專利名稱：內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，屬于電機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的直線運動多采用旋轉(zhuǎn)電機經(jīng)同步帶、減速齒輪、滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動來實現(xiàn)，由于其復雜的中間傳動機構(gòu)，存在間隙及非線性誤差等，使電機的控制精度受限，并且電機磨損和噪音大?，F(xiàn)在，基于直線電機的直接傳動技術(shù)，使直線運動的實現(xiàn)不必再經(jīng)過復雜的傳動機構(gòu)進行轉(zhuǎn)化，已廣泛應用于機床、電梯等直線運動場合，并且其應用領(lǐng)域正逐漸擴大到生產(chǎn)及生活的各領(lǐng)域。雙邊平板型直線電機因其結(jié)構(gòu)簡單、力能指標較高，而越來越廣的應用在直線運動場合?，F(xiàn)有的表貼永磁體雙邊平板型永磁直線電機結(jié)構(gòu)如圖4所示，永磁體表貼在導磁的鐵心表面，這使相電機的氣隙增大，造成電機的氣隙磁密小，進而使電機的推力密度小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，它解決了現(xiàn)有表貼永磁體雙邊平板型永磁直線電機存在的氣隙磁密小及推力密度小的問題。 本發(fā)明包括初級和次級，次級包括兩個平板形勵磁部件，初級位于次級的兩個平板形勵磁部件的中間，每個平板形勵磁部件的內(nèi)側(cè)表面與初級的一側(cè)外表面之間為氣隙；所述兩個平板形勵磁部件的結(jié)構(gòu)鏡像對稱；
每個平板形勵磁部件由次級鐵心和多個永磁體組成，每個次級鐵心上在氣隙側(cè)設(shè)置多對槽，每個槽內(nèi)有一個永磁體，并且所述永磁體與所在槽緊密配合，每對槽內(nèi)的兩個永磁體及其中間的鐵芯形成一個磁極；
在平板形勵磁部件的縱向截面上，每個槽的截面為平行四邊形，每對槽中的兩個槽的槽底相鄰并形成V型，每對槽中的兩個槽相鄰的兩個邊之間的夾角沒的范圍是
30'《"150.;
每個永磁體的充磁方向與所在槽的平行四邊形截面的斜邊垂直，每個磁極中的兩個永磁體的充磁方向相向或相背，相鄰的兩個磁極的極性相反。
本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明將永磁體內(nèi)嵌在次級鐵心上，提高了氣隙磁密，有利于利用磁阻力矩，進而提高
電機的推力密度；嵌放進次級鐵心上的永磁體的結(jié)構(gòu)使得永磁體有效長度增加，增加了永磁體發(fā)出的磁通的有效面積，同時提高了電機氣隙的磁密，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的小氣隙磁密相比提高了電機的推力；此外，將永磁體改為內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，減小了電機的直軸電抗，增加了電機的最大轉(zhuǎn)矩輸出能力。以上共同作用的結(jié)果，使得電機的最大功率密度得以提高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為次級上一對極下永磁體的充磁方向示意圖；圖3為實施方式六所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有的表貼永磁體雙邊平板型直線電機結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 下面結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式包括初級1和次級2，次級2包括兩個平板形勵磁部件，初級1位于次級2的兩個平板形勵磁部件的中間，每個平板形勵磁部件的內(nèi)側(cè)表面與初級1的一側(cè)外表面之間為氣隙3 ;所述兩個平板形勵磁部件的結(jié)構(gòu)鏡像對稱；
每個平板形勵磁部件由次級鐵心2-1和多個永磁體2-2組成，每個次級鐵心2-1上在氣隙3側(cè)設(shè)置多對槽，每個槽內(nèi)有一個永磁體2-2，并且所述永磁體2-2與所在槽緊密配合，每對槽內(nèi)的兩個永磁體及其中間的鐵芯形成一個磁極；
在平板形勵磁部件的縱向截面上，每個槽的截面為平行四邊形，每對槽中的兩個槽的槽底相鄰并形成V型，每對槽中的兩個槽相鄰的兩個邊之間的夾角沒的范圍是
1《V < < 1 w -
每個永磁體2-2的充磁方向與所在槽的平行四邊形截面的斜邊垂直，每個磁極中的兩個永磁體的充磁方向相向或相背，相鄰的兩個磁極的極性相反。 本發(fā)明電機的初級1為運動部件，兩個平板形勵磁部件分別在初級1的兩側(cè)，與初級1形成兩個獨立的氣隙，永磁體2-2內(nèi)置在次級鐵心2-1上的槽內(nèi)，每個平板形勵磁部件上的一對勵磁磁極由相鄰的四個永磁體2-2及次級鐵心2-1上夾在四個永磁體2-2中間的部分組成。如圖2所示，平板形勵磁部件上形成一個磁極的一對永磁體2-2之間形成夾角fi ， 一個平板形勵磁部件上的一對勵磁磁極由第一永磁體2-2-l、第二永磁體2-2-2、第三永磁體2-2-3和第四永磁體2-2-4提供，這四塊永磁體的充磁方向與電機運動方向的夾角分別為36[T -射2 , 1SO'46 /2 , ISO'-射2 ,射2 ;與此相對的另一個平板形勵磁部件上的一對勵磁磁極由第五永磁體2-2-5、第六永磁體2-2-6、第七永磁體2-2-7和第八永磁體2-2-8提供，這四塊永磁體的充磁方向與電機運動方向的夾角分別為^/2 , 180"--f /2 ,
180"+ W2 , 3 T -#/2 ;所述的兩對勵磁磁極的極性相反，并且每個平板形勵磁部件上相鄰磁極的極性相反。
本實施方式中次級鐵心2-1的材質(zhì)采用導磁材料，永磁體2-2內(nèi)嵌于次級鐵心2-1的槽內(nèi)，永磁體2-2的結(jié)構(gòu)使其發(fā)出磁通的面積有效地增加了，形成了聚磁磁路。同時，較之于現(xiàn)有的表貼式電機，永磁體2-2內(nèi)置在導磁的次級鐵心2-1槽內(nèi)，形成具有凸極效應的電機，有利于充分利用電機的磁阻力矩，提高電機的推力密度和過載能力。
本實施方式中在平板形勵磁部件縱向截面上，每個槽為平行四邊形，此平行四邊形的傾斜角度與使用中電機采用的永磁體厚度、電機轉(zhuǎn)矩波動和機械強度相關(guān)；每個平板形勵磁部件上永磁體2-2所形成的磁極對數(shù)可根據(jù)電機的行程長短來確定。
工作原理
次級鐵心2-1上永磁體2-2組成陣列，在氣隙3中形成N極與S極交錯的磁場形式；而繞組所在的初級1形成的磁場形式依靠于繞組中所通入的電流相序，控制繞組中通入的電流，使得三相繞組在氣隙3中產(chǎn)生N極與S極交錯的磁場形式，并且比永磁體2-2陣列形成的磁場要超前90度電角度，由此，依靠磁極間的吸引力推動初級運動。產(chǎn)生推力有兩種方式，一種為磁極之間的吸引或者排斥力，另一種為由于磁極之間的不對稱而產(chǎn)生的磁阻力。本實施方式是通過增加氣隙磁密，而充分的利用了磁極之間的吸引力；另外內(nèi)嵌式永磁體2-2的結(jié)構(gòu)，使得電機具有較大的直軸和交軸的電抗差異，提高了電機運行時的磁阻力，增加了直線運動的功率密度。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于所述次級鐵心2-1上永磁體的背軛2-1-1的材質(zhì)為非導磁材料。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。 本實施方式在永磁體2-2之間的次級鐵心部分采用導磁材料，永磁體的背軛2-1-1采用非導磁材料，它可以使永磁體2-2漏磁路磁阻增加，從而增加主磁路的磁通量。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一或二的不同之處在于次級鐵心2-1上永磁體的背軛2-1-1上開有多個空氣槽4，每個空氣槽4的位置與次級鐵心2-1上的一對槽的位置相對應，并且每對槽的對稱線與相對應的空氣槽4的中心線重合。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一或二相同。 本實施方式中永磁體的背軛2-l-l上設(shè)置多個空氣槽4，每個空氣槽4通過利用空氣的高磁阻特性來增加每對永磁體2-2之間的漏磁阻，以減小漏磁，使電機的氣隙磁密增加。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式三的不同之處在于每個空氣槽4內(nèi)填充非導磁物質(zhì)。其它組成及連接關(guān)系與實施方式三相同。
在空氣槽4內(nèi)填加非導磁物質(zhì)，能起到減小漏磁的作用，同時非導磁材料能夠增加電機整體的機械強度，使其在大推力作用下不至于解體。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一、二、三或四的不同之處在于所述初級1由初級鐵心1-1和初級繞組1-2組成，初級鐵心1-1的兩側(cè)分別設(shè)置多個初級齒1-1-1，多個初級齒1-1-1上按相序纏繞初級繞組1-2。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一、二、三或四相同。 本實施方式中電機的初級l采用齒槽結(jié)構(gòu)，齒槽結(jié)構(gòu)使電機的輸出力大，但同時推力波動也會增大。 具體實施方式
六結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式與實施方式一、二、三或四的不同之處在于初級1由初級鐵心l-l、初級繞組1-2和兩個非導磁套1-3組成，初級繞 組1-2按照相序排列在初級鐵心1-1的兩側(cè)，初級鐵心1-1兩側(cè)的初級繞組1-2分別由一 個非導磁套1-3與初級鐵心1-1配合夾固。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一、二、三或四 相同。 本實施方式中初級1采用非齒槽結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)使電機的輸出力相對初級1采用 齒槽結(jié)構(gòu)的電機輸出力小，但是推力平穩(wěn)。初級1結(jié)構(gòu)需依據(jù)具體使用情況而選定。
非導磁套1-3的選取原則是越薄越好，由于非導磁套l-3通常都是導電的，薄的非 導磁套l-3產(chǎn)生的渦流損耗相對就減少；但是在使用中薄的非導磁套1-3的強度和可加工 性相對較差，因此綜合考慮一般將非導磁套1-3的壁厚選為0. 2mm左右，考慮到加工條件可 以酌情放寬到0. 5mm。
權(quán)利要求
一種內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，它包括初級(1)和次級(2)，其特征在于次級(2)包括兩個平板形勵磁部件，初級(1)位于次級(2)的兩個平板形勵磁部件的中間，每個平板形勵磁部件的內(nèi)側(cè)表面與初級(1)的一側(cè)外表面之間為氣隙(3)；所述兩個平板形勵磁部件的結(jié)構(gòu)鏡像對稱；每個平板形勵磁部件由次級鐵心(2-1)和多個永磁體(2-2)組成，每個次級鐵心(2-1)上在氣隙(3)側(cè)設(shè)置多對槽，每個槽內(nèi)有一個永磁體(2-2)，并且所述永磁體(2-2)與所在槽緊密配合，每對槽內(nèi)的兩個永磁體及其中間的鐵芯形成一個磁極；在平板形勵磁部件的縱向截面上，每個槽的截面為平行四邊形，每對槽中的兩個槽的槽底相鄰并形成V型，每對槽中的兩個槽相鄰的兩個邊之間的夾角 的范圍是；每個永磁體(2-2)的充磁方向與所在槽的平行四邊形截面的斜邊垂直，每個磁極中的兩個永磁體的充磁方向相向或相背，相鄰的兩個磁極的極性相反。dest_path_image002.jpg,dest_path_image004.jpg
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于一個平板形勵磁部件上相鄰兩個磁極中的四個永磁體的充磁方向與所述電機運動方向的夾角依次為<formula>formula see original document page 2</formula>
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于所述次級鐵心(2-l)上永磁體的背軛(2-l-l)的材質(zhì)為非導磁材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于次級鐵心(2-1)上永磁體的背軛(2-1-1)上開有多個空氣槽(4)，每個空氣槽(4)的位置與次級鐵心 (2-1)上的一對槽的位置相對應，并且每對槽的對稱線與相對應的空氣槽(4)的中心線重 合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于每個空氣槽(4)內(nèi)填充非導磁物質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于 所述初級(1)由初級鐵心(1-1)和初級繞組(1-2)組成，初級鐵心(1-1)的兩側(cè)分別設(shè)置多 個初級齒(1-1-1 )，多個初級齒(1-1-1)上按相序纏繞初級繞組(1-2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，其特征在于 初級(1)由初級鐵心(1-1 )、初級繞組(1-2)和兩個非導磁套(1-3)組成，初級繞組(1-2)按 照相序排列在初級鐵心(1-1)的兩側(cè)，初級鐵心(1-1)兩側(cè)的初級繞組(1-2)分別由一個非 導磁套(1-3)與初級鐵心(1-1)配合夾固。
全文摘要
內(nèi)置永磁體雙邊平板型直線電機，屬于電機技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有表貼永磁體雙邊平板型永磁直線電機存在的氣隙磁密小及推力密度小的問題。它的次級包括兩個平板形勵磁部件，初級位于次級的兩個平板形勵磁部件的中間，每個次級鐵心上在氣隙側(cè)設(shè)置多對槽，每個永磁體與所在槽緊密配合，每對槽內(nèi)的兩個永磁體及其中間的鐵芯形成一個磁極；在平板形勵磁部件縱向截面上，每個槽的截面為平行四邊形，每對槽中的兩個槽的槽底相鄰并形成V型，每對槽中的兩個槽相鄰的兩個邊之間的夾角的范圍是；每個永磁體的充磁方向與平行四邊形的斜邊垂直，每個磁極中的兩個永磁體的充磁方向相向或相背，相鄰的兩個磁極的極性相反。本發(fā)明為一種直線電機。
文檔編號H02K41/02GK101741214SQ20101012060
公開日2010年6月16日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者曹繼偉, 李立毅, 潘東華, 馬明娜, 黃旭珍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學