一種平板型直線電機的製作方法
2023-05-28 16:46:36
專利名稱：一種平板型直線電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種伺服電機，尤其涉及一種平板型直線電機。
背景技術：
直線電機主要的結構形式有兩種 一是帶鐵芯的齒槽結構，另一種是無 鐵芯的空心繞組結構。前者由於存在鐵芯開槽產生的齒槽定位力，需要通過 斜槽或斜磁的方式來控制，既無法完全消除齒槽效應，又會削弱有效推力， 且鐵芯與永磁體之間強大的電磁吸力，容易引起支撐結構的變形和應力集 中。後者雖然不存在齒槽效應，但是因為採用了骨架不能導熱，散熱困難， 因此過載能力低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是在於需要提供一種平板型直線電機，克服 現有鐵芯齒槽直線電機散熱較差的缺陷。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種平板型直線電機，包括
初級電樞部件；接入一多相對稱電流；
次級永磁勵磁部件，與所述初級電樞部件磁耦合；
在所述多相對稱電流作用下，所述初級電樞部件形成一與所述次級永磁 勵磁部件的永久磁場交鏈的行波磁場，產生一推力，所述初級電樞部件與所 述次級永磁勵磁部件形成直線相對移動。
優選地，所述初級電樞部件包括
初級磁軛，為導磁材料，所述永久磁場的一部分；
繞組，由空心線圈構成，位於所述初級磁軛的表面；檔塊，用於容納所述繞組，並限制所述繞組受電磁力作用時的移動。
優選地，所述繞組、初級磁軛及檔塊，由導熱膠封裝為一體。
優選地，所述空心線圈通過串聯或並聯的方式，構成多相分布式繞組或 多相集中式繞組。
優選地，所述空心線圈預製成兩端折彎，互相嵌套構成所述多相分布式 繞組。
優選地，所述空心線圈為扁平的空心線圈，構成所述多相集中式繞組。
優選地，通過調整所述初級磁軛沿所述相對運動方向的長度，來抑制推 力波動。
優選地，所述次級永磁勵磁部件確定該直線相對移動的運動方向和行程 範圍。
優選地，所述次級永磁勵磁部件包括
永磁體陣列，由若干勵磁模塊構成， 一個所述勵磁模塊包括極性相反的 兩塊條形永久磁鐵；
次級磁軛，用於固定所述永磁體陣列。
優選地，所述永磁體陣列確定所述直線相對移動的行程範圍。
與現有技術相比，本發明直線型平板電機不僅具有良好的散熱性能，而 且還有平滑的推力和適中的電磁吸力，同時避免了斜槽或斜磁對有效推力的 削弱。
圖1為本發明平板型直線電機一實施例的組成示意圖。
圖2為圖1所示實施例中初級電樞部件20的結構示意圖。
圖3為初級電樞部件20另一種實施方式的結構示意圖。
圖4為圖1所示實施例中次級永磁勵磁部件30的結構示意圖。
圖5為本發明直線型平板電機沿相對移動方向的推力分布示意圖。圖6為本發明直線型平板電機與齒槽電機吸力特性的對比示意圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明 如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解 並據以實施。
圖1為本發明平板型直線電機一實施例的組成示意圖。如圖1所示，本 實施例包括初級電樞部件20和次級永磁勵磁部件30，初級電樞部件20在與 次級永磁勵磁部件30磁耦合後，在多相對稱電流作用下，形成一與次級永 磁勵磁部件30的永久磁場交鏈的行波磁場，產生一推力；在該推力作用下， 該初級電樞部件20與該次級永磁勵磁部件30形成直線相對移動；該次級永 磁勵磁部件30確定該直線相對移動的運動方向和行程範圍。本實施例是短 的初級電樞部件20和長的次級永磁勵磁部件30構成的動圈結構。
初級電樞部件20和次級永磁勵磁部件30可以相對移動，按需要選擇其 中之一為可動部件，另一為固定部件，或者兩者同時為可動部件。當初級電 樞部件20通以多相對稱電流，形成與次級永磁勵磁部件30的永久磁場交鏈 的行波磁場，即產生推力以形成相對移動。模塊化結構的初級電樞部件20， 可以產生不同的推力，而且模塊化結構的次級永磁勵磁部件30也可根據需 要拼接成相對移動所需的行程。由本實施例可知，本發明無槽平板型直線電 機，既有空心繞組直線電機平滑的推力特性，又有鐵芯齒槽直線電機的磁力 預載。
圖2為上述初級電樞部件20的結構示意圖。如圖2所示，該初級電樞 部件20包括繞組21 、初級磁軛22、兩個第一檔塊23和兩個第二檔塊24組 成。繞組21由空心線圈25構成，通過串聯或並聯的方式構成多相分布式繞 組，安放在初級磁軛22的表面。初級磁軛22為導磁材料，為永久磁場的一 部分，第一檔塊23與第二檔塊24形成一如圖所示的矩形的繞組容納區域， 以容納繞組21並限制繞組21受電磁力作用時的移動。在本實施例中，兩個 第一檔塊23與前述相對移動的方向垂直，兩個第二檔塊24與前述相對移動 的方向平行。本實施例中，繞組21、初級磁軛22、第一檔塊23及第二檔塊24由灌 封膠固定在一起，本實施例中是由導熱膠封裝成一體。不同數量的空心線圈 25所構成的繞組21，與初級磁軛22、第一檔塊23及第二檔塊24構成不同 推力的動子模塊。空心線圈25預製成兩端折彎，互相嵌套形成分布式的繞 組21，以充分利用繞組的迭裝空間。
圖3為上述初級電樞部件20另一種實施方式的結構示意圖。如圖所示， 初級電樞部件20中的繞組27，為採用扁平的空心線圈(也即兩端不折彎) 通過串聯或並聯的方式構成的多相集中式繞組，安放在初級磁軛22的表面。 線圈26緊密排列，構成繞組27後採用導熱膠與初級磁軛22、兩個第一擋塊 23和兩個第二檔塊24封裝成初級電樞部件20。
圖2和圖3中，初級磁軛22沿相對移動方向的長度，也即兩塊第一檔 塊23之間的距離L，在應用時需要調整，以使初級電樞部件20兩端部對初 級電樞部件20產生的推力相互抵消。
圖4為上述次級永磁勵磁部件30的組成示意圖。如圖4所示，該次級 永磁勵磁部件30包含次級磁軛31和若干塊條形永久磁鐵32組合在一構成 的永磁體陣列，該若干塊條形的永久磁鐵32以極性相互交替的方式順序排 列，組合在一起構成該永磁體陣列，如圖所示。極性相互交替的若干條形的 永久磁鐵32，粘接在次級磁軛31上，與次級磁軛32形成一個整體，即為次 級永磁勵磁部件30。兩塊極性相反的永久磁鐵構成一勵磁模塊，若干勵磁模 塊組合而成的永磁體陣列，通過次級磁軛31的固定，形成前述相對移動所 需的行程。
圖5為本發明直線型平板電機，通過調整如圖2和圖3所示的初級磁軛 22沿相對移動方向的長度L後的推力分布示意圖，橫坐標為移動的距離即行 程，縱坐標為推力的相對值。由圖可見，推力波動被完全抑制，具有與空心 繞組直線電機一致的推力特性。
圖6為本發明直線型平板電機與齒槽電機吸力特性的對比示意圖，橫坐 標為移動的距離即行程，縱坐標為吸力的相對值。由圖看見，本發明直線型 平板電機的吸力顯著降低，僅為齒槽電機的8.5%。
本發明中的平板型直線電機，初級電樞部件採用無齒槽光滑電樞，取消齒槽結構，避免由於齒、槽引發的齒槽效應。通過調整初級磁軛的長度來消 除齒槽定位力。繞組與初級磁軛、檔板等用導熱材料封裝，將繞組的發熱傳 遞到導熱性能優良的電機殼體。次級永磁勵磁部件採用直磁永磁陣列，粘接 在次級磁軛上。本發明兼備了鐵芯齒槽直線電機和空心繞組直線電機的優 點，既有平滑的推力和適中的電磁吸力，又有良好的散熱性能，同時避免了 斜槽或斜磁對有效推力的削弱。
雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本 發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內 的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的 形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護範圍，仍須以所 附的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1、一種平板型直線電機，其特徵在於，包括初級電樞部件；接入一多相對稱電流；次級永磁勵磁部件，與所述初級電樞部件磁耦合；在所述多相對稱電流作用下，所述初級電樞部件形成一與所述次級永磁勵磁部件的永久磁場交鏈的行波磁場，產生一推力，所述初級電樞部件與所述次級永磁勵磁部件形成直線相對移動。
2、 如權利要求l所述的電機，其特徵在於，所述初級電樞部件包括 初級磁軛，為導磁材料，所述永久磁場的一部分；繞組，由空心線圈構成，位於所述初級磁軛的表面；檔塊，用於容納所述繞組，並限制所述繞組受電磁力作用時的移動。
3、 如權利要求2所述的電機，其特徵在於，所述繞組、初級磁軛及檔 塊，由導熱膠封裝為一體。
4、 如權利要求2所述的電機，其特徵在於，所述空心線圈通過串聯或 並聯的方式，構成多相分布式繞組或多相集中式繞組。
5、 如權利要求4所述的電機，其特徵在於，所述空心線圈預製成兩端 折彎，互相嵌套構成所述多相分布式繞組。
6、 如權利要求4所述的電機，其特徵在於，所述空心線圈為扁平的空 心線圈，構成所述多相集中式繞組。
7、 如權利要求2所述的電機，其1f徵在於，通過調整所述初級磁軛沿 所述相對運動方向的長度，來抑制推力波動。
8、 如權利要求1所述的電機，其特徵在於，所述次級永磁勵磁部件確 定該直線相對移動的運動方向和行程範圍。
9、 如權利要求8所述的電機，其特徵在於，所述次級永磁勵磁部件包括永磁體陣列，由若干勵磁模塊構成， 一個所述勵磁模塊包括極性相反的 兩塊條形永久磁鐵；次級磁軛，用於固定所述永磁體陣列。
10、如權利要求9所述的電機，其特徵在於，所述永磁體陣列確定所述 直線相對移動的行程範圍。
全文摘要
本發明公開了一種平板型直線電機，屬於一種伺服電機。該直線電機包括初級電樞部件；接入一多相對稱電流；次級永磁勵磁部件，與所述初級電樞部件磁耦合；在所述多相對稱電流作用下，所述初級電樞部件形成一與所述次級永磁勵磁部件的永久磁場交鏈的行波磁場，產生一推力，所述初級電樞部件與所述次級永磁勵磁部件形成直線相對移動。本發明直線型平板電機具有良好的散熱性能，而且還有平滑的推力和適中的電磁吸力，同時避免了斜槽或斜磁對有效推力的削弱。
文檔編號H02K41/02GK101527494SQ20091013572
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月27日 優先權日2009年4月27日
發明者虹 吳, 周爾清, 姚萬軍 申請人:青島同日電機有限公司