[发明专利]一种不对称双边型永磁直线同步电机

说明书

技术领域

本发明属于同步电机技术领域，具体涉及一种不对称双边型永磁直线同步电机。

背景技术

永磁直线同步电动机兼具永磁电机和直线电机的优势，将电能直接转换成直线运动机械能，不需要中间连动部分，不受离心力影响，具有结构简单、重量轻、体积小、高速高精度、高效率、大推力等显著优点，在高速数控机床、半导体加工、垂直升降输送系统，高速地面运输系统等领域得到广泛应用。双边型结构永磁直线同步电动机可以看成两个单边型结构永磁直线同步电动机背靠背而成，其推力是单边型结构的一倍，而体积重量相对于两个单边的永磁直线同步电机可明显减少，并且基本不存在法向吸力；一种典型的双边型永磁直线同步电机结构如图1所示。

永磁直线同步电动机的工作原理如下所述：当电枢绕组通入交流电时，便在气隙中产生电枢磁场。同时，磁极永磁体产生励磁磁场。所述电枢磁场与永磁体励磁磁场合成构成气隙磁场。起动时拖动磁极或电枢，电枢行波磁场和永磁体励磁磁场相对静止，从而电枢绕组中的电流在所述气隙磁场的作用下产生电磁推力。如果电枢固定，则磁极在推力作用下牵入同步做直线运动；反之，则电枢牵入同步做直线运动。

永磁直线同步电动机推广应用的制约在于成本，因为不管是采用长电枢，还是长磁极的结构，整体成本都很高。为了降低成本，现有办法是采用开关磁链永磁直线同步电机，把永磁体放置在电枢上，其永磁体用量较小，电枢长度也不长，成本大大降低，但也带来新的问题：一方面是永磁体被线圈包围，散热条件太差；另一方面槽面积与永磁体互相制约，推力密度受到了限制，电枢由多个分立部件构成，加工较困难。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种不对称双边型永磁直线同步电机，既能够使永磁体与电枢相互独立，又能降低永磁体的用量及电枢的长度。

一种不对称双边型永磁直线同步电机，包括长定子和短动子；

所述的短动子包括设于移动平台上且分别位于长定子两侧的电枢和磁极，两者与长定子之间保有一定的气隙；所述的电枢为齿状结构且电枢齿部朝向长定子，所述的磁极为凸极式结构或隐极式结构；

所述的电枢包括电枢铁芯以及套设于电枢齿上的电枢绕组；

若所述的磁极为凸极式结构，则其由若干磁极铁芯和若干永磁体呈交替排列组成，且永磁体的充磁方向与短动子的运动方向一致；

若所述的磁极为隐极式结构，则其由一长条型的磁极铁芯以及贴附于磁极铁芯上且朝向长定子的若干紧密排列的永磁体组成，且永磁体的充磁方向与短动子的运动方向垂直；

所述的长定子由多个调磁铁块呈直线排列组成；所述的电枢齿数与调磁铁块的个数相差1～2个。

所述的磁极为凸极式结构，则磁极的永磁体个数等于电枢齿数，且每个永磁体的中心线与对应电枢齿或电枢槽的中心线对齐。

所述的磁极为隐极式结构，则磁极的永磁体个数为电枢齿数的两倍，且每个电枢齿和电枢槽的中心线与对应永磁体的中心线对齐，或每个电枢齿的中心线与对应两个永磁体间的中心线对齐。

无论磁极为凸极式结构或隐极式结构，磁极中的永磁体均为N极和S极交替排列。

所述的长定子采用分离结构即相邻两个调磁铁块间通过注入非导磁材料填充以实现固定。

优选地，所述的长定子采用连续结构，即调磁铁块之间由铁磁磁桥相互连接，再通过长螺栓固定；可简化加工安装的工艺。

所述的电枢绕组采用端部非重叠的全齿绕组结构或半齿绕组结构，即每个电枢槽的线圈数为1～2个。

本发明电机的短动子为双边不对称结构，一边是电枢，另一边是磁极，两者都固定于移动平台上，可驱动移动平台实现直线运动，但两者又相互独立，分别处于动子的不同边，既实现了磁通切换式结构的优点，也有效避免了磁极散热困难，磁路与电路相互竞争的缺点；故本发明相对现有技术的有益技术效果如下：

(1)本发明不对称双边型永磁直线同步电机把电枢与磁极分别作为短动子的一侧，从而不仅大大减小了永磁体的用量，而且不影响永磁体的散热条件，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，如数控机床、长距离物流输送线等。

(2)本发明长定子仅由调磁铁块组成，成本低，易于实现模块化。

(3)本发明电枢与磁极结构与普通永磁直线电机相同，加工方便，成本低。

附图说明

图1为现有常见双边型永磁直线同步电动机的结构示意图。

图2为本发明电机的第一种实施结构示意图。

图3为本发明电机的第二种实施结构示意图。

图4为本发明电机的第三种实施结构示意图。