交錯連續極永磁同步直線電機的製作方法

2023-05-18 08:18:46

本發明涉及交錯連續極永磁同步直線電機，屬於永磁同步直線電機技術領域。

背景技術：

直線電機省去了中間轉換機構，將電能直接轉化為直線運動的機械能，直接產生推力，具有大行程、高精度、高速度等突出優點，成為構成直接驅動直線伺服系統的首選電機類型。隨著稀土永磁材料的發展應用，永磁同步直線電機相比電磁式的電機具有更小的體積和質量。由於其體積小、重量輕和高效節能等一系列優點，永磁同步直線電機的應用領域正逐漸擴大到生產和生活的各個領域。但是稀土永磁體價格較貴，使得電機的成本增加，為了提高永磁同步直線電機的經濟實用性，需要提高永磁體的利用率，以儘量少的永磁體獲得儘量大的推力。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供交錯連續極永磁同步直線電機，解決了現有永磁同步直線電機因稀土永磁體價格較貴導致電機成本增加的問題，提高了永磁體的利用率和電機的經濟實用性。

本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：

交錯連續極永磁同步直線電機，所述電機為單邊電機，包括初級、次級以及初級和次級之間形成的氣隙；所述初級包括多齒初級鐵芯和初級電樞繞組，初級電樞繞組採用單層結構集中繞制在初級鐵芯上，所述次級包括次級背軛鐵芯、永磁體-鐵極陣列和隔磁材料；永磁體-鐵極陣列設置於次級背軛鐵芯的上表面，沿橫向分為等長的兩組，兩組中間設置隔磁材料，隔磁材料將次級背軛鐵芯分為兩半，每組鐵極和次級背軛鐵芯一體成型，永磁體-鐵極陣列中永磁體和鐵極交替排列，第一組的極性按照n-鐵極-n依次排列，第二組的極性按照鐵極-s-鐵極依次排列，兩組中的永磁體極性相反位置交錯，電角度相差180度，每組中相鄰永磁體之間的距離為2τ，τ為極距，該電機採用短初級長次級結構，初級作為動子作直線運動。

作為本發明的一種優選方案，所述永磁體和鐵極交替排列後，沿橫向分為等長的三組、四組、五組、……、n組，n為大於2的整數，其中，奇數組永磁體-鐵極陣列的排布方式與第一組相同，偶數組永磁體-鐵極陣列的排布方式與第二組相同，每組之間均設置隔磁材料。

交錯連續極永磁同步直線電機，所述電機為雙邊電機，包括上下兩個初級、中間一個次級以及初級和次級之間形成的兩個氣隙；所述初級包括多齒初級鐵芯和初級電樞繞組，初級電樞繞組採用單層結構集中繞制在初級鐵芯上，所述次級包括次級背軛鐵芯、兩個永磁體-鐵極陣列和隔磁材料；永磁體-鐵極陣列分別設置於次級背軛鐵芯的上、下表面，每個永磁體-鐵極陣列沿橫向分為等長的兩組，兩組中間設置隔磁材料，隔磁材料將次級背軛鐵芯分為兩半，每組鐵極和次級背軛鐵芯一體成型，永磁體-鐵極陣列中永磁體和鐵極交替排列；設置於次級背軛鐵芯上表面的永磁體-鐵極陣列中，第一組的極性按照n-鐵極-n依次排列，第二組的極性按照鐵極-s-鐵極依次排列，兩組中的永磁體極性相反位置交錯，電角度相差180度；設置於次級背軛鐵芯下表面的永磁體-鐵極陣列中，與第一組相對的組的極性按照s-鐵極-s依次排列，與第二組相對的組的極性按照鐵極-n-鐵極依次排列，兩組中的永磁體極性相反位置交錯，電角度相差180度；每組中相鄰永磁體之間的距離為2τ，τ為極距，該電機採用短初級長次級結構，初級作為動子作直線運動。

作為本發明的一種優選方案，所述永磁體和鐵極交替排列後，沿橫向分為等長的三組、四組、五組、……、n組，n為大於2的整數，其中，在次級背軛鐵芯上表面，奇數組永磁體-鐵極陣列的排布方式和第一組相同，偶數組永磁體-鐵極陣列的排布方式和第二組相同，每組之間均設置隔磁材料；在次級背軛鐵芯下表面，奇數組永磁體-鐵極陣列的排布方式和與第一組相對的組相同，偶數組永磁體-鐵極陣列的排布方式和與第二組相對的組相同，每組之間均設置隔磁材料。

作為本發明的一種優選方案，所述上下兩個初級在水平方向錯開預設的距離。

本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1、本發明交錯連續極永磁同步直線電機，使用鐵極代替磁極，與永磁體陣列共同構成磁路，減少了永磁體的用量，提高了永磁體的利用率。

2、本發明交錯連續極永磁同步直線電機，次級背軛鐵芯結構方便永磁體的安裝和固定，簡化了加工工藝。

3、本發明交錯連續極永磁同步直線電機，採用交錯連續極的永磁體-鐵極陣列，可有效減小定位力但保持推力不變，減小推力波動，優化了推力性能。

附圖說明

圖1是本發明單邊交錯連續極永磁同步直線電機示意圖。

圖2是單邊交錯連續極永磁同步直線電機中交錯永磁體陣列示意圖。

圖3是單邊交錯連續極永磁同步直線電機中次級背軛鐵芯和鐵極陣列示意圖。

圖4是單邊交錯連續極永磁同步直線電機中交錯連續極次級結構示意圖。

圖5是多組交錯永磁體陣列示意圖。

圖6是本發明雙邊交錯連續極永磁同步直線電機示意圖。

圖7是雙邊交錯連續極永磁同步直線電機中交錯永磁體陣列示意圖。

圖8是雙邊交錯連續極永磁同步直線電機中次級背軛鐵芯和鐵極陣列示意圖。

圖9是雙邊交錯連續極永磁同步直線電機中交錯連續極次級結構示意圖。

其中，1-1和1-2均為初級鐵芯，2-1和2-2均為初級電樞繞組，3為次級背軛鐵芯，3-1為鐵極，4-1和4-2均為永磁體，5為隔磁材料。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

實施例一

如圖1所示，本發明的交錯連續極永磁同步直線電機，包括初級、次級和氣隙。初級由多齒初級鐵芯1-1和初級電樞繞組2-1組成，每隔一個初級鐵芯上繞制有初級電樞繞組，兩端的初級鐵芯不繞制。次級由次級背軛鐵芯3、永磁體-鐵極陣列和隔磁材料5組成，初級和次級之間存在0.5mm的氣隙。永磁體-鐵極陣列中永磁體4-1、4-2與鐵極3-1交替排列，沿橫向分為等長的兩組，兩組中間設置隔磁材料5，一組的極性按照n-鐵極-n交替排列，另一組極性按照鐵極-s-鐵極交替排列，兩組陣列使用的永磁體極性相反位置交錯，電角度相差180度，即第一組的永磁體對應著第二組的鐵極，第一組的鐵極對應著第二組的永磁體。相鄰次級永磁體之間的距離為2τ，即按照周期為2τ形成陣列。電機採用短初級長次級結構，初級作為動子做直線運動。

如圖2所示，單邊交錯連續極永磁同步直線電機中兩組永磁體陣列極性相反，位置交錯，同一位置產生相反的定位力互相抵消，因此總定位力減小。如圖3所示，單組次級背軛鐵芯與鐵極一體成型，兩組中間用隔磁材料分開。如圖4所示，將圖2嵌入到圖3的凹槽中，每組鐵極與永磁體依次交替排列，鐵極充當相反極性的永磁體，減少永磁體的用量，提高永磁體的利用率。兩組陣列之間設置隔磁材料，減少漏磁。

實施例二

如圖5所示，實施例二與實施例一的初級結構完全相同，區別在於實施例二的次級永磁體-鐵極陣列拓展為多組組合，即由2組拓展為3組、4組、5組、……、n組的組合，其中奇數組的永磁體-鐵極陣列都與第一組排布相同，偶數組的永磁體-鐵極陣列都與第二組排布相同。多組的組合適用於大推力直線電機，有助於減小工藝難度，降低材料成本和提高推力性能。

實施例三

如圖6所示，實施例三與實施例一的初級結構完全相同，區別在於實施例三的次級兩邊可由兩個槽結構完全相同的初級形成雙邊結構，上面的初級由多齒初級鐵芯1-1和初級電樞繞組2-1組成，下面的初級由多齒初級鐵芯1-2和初級電樞繞組2-2組成，次級上下兩個初級錯開一定的距離，採用錯齒結構有效的削弱定位力。次級背軛鐵芯上下表面兩層設置極性相反的永磁體-鐵極陣列。

如圖7所示，為雙邊交錯連續極永磁同步直線電機中交錯永磁體陣列。如圖8所示，單組次級背軛鐵芯與鐵極一體成型，兩組中間用隔磁材料分開。如圖9所示，將圖7嵌入到圖8的凹槽中，每組鐵極與永磁體依次交替排列，鐵極充當相反極性的永磁體，減少永磁體的用量，提高永磁體的利用率。設置隔磁材料，減少漏磁。

以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。