一種多齒結構的開關磁鏈直線電動的製造方法
2023-12-08 21:45:31
一種多齒結構的開關磁鏈直線電動的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種多齒結構的開關磁鏈直線同步電動機，包括動子和定子，動子包括多個鐵芯模塊、三相繞組和永磁體；動子在與定子的配合面上設有多個齒，定子上設有與動子配合的多個齒槽。U型鐵芯模塊的兩個U型邊構成動子的大齒，大齒的端部具有兩個或兩個以上的小齒。相鄰鐵芯模塊之間夾置永磁體，相鄰永磁體的充磁方向相反。本實用新型的永磁體和三相繞組都置於長度較短的動子一側，定子僅由矽鋼片疊壓製成，製作成本低，加工實施方便，長行程時有極大優勢；在動子一側採用多齒結構，比單齒結構至少節省一半永磁體用量，大幅降低成本，同時減小因齒槽離引起的推力波動，提高出力質量，在動子兩端設置對稱的多齒形輔助齒，進一步減小推力波動。
【專利說明】一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及開關磁鏈式直線電動機。
【背景技術】
[0002]電動機是很多運動系統中的驅動部件，選用合適的電動機能夠優化運動系統的性能、降低成本。在旋轉運動的場合，一般選用旋轉型的電動機。在直線運動的場合，如果仍然採用旋轉電動機來提供動力，由於運動形式的差別，需要一些把旋轉運動轉變成直線運動的傳動裝置如滾珠絲槓等。這些傳動裝置的引入會使系統體積增大，結構複雜，震動、噪音增加，系統可靠性降低。從運動控制來看還會使系統響應變慢、惰性增加等。
[0003]直接採用直線電動機可以克服上述諸多困難，而且直線電動機由於沒有離心力的約束，其加速度和速度都可以比旋轉電機做的更高，可以使系統具有更快的速度和響應。特別是永磁同步直線電動機，以其高效、高單位體積出力和高定位能力成為高性能直線驅動的首選。但是常規永磁同步直線電動機的繞組和永磁體分別在動子或者定子上，當行程比較長時如用於工廠內的運輸線、或者地鐵等時，繞組或者永磁體數量非常巨大，成本非常聞。
[0004]永磁開關磁鏈直線同步電動機，其永磁體和線圈繞組均在短動子上，定子僅由矽鋼片疊壓而成。在行程較長時，僅需要延長鋪設矽鋼片定子就可以。成本更高的銅繞組和永磁體僅在動子長度內鋪設就可以，大幅度降低成本。但是這種永磁開關磁鏈直線同步電動機仍有許多不足之處:如與旋轉電動機不同，其動子的端部是開斷的，漏磁非常大；齒槽效應非常明顯；永磁體雖然不要長距離鋪設，但是消耗仍然偏大。這些原因會導致推力波動大、成本較高。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種多齒結構的開關磁鏈直線同步電動機，大幅度提高永磁體的利用率和減小推力波動，能滿足高效、可靠、低成本、高性能直線驅動的需求。
[0006]本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是:一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，包括動子和定子，所述動子包括多個鐵芯模塊、繞制在所述鐵芯模塊上的三相繞組以及設置在所述鐵芯模塊之間的永磁體；所述動子在與定子的配合面上設有多個齒，所述定子上設有與所述動子配合的多個齒槽。
[0007]在採用上述技術方案的同時，本實用新型還可以採用或者組合採用以下進一步的技術方案:所述鐵芯模塊呈倒U型，倒U型鐵芯模塊的兩個U型邊構成所述動子的大齒，大齒的端部具有兩個或兩個以上的小齒。
[0008]所述相鄰兩個鐵芯模塊之間夾置永磁體，所述相鄰兩個永磁體的充磁方向相反。
[0009]三相繞組分別繞制在相鄰兩個鐵芯模塊的U型邊上，所述永磁體被繞在其中。
[0010]所述動子的兩端設有輔助齒，所述輔助齒和與其最接近的大齒構成一個倒U型鐵芯模塊。
[0011]所述三相繞組、三相繞組之間的相鄰U型邊大齒以及相鄰U型邊大齒之間的永磁體構成了一個動力單元組，所述直線電動機的動子包括一個或多個所述的動力單元組。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型的永磁體和三相繞組都置於長度較短的動子一側，定子鐵芯可以僅由矽鋼片疊壓製成，製作成本低，加工實施方便，長行程時具有極大優勢；並且，在動子一側採用多齒結構，比單齒結構至少節省一半的永磁體用量，在大幅降低成本的同時減小因齒槽離引起的推力波動，提高出力質量，在動子兩端設置對稱的多齒形輔助齒，進一步減小推力波動。本實用新型的直線電動機可以用同步電機的控制方式運行，實現位置、速度、出力控制，實現高性能運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的開關磁鏈直線電動機的結構示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的開關磁鏈直線電動機的繞組連接方式示意圖。
【具體實施方式】
[0015]參照附圖1。
[0016]本實用新型的開關磁鏈直線電動機包括動子I和定子2，動子I包括多個鐵芯模塊
9、由A相繞組3、B相繞組4和C相繞組5構成的三相繞組以及永磁體。
[0017]鐵芯模塊9呈倒U型，倒U型鐵芯模塊9的兩個U型邊構成了動子的大齒10，大齒10的端部具有兩個小齒11，由此在動子I與定子2的配合面上形成了多齒，可以根據實際需要來設計小齒的數量，如每個大齒的端部設置3個或4個小齒。
[0018]定子2由齒槽式結構矽鋼片疊壓製成，定子2與動子I的配合面上設有多個與小齒11配合的齒槽。
[0019]相鄰兩個鐵芯模塊9之間夾置永磁體,相鄰兩個永磁體6和7的充磁方向相反,本實施例中，永磁體6為N向充磁永磁體，永磁體7為S向充磁永磁體。
[0020]三相繞組線圈3、4和5分別繞在相鄰兩個大齒10上，並將相鄰兩個大齒10之間的永磁體繞在其內部。三個繞組線圈3、4、5及其分別繞制在其中的3對大齒10、3對大齒10中的永磁體6或7構成一個動力單元組,本實施例中的動子I由這樣兩個動力單元組構成,也可以根據動力輸出的需要增加動力單元組的個數。
[0021]考慮到磁路完整性及抑制推力波動的需要，動子I的兩端對稱地設有輔助齒8，輔助齒8和與其最近的一個大齒10構成一個完整的倒U型鐵芯模塊9。
[0022]本實用新型的繞組連接方式如圖2所示，其中，點畫線表示A相繞組，實線表示B相繞組，虛線表示C相繞組，X、Y、Z分別表示A、B、C三相繞組的輸出。實際運行時，將圖2所示三相繞組與控制電路相連，根據傳感器檢測到的動子與定子相對位置信息，控制電路實行變頻驅動控制。
[0023]上述實施例用於對本實用新型作進一步說明，但並不將本實用新型局限於這些【具體實施方式】。本領域技術人員應該認識到，本實用新型涵蓋了權利要求書範圍內所可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。
【權利要求】
1.一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，包括動子和定子，其特徵在於:所述動子包括多個鐵芯模塊、繞制在所述鐵芯模塊上的三相繞組以及設置在所述鐵芯模塊之間的永磁體；所述動子在與定子的配合面上設有多個齒，所述定子上設有與所述動子配合的多個齒槽。
2.如權利要求1所述的一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，其特徵在於:所述鐵芯模塊呈倒U型，倒U型鐵芯模塊的兩個U型邊構成所述動子的大齒，大齒的端部具有兩個或兩個以上的小齒。
3.如權利要求2所述的一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，其特徵在於:所述相鄰兩個鐵芯模塊之間夾置永磁體，所述相鄰兩個永磁體的充磁方向相反。
4.如權利要求3所述的一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，其特徵在於:三相繞組分別繞制在相鄰兩個鐵芯模塊的U型邊上，所述永磁體被繞在其中。
5.如權利要求4所述的一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，其特徵在於:所述動子的兩端設有輔助齒，所述輔助齒和與其最接近的大齒構成一個倒U型鐵芯模塊。
6.如權利要求4所述的一種多齒結構的開關磁鏈直線電動機，其特徵在於:所述三相繞組、三相繞組之間的相鄰U型邊大齒以及相鄰U型邊大齒之間的永磁體構成了一個動力單元組，所述直線電動機的動子包括一個或多個所述的動力單元組。
【文檔編號】H02K41/03GK203406765SQ201320411521
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月10日 優先權日:2013年7月10日
【發明者】蔡炯炯, 盧琴芬 申請人:蔡炯炯, 盧琴芬