[发明专利]模块化旋转直线磁通切换永磁电机

说明书

本发明公开了模块化旋转直线磁通切换永磁电机，该电机包括旋转定子、直线定子和动子；所述的动子置于旋转定子与直线定子接合形成的圆柱形空间内，旋转定子与直线定子呈扇环形，旋转定子的圆周角度与直线定子的圆周角度之和等于或小于360度。所述动子轴向与周向同时开槽，形成阵列排布的动子齿。本发明的旋转定子与直线定子对动子径向的磁拉力相互抵消，降低轴承的磨损；将两个定子分开布置，主磁场不存在磁场耦合，只有端部漏磁场存在耦合，降低了磁场耦合强度。动子为实心结构，结构强度高，应力特性好。同时，定子铁芯硅钢片均采用模块化加工，提高了材料的利用率。

技术领域

本发明属于电机设计领域，尤其涉及一种模块化旋转直线磁通切换永磁电机。

背景技术

生产加工行业使用的螺旋钻床、塑料挤出机、螺旋泵等装置的驱动设备，传统的驱动设备的驱动方案通过直线电机与旋转电机的机械性结合，实现驱动轴进行直线、旋转与螺旋运动。传统技术需要体积庞大的机械传动装置，效率低，控制精度难以提高。因此，能够直接输出直线、旋转与螺旋运动的设备就显得尤为重要，同时也是当前多自由度驱动机构研究中的一个重要方面。

中国专利201510282204.3公开的“一种采用交错极结构的直线旋转永磁作动器”，包括定子、动子以及转轴。该发明采用单定子结构，在做螺旋运动时，其输出旋转运动的磁场与输出直线运动的磁场是强耦合的，增加了该电机的控制难度。其次，由于该电机动子长于定子，电机工作时总有一部分动子永磁体处于定子外，一定程度上造成永磁体的浪费与成本的增加。

中国专利2010010030162.1公开的“一种多自由度直线弧形电机”，主要由旋转运动弧形定子、直线运动弧形定子和运动轴组成，运动轴设置于旋转弧形定子与直线弧形定子扣合的空间内。所述的“一种多自由度直线弧形电机”能够实现旋转、直线与螺旋运动，但采用的是异步感应电机，在做旋转或直线运动时电机内部存在较大的径向力难以消除。此外，异步感应电机功率密度低、机械特性软、涡流损耗大，而且难以实现高精确位置控制，限制了该电机的应用。

发明内容

发明目的：本发明提供一种具有结构紧凑、材料利用率高、磁场耦合弱、功率密度高的模块化旋转直线磁通切换永磁电机。

技术方案：所述的模块化旋转直线磁通切换永磁电机，该电机包括旋转定子、直线定子和动子；所述的动子置于旋转定子与直线定子接合形成的圆柱形空间内，旋转定子与直线定子呈扇环形，旋转定子的圆周角度与直线定子的圆周角度之和等于或小于360度。

进一步，所述的旋转定子包括旋转定子永磁体、旋转定子铁芯以及旋转定子绕组，旋转定子铁芯包括第一旋转定子铁芯和第二旋转定子铁芯；旋转定子由旋转定子永磁体与第一旋转定子铁芯沿周向依次交替装配，在旋转定子周向两端为第二旋转定子铁芯，旋转定子绕组缠绕在由旋转定子铁芯侧边与旋转定子永磁体构成的旋转定子齿上。

进一步，所述的第一旋转定子铁芯为底边为圆弧型，侧边为矩形的“U”形的硅钢叠片；第二旋转定子铁芯为第一旋转定子铁芯沿对称轴切开的一半。

进一步，所述的旋转定子永磁体与第一旋转定子铁芯的侧边尺寸相同。

进一步，所述的直线定子包括直线定子永磁体、直线定子铁芯以及直线定子绕组，直线定子铁芯包括第一直线定子铁芯和第二直线定子铁芯；直线定子由直线定子永磁体与第一直线定子铁芯沿轴向依次交替排列安装，在直线定子两端为第二直线定子铁芯，直线定子绕组缠绕在由直线定子铁芯侧边与直线定子永磁体构成的直线定子齿上。

进一步，所述的第一直线定子铁芯为侧边为扇环形的半环形槽的硅钢叠片，第二直线定子铁芯为沿第一直线定子铁芯的对称抽切开的一半。

进一步，所述的直线定子永磁体与第一直线定子铁芯的侧边尺寸相同。

进一步，所述动子采用实心结构，沿动子外表面轴向和周向同时开槽，使动子齿呈阵列式分布。