本發(fā)明涉及一種直線(xiàn)電機(jī)，尤其涉及一種磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)。

背景技術(shù)：

直線(xiàn)直驅(qū)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)省去了復(fù)雜的機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，響應(yīng)速度快和控制精度高，在航空、航天等軍事工業(yè)及民用工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的需求和應(yīng)用。而作為直線(xiàn)直驅(qū)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，直線(xiàn)電機(jī)一直以來(lái)都是直線(xiàn)直驅(qū)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的首選電驅(qū)動(dòng)方案，也是解決上述問(wèn)題的有效手段。基于磁場(chǎng)調(diào)制式的直線(xiàn)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊、高功率密度和高效率等優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展，但是其相與相之間磁場(chǎng)存在耦合，容錯(cuò)性能降低，為此提出一種磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)，各相之間相互解耦，便于獨(dú)立控制，且易于設(shè)計(jì)成多相結(jié)構(gòu)，在多相運(yùn)行時(shí)即使缺少一相也能正常工作，容錯(cuò)性能好，提高了電機(jī)的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明針對(duì)磁場(chǎng)調(diào)制式電機(jī)研究現(xiàn)狀提出一種磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)，包括：初級(jí)和次級(jí)；其中，兩個(gè)次級(jí)由硅鋼片疊制而成，呈“c”型形狀、鏡像設(shè)置，“c”型形狀的內(nèi)側(cè)三面等距分布著次級(jí)槽和次級(jí)齒，所述初級(jí)與所述次級(jí)之間存在三面氣隙；所述初級(jí)包括兩個(gè)相同的初級(jí)鐵心以及連接兩個(gè)初級(jí)鐵心的連接梁，所述初級(jí)鐵心的上面、下面以及和連接梁反向的面均設(shè)有等距分布的、相同的凸極齒，且三個(gè)面上的所述凸極齒的排列方式相同；凸極齒上繞有電樞繞組；三相初級(jí)上分別繞有三相電樞繞組；其中，相鄰的電樞繞組首尾相連，且上面的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相反，和連接梁反向的面上的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相同，三個(gè)面上的凸極齒的電樞繞組相互串聯(lián)形成一相繞組；同一個(gè)初級(jí)上的電樞繞組構(gòu)成一相，三個(gè)初級(jí)上的電樞繞組構(gòu)成三相電機(jī)，三相通互差120°的電流，每個(gè)凸極齒靠近氣隙端設(shè)有永磁體。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)還包括容錯(cuò)齒，所述容錯(cuò)齒設(shè)于相鄰的凸極齒之間，所述容錯(cuò)齒的齒寬比凸極齒的寬度窄，高度比凸極齒的高度高；所述容錯(cuò)齒靠近氣隙端與所述永磁體靠近氣隙端在同一條水平線(xiàn)上。

優(yōu)選地，所述永磁體ns極交替排列，充磁方式為法向充磁。

優(yōu)選地，次級(jí)齒靠近氣隙側(cè)的齒寬與靠近槽部的齒寬比設(shè)置在0.5～0.8之間，次級(jí)齒靠近氣隙側(cè)的齒寬與相鄰次級(jí)齒的齒距比設(shè)置在0.3～0.6之間。

對(duì)于無(wú)容錯(cuò)齒的電機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)磁力線(xiàn)從初級(jí)凸極上的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過(guò)凸極齒匯合，上下凸極鐵心內(nèi)的磁力線(xiàn)聚合后經(jīng)過(guò)中間凸極鐵心，進(jìn)入中間凸極上的永磁體s極，穿過(guò)中間氣隙、次級(jí)、上、下氣隙回到起始凸極上的永磁體s極，形成兩個(gè)主磁通回路a和b，其磁力線(xiàn)所在平面與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相垂直，電機(jī)主磁場(chǎng)為橫向磁場(chǎng)。

對(duì)于有容錯(cuò)齒的電機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)磁力線(xiàn)從初級(jí)凸極齒上的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過(guò)凸極齒匯合，經(jīng)過(guò)相鄰的容錯(cuò)齒進(jìn)入氣隙，穿過(guò)次級(jí)齒，經(jīng)過(guò)次級(jí)槽、次級(jí)齒，穿過(guò)氣隙進(jìn)入永磁體的s極，從而形成一個(gè)完整的磁回路a’，磁回路b’與磁回路a’方向相反，磁力線(xiàn)所在平面與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相平行，電機(jī)主磁場(chǎng)為徑向磁場(chǎng)。

優(yōu)選地，所述凸極齒的寬度大于等于所述凸極齒間的槽距。

優(yōu)選地，所述凸極齒的高度小于所述初級(jí)鐵心的高度。

優(yōu)選地，所述初級(jí)鐵心三面與“c”型形狀的次級(jí)三面有等距離氣隙。

優(yōu)選地，所述連接梁為不導(dǎo)磁材料。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，次級(jí)上不需要繞有電樞繞組，制作工藝簡(jiǎn)單；初級(jí)上均勻獨(dú)立分布的凸極齒與外次級(jí)相互結(jié)合作用，可以使得定位力得到有效減少；電機(jī)在凸極齒之間設(shè)有容錯(cuò)齒，容錯(cuò)齒為電樞繞組和永磁體提供磁回路，提高其容錯(cuò)性能；次級(jí)三面都可以得到利用；三相獨(dú)立，每相皆可以單獨(dú)控制，因此運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)節(jié)既簡(jiǎn)單又高效；磁通回路的調(diào)節(jié)使得有用的諧波得到很大程度的提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的初級(jí)示意圖；

圖3為本發(fā)明無(wú)容錯(cuò)齒時(shí)的磁力線(xiàn)走向示意圖；

圖4為本發(fā)明有容錯(cuò)齒時(shí)的磁力線(xiàn)走向示意圖；

圖5a～5c為本發(fā)明的永磁體充磁方式示意圖；

在附圖中，各標(biāo)號(hào)所表示的部件名稱(chēng)列表如下：

1——次級(jí)槽；2——次級(jí)齒；3——容錯(cuò)齒；4——凸極齒；5——電樞繞組；6——永磁體；7——初級(jí)鐵心；8——連接梁。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

請(qǐng)先參照?qǐng)D1所示，其為本發(fā)明的磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述直線(xiàn)電機(jī)包括：初級(jí)和次級(jí)；兩個(gè)次級(jí)由硅鋼片疊制而成，呈“c”型形狀、鏡像設(shè)置，“c”型形狀的內(nèi)側(cè)三面無(wú)繁瑣的電樞繞組、亦沒(méi)有貼在上面的永磁體，只有簡(jiǎn)單的次級(jí)槽1和次級(jí)齒2等距分布著，所述初級(jí)與所述次級(jí)之間存在三面氣隙；次級(jí)齒靠近氣隙側(cè)的齒寬與靠近槽部的齒寬比設(shè)置在0.5～0.8之間，次級(jí)齒靠近氣隙側(cè)的齒寬與相鄰次級(jí)齒的齒距比設(shè)置在0.3～0.6之間。

請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合參照?qǐng)D2所示，其為本發(fā)明的初級(jí)示意圖；所述初級(jí)包括兩個(gè)相同的初級(jí)鐵心7以及連接兩個(gè)初級(jí)鐵心7的連接梁8，所述初級(jí)鐵心7的上面、下面以及和連接梁反向的面均設(shè)有等距分布的、相同的凸極齒4，且三個(gè)面上的所述凸極齒4的排列方式相同，凸極齒4的高度小于初級(jí)鐵心7的高度，由此可保證橫向主磁通最大漏磁通最?。煌箻O齒4的寬度大于等于凸極齒間的槽距；凸極齒上繞有電樞繞組5；三相初級(jí)上分別繞有三相電樞繞組；其中，相鄰的電樞繞組首尾相連，且上面的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相反，和連接梁反向的面上的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相同，三個(gè)面上的凸極齒的電樞繞組相互串聯(lián)，同一個(gè)初級(jí)上的電樞繞組串聯(lián)形成一相繞組；對(duì)于三相電機(jī)來(lái)說(shuō)三相初級(jí)上的電樞繞組通不同的電流，同一個(gè)初級(jí)上的電樞繞組通同樣的電流，每個(gè)凸極齒靠近氣隙端設(shè)有釹鐵硼材質(zhì)的永磁體6。

優(yōu)選地，初級(jí)鐵心三面與“c”型形狀的次級(jí)三面有等距離氣隙；所述連接梁為不導(dǎo)磁材料。

優(yōu)選地，永磁體ns極交替排列，采用釹鐵硼材質(zhì)的材料。

優(yōu)選地，在相鄰的凸極齒之間設(shè)置容錯(cuò)齒3，容錯(cuò)齒和凸極齒的區(qū)別主要在于：容錯(cuò)齒不繞電樞繞組。所述容錯(cuò)齒3的齒寬比凸極齒的寬度窄，高度比凸極齒的高度高；容錯(cuò)齒靠近氣隙端與永磁體靠近氣隙端在同一條水平線(xiàn)上；容錯(cuò)齒為永磁體和電樞繞組提供磁回路，提高磁通密度，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)容錯(cuò)齒進(jìn)入氣隙，從氣隙進(jìn)入次級(jí)形成完整回路，結(jié)合次級(jí)上次級(jí)齒的調(diào)制作用，有效提升諧波與氣隙磁密度，進(jìn)而增大電磁推力。

請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，其為本發(fā)明無(wú)容錯(cuò)齒時(shí)的磁力線(xiàn)走向示意圖；電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)磁力線(xiàn)從初級(jí)凸極上的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過(guò)凸極齒匯合，上下凸極鐵心內(nèi)的磁力線(xiàn)聚合后經(jīng)過(guò)中間凸極鐵心，進(jìn)入中間凸極上的永磁體s極，穿過(guò)中間氣隙、次級(jí)、上、下氣隙回到起始凸極上的永磁體s極，形成兩個(gè)主磁通回路a和b，其磁力線(xiàn)所在平面與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相垂直，即電機(jī)主磁場(chǎng)為橫向磁場(chǎng)。

請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，其為本發(fā)明有容錯(cuò)齒時(shí)的磁力線(xiàn)走向示意圖；對(duì)于磁回路a’來(lái)說(shuō)，電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)磁力線(xiàn)從初級(jí)凸極齒上的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過(guò)凸極齒匯合，經(jīng)過(guò)相鄰的容錯(cuò)齒進(jìn)入氣隙，穿過(guò)次級(jí)齒，經(jīng)過(guò)次級(jí)槽、次級(jí)齒，穿過(guò)氣隙進(jìn)入永磁體的s極，從而形成一個(gè)完整的磁回路。磁回路b’與磁回路a’方向相反，其磁力線(xiàn)所在平面與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相平行，即電機(jī)主磁場(chǎng)為徑向磁場(chǎng)。

具體地，圖5a～5c為本發(fā)明的永磁體充磁方式示意圖；其中，圖5a為電機(jī)上部分永磁體法向充磁方式示意圖，圖5b為電機(jī)中間部分逆時(shí)針向上旋轉(zhuǎn)永磁體法向充磁方式示意圖，圖5c為電機(jī)下部分永磁體法向充磁方式示意圖。

在本發(fā)明的磁場(chǎng)調(diào)制式直線(xiàn)電機(jī)中，初級(jí)鐵心7凸極齒4上的電樞繞組5以及永磁體6產(chǎn)生的磁力線(xiàn)進(jìn)入次級(jí)與初級(jí)之間的氣隙形成完整磁力線(xiàn)回路，對(duì)于同一個(gè)初級(jí)上的兩個(gè)初級(jí)鐵心7的凸極齒4上繞有相同的電樞繞組5形成三相電機(jī)中的一相；電樞繞組5通電之后產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體6上產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用使電機(jī)在預(yù)期的方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變電樞繞組電流可以輕易改變電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向，控制簡(jiǎn)單。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。