[发明专利]一种动铁式永磁直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线电机，特别涉及一种动铁式永磁直线电机技术领域。

背景技术

动铁式永磁直线电机可被广泛地应用在精密机械制造、航天、微电子等高定位精度需求的场合。为满足长行程运动需求，动铁式直线电机的动子永磁阵列沿运动方向长度小于定子线圈阵列长度，有限长永磁阵列的端部将产生磁场端部效应，进而影响电机的推力和悬浮力大小与周期。

中国专利文献(公开号为CN1885692A)公开的“内置式永磁直线电机”，在次级动子铁心内部安置Halbach永磁体，永磁体固定良好，对永磁体的机械强度要求相对较低，容易实现弱磁控制。其充磁方向为顺时针方向以90度间隔转动，使永磁体的一侧磁场加强，另外一侧磁场减弱，但这种永磁阵列漏磁明显，需要铁心作为磁轭来抑制弱侧的漏磁，同时端部磁场有明显畸变，端部效应难以忽略。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种动铁式永磁直线电机，其能产生较强的悬浮力和推进力，并具有较小的漏磁和端部效应，无需次级铁心。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的一种动铁式永磁直线电机，含有初级绕组和次级永磁阵列，初级绕组缠绕在初级铁心上，构成A相、B相和C相绕组，次级永磁阵列安装于动子平台上，初级铁心与永磁体之间为气隙，其特征在于：所述次级永磁阵列由若干个永磁体组拼接而成，每个永磁体组包括n个充磁方向不同的永磁体，其中n大于等于2；永磁体组中各永磁体的充磁方向沿阵列方向呈类正弦变化，每个永磁体均为长方体，尺寸大小一致；所有永磁体沿x轴方向紧密排列，不同永磁体组中永磁体的数量一致；在空间直角坐标系O-xyz中，每块永磁体的三个方向的棱分别平行于x轴、y轴和z轴，以x轴正方向为基准，取顺时针方向为正，沿x轴正方向第i块永磁体的充磁方向与x轴正方向的夹角为θ_i，i＝1,2,……,n，夹角θ_i满足：当θ_i<90°时，θ_i＝-θ_n-i+1；当θ_i>90°时，θ_i-180°＝180°-θ_n-i+1；对于相邻两个所述永磁体组，其对应位置的永磁体的充磁方向相差180°。

优选的，所述的一种动铁式永磁直线电机的永磁体组中，每个永磁体的充磁方向均平行于xOz平面，夹角θ_i满足：-90°≤θ₁<0°且0°<θ_n≤90°，或90°≤θ₁<180°且180°<θ_n≤270°，θ_i随i的增大而增大。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：本发明的永磁阵列有利于将尽量多的磁感线聚集在有效磁通路径中，其能产生较强的悬浮力和推进力，并具有较小的漏磁和端部效应，有效提高了磁能利用率；无需次级铁心作为磁轭，有效减轻动子质量。

附图说明

图1是本发明动铁式永磁直线电机的结构示意图。

图2是永磁阵列的立体图。

图3是永磁阵列的主视图。

图4是图2和图3中永磁体组的磁感应强度分布图。

图中：1-动子平台；2-永磁体；3-初级绕组；4-初级铁心；5-气隙；6-次级永磁阵列；7-永磁体组。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明所述的一种动铁式永磁直线电机，含有初级绕组3和次级永磁阵列6，初级绕组3缠绕在初级铁心4上，按照A、B、C、A’、B’、C’顺序分布，其中线圈A和A’构成A相绕组，线圈B和B’构成B相绕组，线圈C和C’构成C相绕组。三相绕组采用铜材料制成，三相绕组中通以三相电流，时序相差120°，绕组通电时产生一个行波磁场。次级永磁阵列6安装于动子平台上1，动子平台1可采用非导磁材料，如铝合金，这样不仅能减轻动子质量，还有利于减少两端永磁体2侧面的漏磁。初级铁心与永磁体之间为气隙5。