[发明专利]一种平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及永磁直线电机领域，具体涉及平面型横向磁通永磁直线电机。

背景技术

轴向磁通结构与横向磁通结构相比，其缺点是边端效应大、推力密度低。传统平面型永磁直线电机基本都是轴向磁通结构，为了克服上述缺点，需要采用平面型横向磁通结构，目前检索到的该种结构电机动子(由郑萍等人的中国专利ZL200610150838.4所公开)为短电枢，定子为长磁极，磁极长度等于行程加上短电枢长度，行程越长，磁极就越长，因此系统存在永磁体用量大、成本高、隔磁范围广的缺点，在工业、民用、医药等需要长行程低速大推力的应用场合不适用。

发明内容

本发明解决了现有技术中永磁体用量大、成本高的问题，提供了一种平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机，其成本更低，结构更简单，广泛适用于工业、民用、医药等需要长行程低速大推力的应用场合。

一种平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机，包括动子和定子，其中，所述的动子由非导磁底板、设置在非导磁底板上的若干组拼装E型铁芯、以及分别绕置在每组拼装E型铁芯槽内的电枢绕组构成；所述的拼装E型铁芯包括若干个E型导磁模块，且相邻的两个E型导磁模块之间夹有E型隔磁模块，所述的E型导磁模块由两个倒置的U型铁芯中间夹置永磁体构成，相邻的两个E型导磁模块的永磁体充磁方向相反，且均位于磁通平面并与运动方向垂直；所述的定子朝向动子一面带有与拼装E型铁芯相应的若干组定子齿。

所述的定子齿中，每组沿动子行进方向分为若干个循环结构，每个循环结构分为四排，依次为：

第1排为位置与第一E型导磁模块爪面相应的两个定子齿；

第2排为位置与第一E型隔磁模块中间爪面相应的定子齿；

第3排为位置与第二E型导磁模块爪面相应的两个定子齿；

第4排为位置与第二E型隔磁模块中间爪面相应的定子齿；

其中第一E型导磁模块、第一E型隔磁模块、第二E型导磁模块和第二E型隔磁模块依次相邻，

第1排和第3排的定子齿分别对应第一E型导磁模块和第二E型导磁模块中U型铁芯的不同侧爪面。

所述的若干组定子齿为两组定子齿时，每组沿动子行进方向依次错开极距的1/2倍距离，即，每组分别前进或后退极距的1/2倍距离；所述的若干组定子齿为m组定子齿，且m≥3时，每组沿动子行进方向依次错开极距的2/m倍距离，即，每组分别前进或后退极距的2/m倍距离。

所述的E型导磁模块与E型隔磁模块的长度相等，其值为极距的一半。

所述的定子的长度模块化，实际使用时根据行程要求，选择不同长度的标准模块拼接而成。

本发明中，所述的拼装E型铁芯的组数和电枢绕组的个数，与电机相数相同。所述的E型隔磁模块采用非导磁材料。所述的绕置在每组拼装E型铁芯槽内的电枢绕组均只有一个绕组，可以仅为一个大线圈，结构十分简单。

本发明中，电枢绕组和永磁体都位于短动子部分，其主磁通所在的平面与动子运动方向垂直，每相绕组磁路与电路都独立，容错性好。

本发明中，定子上没有永磁体，定子的长度取决于实际行程，可由不同长度的标准模块拼接成需要的行程定子。定子可由硅钢片叠压而成。

安装时，所述的定子齿的端面与动子拼装E型模块爪面之间的最小气隙长度为g，g＝0.8-2.0mm。

本发明的工作原理：本发明的平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机，动子电枢采用若干组拼装E型铁芯，放置若干个电枢绕组，永磁体夹在动子E型导磁模块中间齿部分，极性交替变换，当动子位置变化时，电枢线圈匝链的永磁磁链发生相应的变化，从而实现了磁通幅值和极性的变化，在线圈中感应产生反电势，因此只要在线圈中馈入合适的电流，即可驱动动子运动。

本发明的平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机，具有动子短、定子长的特点，其永磁体放置在在运动的短电枢部分，动子运动方向与主磁通所在的平面垂直，定子部分仅是开齿槽的铁芯，其永磁体用量小、成本低。

与现有的开关磁链永磁直线电机相比，本电机不是传统轴向磁通结构，而是横向磁通结构，每相磁路独立，每相绕组仅为一个大线圈。

与现有文献中的横向磁通直线电机相比，其突出优点也是永磁体用量减少，行程越长，其优点越突出。该电机可广泛地应用于相类似的长行程直线电机运动设备中。

本发明的平面型横向磁通式开关磁链永磁直线电机，其永磁体用量少，推力密度高，容错性好，结构模块化，因此具有结构简单、成本低、推力密度高等优点，是直接驱动直线电机的优选方案，适用于工业、民用、医药等需要长行程低速大推力的应用场合，尤其适用于机床、半导休体加工、工业输送等长距离直线运动场合。