CN102044951A - 双边磁通切换永磁直线电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双边磁通切换永磁直线电动机，包括次级铁芯、初级铁芯、初级线圈、永磁体，所述初级铁芯沿竖直方向设置，次级铁芯位于初级铁芯的左右两侧，初级线圈绕制在初级铁芯的内部，永磁体位于相邻两初级铁芯的中间。本发明双边磁通切换永磁直线电动机的双边结构使得初级铁芯与次级铁芯之间形成的法向吸力可以相互抵消，削弱了因吸力过大而产生的气隙波动，从而提高电磁推力的性能和电动机的运行稳定性，适用于长距离的直线行程运动；双边结构间隙小，铁屑等杂质不容易掉入，减小电机维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机，尤其是一种直线电动机。
背景技术
随着经济社会的快速发展，人们对直线电动机的需求日趋激烈。从工业自动化到机械加工等领域都能很好的体现这一点，这主要是因为直线电动机与传统的旋转电机相比，它不需要额外的运动转换装置来将旋转运动转换为直线运动，这样可以提高电机的效率，避免了运动转换过程中的能量损失。
常用的直线电动机主要有直线感应电动机和直线同步电动机。直线感应电动机的次级结构比较简单，但其功率因数和效率较低；直线同步电机则具有高效率、高功率密度等优点，但由于其绕组和永磁体分别位于初级和次级，使得电机结构比较复杂，增加成本。永磁体对铁屑有吸引力，因此轨道铺永磁体将吸入杂质，使得电机维护困难。
目前数控机床大多数采用单边直线电机。这种结构的电机推力和定子与动子间的吸力之比为1∶10～15，对于大推力单边直线电机存在吸力过大问题，支撑动子的轨道需要用坚实结构。另外，电机动子和导轨之间存在一定的摩擦力，如果吸力过大，将产生明显的摩擦阻力，阻碍电机的运动，因此这种结构存在一定的局限性。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种易于维护且阻力小的双边磁通切换永磁直线电动机。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种双边磁通切换永磁直线电动机，包括次级(定子)铁芯、初级(动子)铁芯、初级线圈、永磁体，所述初级铁芯沿竖直方向设置，次级铁芯位于初级铁芯的左右两侧，初级线圈绕制在初级铁芯的内部，永磁体位于相邻两初级铁芯的中间。
为使初级铁芯与次级铁芯之间形成的法向吸力相互抵消，所述次级铁芯的数量为2个。
为简化次级结构，增加机械稳定性并降低加工成本，所述次级铁芯1为具有齿槽结构的单一导磁体。
为使绕组交链的磁通不断切换，相邻所述永磁体的充磁方向相反。
有益效果：本发明双边磁通切换永磁直线电动机的双边结构使得初级铁芯与次级铁芯之间形成的法向吸力可以相互抵消，削弱了因吸力过大而产生的气隙波动，从而提高电磁推力的性能和电动机的运行稳定性，适用于长距离的直线行程运动；双边结构间隙小，铁屑等杂质不容易掉入，减小电机维护成本；次级仅为具有齿槽结构的导磁材料，且不包含任何绕组或永磁体，简化了次级结构，减少了永磁体的数量，节约了制造成本；这种结构还可以简化次级结构，增加机械稳定性并降低加工成本；相邻永磁体的充磁方向相反，使得绕组交链的磁通不断切换，产生的反电动势和绕组磁链的波形均为三相正弦波形，有利于三相交流电源的直接施加。
附图说明
图1是本发明双边磁通切换永磁直线电动机的结构示意图；
图2是本发明双边磁通切换永磁直线电动机的磁场分布图；
图3是本发明双边磁通切换永磁直线电动机绕组磁链的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明电动机采用长次级-短初级结构，两个次级铁芯1位于初级铁芯2的两边，初级线圈4绕于初级铁芯2的内部，永磁体5位于两相邻初级铁芯2的中间，且相邻永磁体5的充磁方向相反，初级铁芯2和次级铁芯1之间的气隙3为0.5mm。次级铁芯1仅为具有齿槽结构的导磁材料，且不包含任何绕组或永磁体；相邻永磁体的充磁方向相反，使得绕组交链的磁通不断切换，产生的反电动势和绕组磁链的波形均为三相正弦波。次级铁芯1和初级铁芯2使用硅钢片，永磁体5使用钕铁硼永磁材料；钕铁硼具有体积小、重量轻和磁性强等特点，是现今性能价格比最佳的永磁体之一，它可以节约制造成本、减轻电机重量，并在一定程度上提高电机性能。在该电动机的线圈绕组中通以三相交流电后，线圈绕组内交变的磁场和绕组电流形成推力，实现电机的直线运动。
本发明双边磁通切换永磁直线电动机工作时的磁场分布图如图2所示。
如图3所示，本发明双边磁通切换永磁直线电动机工作时绕组磁链的波形为三相正弦波。
Claims (5)
1.一种双边磁通切换永磁直线电动机，其特征在于：包括次级铁芯(1)、初级铁芯(2)、初级线圈(4)、永磁体(5)，所述初级铁芯(2)沿竖直方向设置，次级铁芯(1)位于初级铁芯(2)的左右两侧，初级线圈(4)绕制在初级铁芯(2)的内部，永磁体(5)位于相邻两初级铁芯(2)的中间。
2.根据权利要求1所述双边磁通切换永磁直线电动机，其特征在于：所述次级铁芯(1)的数量为2个。
3.根据权利要求1所述双边磁通切换永磁直线电动机，其特征在于：所述次级铁芯(1)为具有齿槽结构的单一导磁体。
4.根据权利要求1所述双边磁通切换永磁直线电动机，其特征在于：相邻所述永磁体(5)的充磁方向相反。
5.根据权利要求1所述双边磁通切换永磁直线电动机，其特征在于：所述次级铁芯(1)和初级铁芯(2)的材料为硅钢片，永磁体(5)的材料为钕铁硼。
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