组合驱动装置的动力。特别是由此使得加速性能按希望得到提高。

发明内容

本发明的目的在于，进一步提高一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置的动力，或者进一步提高一种直线电动机的动力。

根据本发明，该目的通过一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置得以实现，该组合驱动装置具有：

-旋转电动机，

-直线电动机，以及

-工作轴，它能由旋转电动机转入旋转运动，并且能由直线电动机转入线性运动，并且该工作轴具有输出侧，其中

-旋转电动机和直线电动机相比更接近地布置在工作轴的输出侧上。

由于旋转电动机和直线电动机更接近地布置在工作轴的输出侧上（也就是说，旋转电动机布置在组合驱动装置的输出装置或者说输出侧上），所以该工作轴不必完全被直线电动机穿过。但是，和旋转电动机布置在直线电动机的相对置的一侧上的情况相比，这样会导致工作轴长度的减少。但是借此使得工作轴的质量减小，并且因此在总体上减少组合驱动装置的惯性。

直线电动机能设计为管形。这种直线电动机的特点是覆盖长度的高力量密度。

上述目的也通过一种特别是用于一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置的圆柱形直线电动机得以实现，其具有：

-管形的转子，在转子上在轴向方向上布置了多个永磁体，以及

-工作轴，它能由直线电动机转入线性运动，其中

-转子在轴向方向上的壁厚至少局部地根据永磁体的布置情况而改变。

转子在轴向方向上的壁厚的改变的优点在于，转子的某些区域的壁厚比最大壁厚小。这样一来，和转子沿着整个轴向延伸方向的壁厚都等于最大值并且特别恒定不变的情况相比，使得转子的惯性减小。在此特别是利用了以下原理知识，即，在壁厚恒定的转子的某些区域内的磁通量较其它位置上的更小。磁通量的形成也就根据极距变化。为了动力改进则不需要提供转子壁的那些仅仅引导少量磁通量的部段。

优选地，管形的转子的内壁在轴向方向上具有波浪式的轮廓。特别有利的是，这种波浪式的轮廓模仿弱磁性转子材料中磁通量的扩展效果。

在一个特殊的实施方式中，永磁体在转子上根据极距布置，并且转子的壁厚小于或者等于极距的三分之一。这种壁厚确保了在最小化重量的同时具有相对来说不受阻碍的磁通量。

在一个特殊的实施方式中，能在转子中插入加固转子的塑料管。这样设计具有的优点是，由此能通过一种材料提高转子的机械牢固度，这种材料比转子的铁电材料更轻。

其中，特别是在转子和塑料管之间的空腔能被浇注。这种措施也额外地提高了壁厚较薄的转子的刚度。

此外，根据本发明设计了一种特别用于一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置的圆柱形直线电动机，其具有：

-管形的转子，在该转子上布置了多个永磁体，其中，绝大部分的永磁体在圆周方向上以有规律的间距相互间隔，以及

-工作轴，它能由直线电动机转入线性运动，其中

-至少一个间隙在轴向方向上延伸，其中一些永磁体穿过该间隙在圆周方向上继续以有规律的间距相互间隔。

以有利的方式，即在转子上在切线方向或者说圆周方向上预设了磁间隙。这种磁间隙特别有意义的是，定子在这个位置上也有磁性间隙。于是能省去不必要的永磁体，从而减少转子上永磁体的重量分配。

优选地，转子被磁体在轴向上的遮盖部分与极距之间的比例为50%至85%。在效率高的情况下，在这个比例范围内会实现重量较小。

此外，根据本发明设计了一种特别用于一种用于进行旋转运动和往复直线运动的组合驱动装置的圆柱形直线电动机，其具有：

-管形的转子，它具有至少一个转子轴承防护板，以及

-工作轴，它能够由直线电动机转入线性运动，并且该工作轴具有输出侧，其中