线性致动器

文档序号:651651 发布日期:2021-04-23 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 线性致动器 (Linear actuator ) 是由 陈谆修 刘俊芳 黄勖维 于 2020-02-27 设计创作,主要内容包括:本发明为一种线性致动器,包含基座、线性引导装置、一可移动单元、一电路板组件、一线性马达以及散热模块。线性引导装置固定在基座上;可移动单元由基座支撑,且可滑动地与线性引导装置耦接,并且在基座上方自由地往复移动;电路板组件固定在基座上,且包含印刷电路板,印刷电路板具有第一电路板表面和第二电路板表面;线性马达包含线圈组件和磁性组件,线圈组件设置在印刷电路板的第一电路板表面上,磁性组件设置在可移动单元上,并且与设置在印刷电路板上的线圈组件相对应;散热模块包含散热器和至少一散热管,散热器连接到基座,至少一散热管固定至第一电路板表面并与第一电路板表面接触。(The invention relates to a linear actuator, which comprises a base, a linear guide device, a movable unit, a circuit board assembly, a linear motor and a heat dissipation module. The linear guide device is fixed on the base; the movable unit is supported by the base, is slidably coupled with the linear guide device, and freely reciprocates above the base; the circuit board assembly is fixed on the base and comprises a printed circuit board, and the printed circuit board is provided with a first circuit board surface and a second circuit board surface; the linear motor includes a coil block disposed on a first circuit board surface of the printed circuit board, and a magnetic block disposed on the movable unit and corresponding to the coil block disposed on the printed circuit board; the heat dissipation module comprises a heat radiator and at least one heat dissipation pipe, the heat radiator is connected to the base, and the at least one heat dissipation pipe is fixed to the surface of the first circuit board and is in contact with the surface of the first circuit board.)

线性致动器

技术领域

本发明涉及一种线性致动器,尤其涉及一种可加强散热效率的线性致动器。

背景技术

线性致动器已被广泛用于各种工业应用中,例如工业机械、精密工具机、电子机械、输送机械等。线性致动器通常包含基座、一对线性导轨、可移动部件和线性马达。一对线性导轨设置在基座上并且彼此间隔。可移动部件由基座所支撑,并且可沿线性导轨的长度方向而自由地往复移动,使得可移动部件相对于基座而自由地进行线性往复移动。线性马达包含线圈组件和磁性组件,线圈组件安装在基座的固定部上,磁性组件则安装在可移动部件上,且线圈组件和磁性组件彼此对应,其中磁性组件产生磁场,而线圈组件通过提供交流电流而产生位移磁场,从而产生磁斥力或磁吸力,以形成驱动力来推动可移动部件移动。

然而,当线性致动器运作时,线圈组件基于通过电力所产生的磁力来驱动可移动部件移动,故线圈组件和一些电子元件将产生热能,如果热能积聚于线性致动器内,且无法有效地散逸,则线性致动器的运作将可能会受到影响,且线性致动器的使用寿命也会缩短。

有鉴于此,实有必要提供一种线性致动器,以解决公知技术所面临的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线性致动器,其可加强散热效率,并延长使用寿命。

为达上述目的,本发明的一较佳实施方式为提供一种线性致动器,包含基座、线性引导装置、一可移动单元、一电路板组件、一线性马达以及一散热模块。线性引导装置固定在基座上;可移动单元由基座支撑,且可滑动地与线性引导装置耦接,并且在基座上方自由地往复移动;电路板组件,固定在基座上,且包含印刷电路板,印刷电路板具有第一电路板表面和第二电路板表面;线性马达包含线圈组件和磁性组件,线圈组件设置在印刷电路板的第一电路板表面上,磁性组件设置在可移动单元上,并且与设置在印刷电路板上的线圈组件相对应;以及散热模块,包含散热器和至少一个散热管,散热器连接到基座,而至少一散热管固定至印刷电路板的第一电路板表面并与第一电路板表面接触,使线圈组件所产生的热能通过散热模块散逸。

本发明的有益效果在于,本发明提供一种具有散热模块的线性致动器,线性引导装置固定在基座上;可移动单元由基座支撑,且可滑动地与线性引导装置耦接,并且在基座上方自由地往复移动;电路板组件固定在基座上,且包含印刷电路板,印刷电路板具有第一电路板表面和第二电路板表面;由此可加强散热效率,并延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的线性致动器沿第一视角的结构示意图;

图2为图1所示的线性致动器沿第二视角的结构示意图;

图3为图1所示的线性致动器沿第一视角的爆炸结构示意图;

图4为图1所示的线性致动器沿第二视角的爆炸结构示意图;

图5为图1所示的线性致动器的电路板组件、线圈组件及散热模块的爆炸结构示意图;

图6为图5所示的电路板组件、线圈组件及散热模块的组合示意图;

图7为图1所示的线性致动器的线圈组件的示范性结构示意图,其中电路板组件、线圈组件和散热模块组装在一起而形成线圈组件;

图8为图7所示的印刷电路板、线圈组件及柔性绝缘条沿AA截面线的截面示意图;

图9为图1所示的线性致动器的印刷电路板的示范性部分截面示意图。

附图标记如下:

1:线性致动器

2:基座

3:线性引导装置

4:可移动单元

5:电路板组件

6:线性马达

7:散热模块

51:印刷电路板

61:线圈组件

62:磁性组件

71:散热器

72:散热管

21:本体

22:中空部

23:第一基座表面

24:第二基座表面

25:第一安装部

26:第二安装部

31:线性导轨

32:滑动部件

41:第一台板

42:第二台板

43:连接部

45:通道

43a:延伸板

52:第一电路板表面

53:第二电路板表面

54:第一延伸部

55:第二延伸部

621、622:磁性部件

711:基板

712:散热鳍片

713:容置部

721:第一端

722:第二端

723:延伸部

73:风扇

56:辅助固定单元

56a:柔性绝缘条

8:线圈模块

57:封装层

58:导电孔

512:第一导电层

513:第二导电层

9:编码器

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及附图在本质上当作说明之用,而非用于限制本发明。

图1为本发明较佳实施例的线性致动器沿第一视角的结构示意图。图2为图1所示的线性致动器沿第二视角的结构示意图。图3为图1所示的线性致动器沿第一视角的爆炸结构示意图。图4为图1所示的线性致动器沿第二视角的爆炸结构示意图。图5为图1所示的线性致动器的电路板组件、线圈组件及散热模块的爆炸结构示意图。图6为图5所示的电路板组件、线圈组件及散热模块的组合示意图。如图1-6所示,本实施例的线性致动器1包含基座2、至少一线性引导装置3、可移动单元4、电路板组件5、线性马达6及散热模块7。基座2可以固定至机械设备(未图示)的安装表面。至少一个线性引导装置3固定在基座2上。可移动单元4由基座2支撑,且可滑动地与线性引导装置3耦接,并且在基座2上方自由地往复移动。电路板组件5被固定在基座上2,且包含印刷电路板51,印刷电路板51具有第一电路板表面52和第二电路板表面53。线性马达6包含线圈组件61和磁性组件62,线圈组件61设置在印刷电路板51的第一电路板表面52上,磁性组件62设置在可移动单元4上,并且与设置在印刷电路板51上的线圈组件61相对应。散热模块7包含散热器71和至少一个散热管72,散热器71连接到基座2,而至少一个散热管72被固定到印刷电路板51的第一电路板表面52并与第一电路板表面52接触,故由线圈组件61所产生的热能将通过散热模块7散逸。

请再参阅图3及图4,基座2包含本体21、中空部22、第一基座表面23及第二基座表面24。第一基座表面23与第二基座表面24相对。中空部22形成在本体21的中间区域,且贯穿第一基座表面23及第二基座表面24。本体21具有第一安装部25及至少一第二安装部26,第一安装部25位于本体21的第一侧并邻近于中空部22,且架构于将线性引导装置3安装于其上,至少一第二安装部26位于本体21的第二侧并邻近于中空部22,且架构于将电路板组件5安装于其上。其中本体21的第二侧相邻于本体21的第一侧。

同样再请参阅图3及图4,线性引导装置3安装于第一安装部25上,且设置于基座2的第一基座表面23上,线性引导装置3包含线性导轨31和至少一滑动部件32,线性导轨31固设于基座2的第一安装部25上且与基座2的中空部22相邻,滑动部件32可滑动地耦接于线性导轨31,且可沿线性导轨31的长度方向而自由地往复移动。其中线性导轨31更可为但不限于包含两个滑动部件32。

而如图1至图4所示,可移动单元4包含第一台板41、第二台板42和连接部43。第一台板41和第二台板42相互平行且相互组装,且第一台板41和第二台板42之间将形成通道45。连接部43是与第一台板41和第二台板42的组装结构连接,且连接部43可为但不限于连接于第一台板41的边缘,连接部43可通过固定元件(例如螺钉)而固定于线性引导装置3的滑动部件32上,故可移动单元4可沿着线性导轨31的长度方向而滑动且在基座2上自由地往复移动。第一台板41包含相邻于通道45的第一内表面,第二台板42包含相邻于通道45且对应于第一台板41的第一内表面的第二内表面。于本实施例中,连接部43为L型结构。而于一些实施例中,连接部43包含从其一侧向外延伸的延伸板43a。

而如图1至图6所示,电路板组件5固定于基座2,且电路板组件5包含印刷电路板51和至少一电子元件(未图示)。印刷电路板51具有第一电路板表面52、第二电路板表面53、第一延伸部54和第二延伸部55。第一延伸部54从印刷电路板51的第一侧向外延伸,第二延伸部55从印刷电路板51的第二侧向外延伸,其中印刷电路板51的第一侧及第二侧彼此相对。印刷电路板51的第一延伸部54和第二延伸部55通过固定元件(例如螺钉)安装于基座2的第二安装部26上,使得电路板组件5牢固地固定在基座2,同时,电路板组件5大部分容纳在基座2的中空部分22内,再者,印刷电路板51设置于可移动单元4的第一台板41与第二台板42之间且位于在第一台板41与第二台板42之间的通道45内。印刷电路板51的第一电路板表面52对应于第一台板41的第一内表面,印刷电路板51的第二电路板表面53对应于第二台板42的第二内表面。在此情况下,随着可移动单元4沿着线性导轨31的长度方向移动,第一台板41和第二台板42将不与印刷电路板51接触。

亦如图1至图6所示,线性马达6包含线圈组件61及磁性组件62。线圈组件61设置于印刷电路板51的第一电路板表面52上,且线圈组件61包含多个线圈部件611,多个线圈部件611沿着印刷电路板51的长度方向排列设置,较佳为多个线圈部件611沿着与线性导轨31平行的方向排列设置。磁性组件62设置于可移动单元4上并与线圈组件61相对应,磁性组件62包含为第一组的多个磁性部件621和为第二组的多个磁性部件622,第一组中的多个磁性部件621设置在第一台板41的第一内表面上且与设置于印刷电路板51上的线圈部件611相对应,第二组中的多个磁性部件622设置在第二台板42的第二内表面上且与设置于印刷电路板51上的线圈部件611相对应。较佳地,第一组中的多个磁性部件621沿着与线性导轨31平行的线排列设置,而第二组中的多个磁性部件622同样沿着与线性导轨31平行的线排列设置,在第一组中或第二组中的每一磁性部件621、622具有N磁极和S磁极,于一些实施例中,第一组中的磁性部件621的N个磁极和S个磁极沿着可移动单元4的通道45而交替设置,第二组中的磁性部件622的N个磁极和S个磁极沿着可动单元4的通道45交替设置,且磁性组件62的磁性部件621、622会产生磁场。当交流电流被供应而通过线圈组件61的线圈组件611时,设置在印刷电路板51上并与磁性组件62的磁体部件621、622相对应设置的线圈组件61的线圈部件611产生偏移磁场,因此,产生排斥力或吸引力来形成驱动力,以推动可移动单元4移动。

散热模块7通过连接部件75连接至基座2,且散热模块7包含散热器71和至少一个散热管72。散热器71包含基板711、多个散热鳍片712和容置部713。基板711包含第一基板表面和第二基板表面,第一基板表面与第二基板表面相对。多个散热鳍片712设置在基板711的第一基板表面上。容置部713以凹陷的方式形成于基板711的第二基板表面上。较佳地,散热模块可包含两个散热管72,两个散热管72彼此平行排列,每一散热管72具有第一端721、第二端722和连接在第一端721和第二端722之间的延伸部723,散热管72的第一端721连接到散热器71,第二端722和延伸部723固定到印刷电路板51的第一电路板表面52并与第一电路板表面52接触,其中第二端722和延伸部723可为但不限于通过焊接或锡焊固定到第一电路板表面52上。当线性致动器1运作时,线圈组件61基于通过电力产生的磁力来驱动可移动单元4移动

当线性致动器1被操作时,线圈组件61基于电力而产生的磁力来驱动可移动单元4移动,以至于由设置在印刷电路板51上的线圈组件61产生热能,而因散热管72的第二端722和延伸部723与印刷电路板51的第一电路板表面52接触,且线圈组件61设置在两个散热管72之间,使得热能可以通过印刷电路板51及散热模块7的散热管72散逸。而通过使用散热模块7,热能并不会积聚在线性致动器1中,且可有效率散逸,故线性致动器1的运作不受影响,且线性致动器1的使用寿命亦增加。于一些实施例中,散热模块7包含风扇73,风扇73设置在容置部713中,且架构于驱动气流而执行与散热器71的热交换,从而使传递到散热器71的热能通过有源散热机制而散逸。

请再参阅图4及图5,于一些实施例中,线性致动器1的电路板组件5还包含辅助固定单元56,用以将线圈组件61固定在印刷电路板51的第一电路板表面52上,辅助固定单元56包含多个柔性绝缘条56a,其中柔性绝缘条56a可为但不限于为塑料条或橡胶条,且柔性绝缘条56a的数量等于线圈部件611的数量,每个柔性绝缘条56a装配在对应的线圈部件611的中空部分中,并且用于将对应的线圈部件611固定在印刷电路板51的第一电路板表面52上。

图7为图1所示的线性致动器的线圈组件的示范性结构示意图,其中电路板组件、线圈组件和散热模块组装在一起而形成线圈组件,图8为图7所示的印刷电路板、线圈组件及柔性绝缘条沿AA截面线的截面示意图。如图1至图8所示,于一些实施例中,电路板组件5、线圈组件61及散热模块7可被组装在一起而形成线圈模块8,且电路板组件5还包含设置于印刷电路板51的第一电路板表面52上的封装层57,封装层57覆盖线圈组件61的线圈部件611、两个散热管72的延伸部723和第二端722、柔性绝缘条56a和印刷电路板51的第一电路板表面52。在一些实施例中,封装层57更覆盖印刷电路板51的第二电路板表面53的至少一部分,但不以此为限。而通过使用封装层57,可以将线圈组件61的线圈部件611和两个散热管72更牢固地固定在印刷电路板51上。另外,封装层57可为但不限于由热固性树脂、Ajinomoto build-up film(ABF)、预浸材料(prepreg material)、模制化合物(moldingcompound)、环氧材料、带填料的环氧树脂或任何其他具有高导热率的合适绝缘材料制成。

图9为图1所示的线性致动器的印刷电路板的示范性部分截面示意图。如图1至图9所示,在一些实施例中,电路板组件5包含设置在印刷电路板51的第二电路板表面53上的至少一电子元件(未于图9显示),当线性致动器1运作时,线圈组件61基于通过电力产生的磁力来驱动可移动单元4移动,以至于由设置在印刷电路板51的第一电路板表面52上的线圈组件61及设置于印刷电路板51的第二电路板表面53上的电子元件产生热能。为了散逸在电路板组件5的两侧产生的热能,在一些实施例中,印刷电路板51还包含多个导电孔58。且在本实施例中,印刷电路板51还包含绝缘基板511、第一导电层512和第二导电层513,第一导电层512形成在绝缘基板511的第一绝缘基板表面上,第二导电层513形成在绝缘基板511的第二绝缘基板表面上,故第一导电层512和第二导电层513位于绝缘基板511的两个相对表面,第一导电层512和第二导电层513由导电材料(例如铜)制成。每一导电孔58贯穿绝缘基板511的第一绝缘基板表面和第二绝缘基板表面,并且每一导电孔58具有分别连接到第一导电层512和第二导电层513的两端,较佳地,每一导电孔58由通孔形成并且在通孔的内壁上涂覆导电材料,而在本实施例中,导电孔58具有导热特性和导电特性。

当线性致动器1运作时,线圈组件61基于通过电力产生的磁力来驱动可移动单元4移动,以至于由设置在印刷电路板51的第一电路板表面52上的线圈组件61及设置于印刷电路板51的第二电路板表面53上的电子元件产生热能,当设置在印刷电路板51的第二电路板表面53上的至少一个电子元件产生热能之后,热能通过多个导电孔58传递到印刷电路板51的第一电路板表面52,并且可以进一步传递到散热管72而进行散逸,因此,提高了散热效率。

在一些实施例中,如图3所示,线性致动器1还包含编码器9,编码器9设置在基座2的第一安装部25上且邻近于线性导轨31,编码器9架构于感测可移动单元4的所在位置和移动,以允许线性致动器1的控制单元(未示出)控制可移动单元4的移动。

综上所述,本发明提供一种具有散热模块的线性致动器,由此可加强散热效率,并延长使用寿命。

本发明得由本领域技术人员施匠思而为诸般修饰,然皆不脱如附权利要求所欲保护。

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