一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，包括長(zhǎng)定子和短動(dòng)子；短動(dòng)子包括設(shè)于移動(dòng)平臺(tái)上且分別位于長(zhǎng)定子兩側(cè)的電樞和磁極，磁極為凸極式結(jié)構(gòu)或隱極式結(jié)構(gòu)，電樞包括電樞鐵芯以及套設(shè)于電樞齒上的電樞繞組；磁極由磁極鐵芯和永磁體組成，長(zhǎng)定子由多個(gè)調(diào)磁鐵塊呈直線排列組成；所述的電樞齒數(shù)與調(diào)磁鐵塊的個(gè)數(shù)相差1～2個(gè)。本發(fā)明電機(jī)把電樞與磁極分別作為短動(dòng)子的一側(cè)，既實(shí)現(xiàn)了磁通切換式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也有效避免了磁極散熱困難，磁路與電路相互競(jìng)爭(zhēng)的缺點(diǎn)；不僅大大減小了永磁體的用量，提高了磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力，還降低了系統(tǒng)成本。
【專利說(shuō)明】一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于同步電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]永磁直線同步電動(dòng)機(jī)兼具永磁電機(jī)和直線電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，不需要中間連動(dòng)部分，不受離心力影響，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、高速高精度、高效率、大推力等顯著優(yōu)點(diǎn)，在高速數(shù)控機(jī)床、半導(dǎo)體加工、垂直升降輸送系統(tǒng)，高速地面運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。雙邊型結(jié)構(gòu)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)可以看成兩個(gè)單邊型結(jié)構(gòu)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)背靠背而成，其推力是單邊型結(jié)構(gòu)的一倍，而體積重量相對(duì)于兩個(gè)單邊的永磁直線同步電機(jī)可明顯減少，并且基本不存在法向吸力；一種典型的雙邊型永磁直線同步電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0003]永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的工作原理如下所述:當(dāng)電樞繞組通入交流電時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)。同時(shí)，磁極永磁體產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)。所述電樞磁場(chǎng)與永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)合成構(gòu)成氣隙磁場(chǎng)。起動(dòng)時(shí)拖動(dòng)磁極或電樞，電樞行波磁場(chǎng)和永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)相對(duì)靜止，從而電樞繞組中的電流在所述氣隙磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁推力。如果電樞固定，則磁極在推力作用下?tīng)咳胪阶鲋本€運(yùn)動(dòng)；反之，則電樞牽入同步做直線運(yùn)動(dòng)。
[0004]永磁直線同步電動(dòng)機(jī)推廣應(yīng)用的制約在于成本，因?yàn)椴还苁遣捎瞄L(zhǎng)電樞，還是長(zhǎng)磁極的結(jié)構(gòu)，整體成本都很高。為了降低成本，現(xiàn)有辦法是采用開(kāi)關(guān)磁鏈永磁直線同步電機(jī)，把永磁體放置在電樞上，其永磁體用量較小，電樞長(zhǎng)度也不長(zhǎng)，成本大大降低，但也帶來(lái)新的問(wèn)題:一方面是永磁體被線圈包圍，散熱條件太差；另一方面槽面積與永磁體互相制約，推力密度受到了限制，電樞由多個(gè)分立部件構(gòu)成，加工較困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，既能夠使永磁體與電樞相互獨(dú)立，又能降低永磁體的用量及電樞的長(zhǎng)度。
[0006]一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，包括長(zhǎng)定子和短動(dòng)子；
[0007]所述的短動(dòng)子包括設(shè)于移動(dòng)平臺(tái)上且分別位于長(zhǎng)定子兩側(cè)的電樞和磁極，兩者與長(zhǎng)定子之間保有一定的氣隙；所述的電樞為齒狀結(jié)構(gòu)且電樞齒部朝向長(zhǎng)定子，所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)或隱極式結(jié)構(gòu)；
[0008]所述的電樞包括電樞鐵芯以及套設(shè)于電樞齒上的電樞繞組；
[0009]若所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)，則其由若干磁極鐵芯和若干永磁體呈交替排列組成，且永磁體的充磁方向與短動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)方向一致；
[0010]若所述的磁極為隱極式結(jié)構(gòu)，則其由一長(zhǎng)條型的磁極鐵芯以及貼附于磁極鐵芯上且朝向長(zhǎng)定子的若干緊密排列的永磁體組成，且永磁體的充磁方向與短動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)方向垂直；
[0011]所述的長(zhǎng)定子由多個(gè)調(diào)磁鐵塊呈直線排列組成；所述的電樞齒數(shù)與調(diào)磁鐵塊的個(gè)數(shù)相差I(lǐng)?2個(gè)。
[0012]所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)，則磁極的永磁體個(gè)數(shù)等于電樞齒數(shù),且每個(gè)永磁體的中心線與對(duì)應(yīng)電樞齒或電樞槽的中心線對(duì)齊。
[0013]所述的磁極為隱極式結(jié)構(gòu)，則磁極的永磁體個(gè)數(shù)為電樞齒數(shù)的兩倍，且每個(gè)電樞齒和電樞槽的中心線與對(duì)應(yīng)永磁體的中心線對(duì)齊，或每個(gè)電樞齒的中心線與對(duì)應(yīng)兩個(gè)永磁體間的中心線對(duì)齊。
[0014]無(wú)論磁極為凸極式結(jié)構(gòu)或隱極式結(jié)構(gòu)，磁極中的永磁體均為N極和S極交替排列。
[0015]所述的長(zhǎng)定子采用分離結(jié)構(gòu)即相鄰兩個(gè)調(diào)磁鐵塊間通過(guò)注入非導(dǎo)磁材料填充以實(shí)現(xiàn)固定。
[0016]優(yōu)選地，所述的長(zhǎng)定子采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，即調(diào)磁鐵塊之間由鐵磁磁橋相互連接，再通過(guò)長(zhǎng)螺栓固定；可簡(jiǎn)化加工安裝的工藝。
[0017]所述的電樞繞組采用端部非重疊的全齒繞組結(jié)構(gòu)或半齒繞組結(jié)構(gòu)，即每個(gè)電樞槽的線圈數(shù)為I?2個(gè)。
[0018]本發(fā)明電機(jī)的短動(dòng)子為雙邊不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，一邊是電樞，另一邊是磁極，兩者都固定于移動(dòng)平臺(tái)上，可驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，但兩者又相互獨(dú)立，分別處于動(dòng)子的不同邊，既實(shí)現(xiàn)了磁通切換式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也有效避免了磁極散熱困難，磁路與電路相互競(jìng)爭(zhēng)的缺點(diǎn)；故本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益技術(shù)效果如下:
[0019](I)本發(fā)明不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)把電樞與磁極分別作為短動(dòng)子的一偵牝從而不僅大大減小了永磁體的用量，而且不影響永磁體的散熱條件，適用于工業(yè)、民用、醫(yī)藥等需要長(zhǎng)行程低速大推力的應(yīng)用場(chǎng)合，如數(shù)控機(jī)床、長(zhǎng)距離物流輸送線等。
[0020](2)本發(fā)明長(zhǎng)定子僅由調(diào)磁鐵塊組成，成本低，易于實(shí)現(xiàn)模塊化。
[0021](3)本發(fā)明電樞與磁極結(jié)構(gòu)與普通永磁直線電機(jī)相同，加工方便，成本低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為現(xiàn)有常見(jiàn)雙邊型永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明電機(jī)的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明電機(jī)的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明電機(jī)的第三種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明電機(jī)的第四種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明電機(jī)的第五種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例一:
[0030]如圖2所示，本實(shí)施例的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，包括長(zhǎng)定子I和短動(dòng)子2，短動(dòng)子2包括電樞21、磁極22、移動(dòng)平臺(tái)23和安裝螺栓24，電樞21包括電樞繞組211和電樞鐵芯212，磁極22包括永磁體221和磁極鐵芯222交替排列組成，相鄰永磁體充磁方向相反，充磁方向與運(yùn)動(dòng)方向一致，電樞21與磁極22都固定在移動(dòng)平臺(tái)上，兩者相對(duì)靜止，都通過(guò)安裝螺栓24固定于移動(dòng)平臺(tái)23下方，且雙邊都與長(zhǎng)定子I保持一定的氣隙長(zhǎng)度。短動(dòng)子電樞槽數(shù)與永磁磁極的極數(shù)相同，位置上永磁體與電樞齒對(duì)齊，長(zhǎng)定子調(diào)磁鐵塊數(shù)與短動(dòng)子電樞槽數(shù)相差I(lǐng)或相差2。
[0031]長(zhǎng)定子I由多個(gè)分離的調(diào)磁鐵塊11組成，放置在整個(gè)行程上，調(diào)磁鐵塊中間部分填充不導(dǎo)磁材料進(jìn)行固定。
[0032]本實(shí)施例采用短動(dòng)子的形式，短動(dòng)子上的永磁體磁鏈，通過(guò)長(zhǎng)定子后，進(jìn)入電樞中，與電樞繞組相交鏈，顯然在短動(dòng)子與長(zhǎng)定子相對(duì)位置不同時(shí)，電樞繞組中交鏈的磁鏈在發(fā)生變化，在電樞繞組中產(chǎn)生接近正弦的反電動(dòng)勢(shì)，因此在電樞繞組中通入三相正弦電壓后，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的三相正弦電流，從而產(chǎn)生電磁推力，推力動(dòng)子實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。
[0033]本實(shí)施例中不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)的工作原理:在短動(dòng)子中電樞齒與永磁體對(duì)齊，當(dāng)電樞齒與長(zhǎng)定子調(diào)磁鐵塊對(duì)齊時(shí)，永磁體磁鏈經(jīng)調(diào)磁鐵塊短路，電樞繞組磁鏈為零；隨著動(dòng)子移動(dòng)，其磁鏈增大，當(dāng)電樞齒中間位置與調(diào)磁鐵塊邊沿對(duì)齊時(shí)，永磁磁鏈經(jīng)過(guò)調(diào)磁鐵塊全部進(jìn)入電樞，與電樞繞組交鏈，達(dá)到最大值；動(dòng)子繼續(xù)移動(dòng)，磁鏈開(kāi)始減小，當(dāng)電樞齒完全移出長(zhǎng)定子調(diào)磁鐵塊時(shí)，電樞齒正好處于兩個(gè)調(diào)磁鐵塊之間，永磁體磁鏈由這兩塊調(diào)磁鐵塊短路，電樞交鏈磁鏈達(dá)到最小值；再隨著動(dòng)子移動(dòng)，磁鏈反方向增加，當(dāng)移動(dòng)再與電樞齒對(duì)齊時(shí)，正好是相反磁性相反的永磁體，永磁體磁鏈達(dá)到最小值，顯然磁鏈?zhǔn)钦?fù)交變的，基本為正弦型，是雙極性磁鏈。
[0034]實(shí)施例二:
[0035]圖3所示了實(shí)施例一的一種變形結(jié)構(gòu)，與圖2的不同之處在于永磁體與電樞的相對(duì)位置不相同，在本實(shí)施結(jié)構(gòu)中永磁體與電樞槽對(duì)齊。
[0036]實(shí)施例三:
[0037]如圖4所示,本實(shí)施例的特點(diǎn)在于:磁極22中永磁體221貼在磁極鐵芯222上,每個(gè)電樞齒下放置兩塊永磁體，緊密排列，極性相反，充磁方向垂直于運(yùn)動(dòng)方向，相鄰永磁體充磁方向相反。
[0038]本實(shí)施例中不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)的工作原理跟實(shí)施例一相同，隨著動(dòng)子位置的變化，電樞繞組中的磁鏈正負(fù)交變，基本為正弦型，是雙極性磁鏈。
[0039]實(shí)施例四:
[0040]圖5所不了實(shí)施例三的一種變形結(jié)構(gòu)，與圖4的不同之處在于永磁體與電樞的相對(duì)位置不相同，在本實(shí)施結(jié)構(gòu)中永磁體與電樞齒(電樞槽)對(duì)齊。
[0041]實(shí)施例五:
[0042]如圖6所示，本實(shí)施例針對(duì)的是長(zhǎng)定子結(jié)構(gòu)，其主要不同點(diǎn)為:長(zhǎng)定子中的調(diào)磁鐵塊采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，即調(diào)磁鐵塊通過(guò)鐵磁磁橋相互連接，再由在調(diào)磁鐵塊中的長(zhǎng)螺栓13來(lái)進(jìn)行確定固定，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化加工工藝，缺點(diǎn)是降低了推力密度。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，包括長(zhǎng)定子和短動(dòng)子；其特征在于: 所述的短動(dòng)子包括設(shè)于移動(dòng)平臺(tái)上且分別位于長(zhǎng)定子兩側(cè)的電樞和磁極，兩者與長(zhǎng)定子之間保有一定的氣隙；所述的電樞為齒狀結(jié)構(gòu)且電樞齒部朝向長(zhǎng)定子，所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)或隱極式結(jié)構(gòu)； 所述的電樞包括電樞鐵芯以及套設(shè)于電樞齒上的電樞繞組； 若所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)，貝1J其由若干磁極鐵芯和若干永磁體呈交替排列組成，且永磁體的充磁方向與短動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)方向一致； 若所述的磁極為隱極式結(jié)構(gòu)，則其由一長(zhǎng)條型的磁極鐵芯以及貼附于磁極鐵芯上且朝向長(zhǎng)定子的若干緊密排列的永磁體組成，且永磁體的充磁方向與短動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)方向垂直； 所述的長(zhǎng)定子由多個(gè)調(diào)磁鐵塊呈直線排列組成；所述的電樞齒數(shù)與調(diào)磁鐵塊的個(gè)數(shù)相差I(lǐng)?2個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:所述的磁極為凸極式結(jié)構(gòu)，則磁極的永磁體個(gè)數(shù)等于電樞齒數(shù)，且每個(gè)永磁體的中心線與對(duì)應(yīng)電樞齒或電樞槽的中心線對(duì)齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:所述的磁極為隱極式結(jié)構(gòu)，則磁極的永磁體個(gè)數(shù)為電樞齒數(shù)的兩倍，且每個(gè)電樞齒和電樞槽的中心線與對(duì)應(yīng)永磁體的中心線對(duì)齊,或每個(gè)電樞齒的中心線與對(duì)應(yīng)兩個(gè)永磁體間的中心線對(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:無(wú)論磁極為凸極式結(jié)構(gòu)或隱極式結(jié)構(gòu)，磁極中的永磁體均為N極和S極交替排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:所述的長(zhǎng)定子采用分離結(jié)構(gòu)即相鄰兩個(gè)調(diào)磁鐵塊間通過(guò)注入非導(dǎo)磁材料填充以實(shí)現(xiàn)固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:所述的長(zhǎng)定子采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，即調(diào)磁鐵塊之間由鐵磁磁橋相互連接，再通過(guò)長(zhǎng)螺栓固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱雙邊型永磁直線同步電機(jī)，其特征在于:所述的電樞繞組采用端部非重疊的全齒繞組結(jié)構(gòu)或半齒繞組結(jié)構(gòu)，即每個(gè)電樞槽的線圈數(shù)為I?2個(gè)。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK104242596SQ201410458966
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】盧琴芬, 諸自強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)