[实用新型]一种容错型横向磁场永磁直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种容错型横向磁场永磁直线电机，属于直线电机技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，在航空航天、军事装备等领域中对直线运动系统提出了越来越高的要求，既要满足结构简单、控制灵活、可靠性高，又要满足高的推力密度比。传统的直线电机实现直线运动的电驱动方案大多是采用旋转电机配合丝杠将旋转运动转换成直线运动的方式，现有的直线电机这种方式由于中间存在着机械环节，因此很容易于发生故障。所以，现有的直线电机还是无法满足航空航天、军事装备等领域中对直线运动系统的使用要求。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种结构简单、易于加工、且具有高可靠性、高推力密度、高效率和良好性能的容错型横向磁场永磁直线电机，以克服现有技术的不足，从而满足航空航天、军事装备等领域中对直线运动系统的直线电机的要求。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型的一种容错型横向磁场永磁直线电机，包括定子和设在定子上的m个动子组件；定子和m个动子组件均采用双凸极结构；每个动子组件上均设有永久磁铁和电枢绕组，电枢绕组和永久磁铁所产生的主磁通所在平面与动子组件的运动方向垂直。

前述容错型横向磁场永磁直线电机中，所述m为相数，当m≥3时，相邻两个动子组件为错开极距τ的2/m倍距离排列。

前述容错型横向磁场永磁直线电机中，所述定子为长条状板型结构，定子与动子组件的接触面设有横向设置的定子凸极。

前述容错型横向磁场永磁直线电机中，所述动子组件包括动子铁芯，动子铁芯为“闩”字型，“闩”字型顶部的横梁之间镶嵌有永久磁铁，“闩”字型的两纵框之间的“一”字型铁芯上缠绕有电枢绕组；设置在电枢绕组两侧的动子铁芯两边上的动子凸极的方向和间距与定子凸极相对应。

前述容错型横向磁场永磁直线电机中，所述动子组件为模块化组件，即每个电枢绕组均为单相绕组，一个动子组件上的电枢绕组与一相交流电源连接。

前述容错型横向磁场永磁直线电机中，所述定子和动子铁芯均由硅钢片叠压而成。

由于采用了上述技术方案，本实用新型集双凸极永磁电机和横向磁场直线电机的优点于一身，具有高可靠性、高推力密度的优点，由于相与相之间实现了电磁解耦，其带故障运行能力较为出色。本实用新型模块化的设计使得直线电机便于采用多相结构。因此，本实用新型与现有技术相比，本实用新型不仅具有可靠性高、推力密度高、效率高的优点，而且还具有结构简单、易于加工的优点。本实用新型可用于对系统的可靠运行有较高要求的领域，特别是对连续运行有严格要求的航空航天、军事装备等应用场合。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是动子铁芯的立体示意图；

图3是动子铁芯的平面示意图。

附图中的标记为：1-定子、2-永久磁铁、3-电枢绕组、4-定子凸极、5-动子铁芯、6-“一”字型铁芯、7-动子凸极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。但不作为对本实用新型的任何限制依据。

本实用新型的实施例：本实用新型的一种容错型横向磁场永磁直线电机的结构示意图如图1所示，该直线电机包括定子1和设在定子1上的m个动子组件；定子1和m个动子组件均采用双凸极结构；每个动子组件上均设有永久磁铁2和电枢绕组3，电枢绕组3和永久磁铁2所产生的主磁通所在平面与动子组件的运动方向垂直。所述m为相数，当m≥3时，相邻两个动子组件为错开极距τ的2/m倍距离排列。所述定子1为长条状板型结构，定子1与动子组件的接触面设有横向设置的定子凸极4。如图2和图3所示，所述动子组件包括动子铁芯5，动子铁芯5为“闩”字型，“闩”字型顶部的横梁之间镶嵌有永久磁铁2，“闩”字型的两纵框之间的“一”字型铁芯6上缠绕有电枢绕组3；设置在电枢绕组3两侧的动子铁芯两边上的动子凸极7的方向和间距与定子凸极4相对应。所述动子组件为模块化组件，即每个电枢绕组3均为单相绕组，一个动子组件上的电枢绕组3与一相交流电源连接。所述定子1和动子铁芯5均由硅钢片叠压而成。

下面对本实用新型的实施过程及原理再进一步说明如下：

本实用新型的结构原理如图1所示，图1是本实用新型的直线电机为三相结构时的示意图，该直线电机包括定子1和动子组件，定子1为用硅钢片叠压而成的长条状板型结构，定子1与动子组件的接触面设有平行排列的定子凸极4，定子凸极4的方向与定子1的纵向垂直排列（横向排列）。定子1的定子凸极4上设有至少一个动子组件。如图2和图3所示，动子组件包括动子铁芯5，动子铁芯5为用硅钢片叠压而成的“闩”字型结构，“闩”字型顶部的横梁之间镶嵌有永久磁铁2，永久磁铁2的充磁方向如图3中的箭头所示方向。“闩”字型的两纵框之间的“一”字型铁芯6上缠绕有电枢绕组3；电枢绕组所产生的主磁通所在平面与动子组件的运动方向垂直。与动子组件的运动方向垂直。实现了结构隔离和电磁解耦，可提高推力密度，同时可提高直线电机的容错性能，提升直线电机带故障运行能力。每个电枢绕组3均为单相绕组，一个动子组件上的电枢绕组3只与一相交流电源连接，形成模块化组件。可以起到相间热隔离和电隔离的作用，且电机绕组端部不交叠起到了物理隔离的作用，从而避免相间短路。设置一个动子组件可以构成单相直线电机，使用3个动子组件可以构成三相直线电机，也可以使用多个构成多相直线电机。当采用3个以上动子组件时，相邻两个动子组件为错开极距τ的2/m倍距离，m为电机的相数，图1为三相直线电机的实例图。每个绕有电枢绕组的动子铁芯5两侧的动子凸极7的方向和间距与定子凸极4相对应（所谓相对应是指定子和动子的凸极大小和间距相同）。定子1和动子组件之间采用双凸极连接结构，所述的双凸极连接结构是定子和转子均为凸极齿槽结构，如图1中标记7所指的位置，由图可见，定子1和动子铁芯5均为凸极齿槽结构。由于永磁体设在运动的动子组件上，所以永磁体的用量较小，可降低制造成本。定子铁芯和动子铁芯采用硅钢片叠压而成，相比传统横向磁场电机采用的粉末软磁复合材料，既简化了电机的加工和装配，又节约了成本。