CN102570772A - 一种调磁式永磁直线同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调磁式永磁直线同步电机，包括铁芯和电枢，所述电枢包括电枢铁芯、电枢绕组和主永磁体，所述调磁式永磁直线同步电机还包括用于调节主永磁体和电枢之间气隙磁场的调磁机构，所述调磁机构包括支架以及固定在支架上的多个与主永磁体对应的调磁永磁体和可选部件励磁绕组，所述支架上还设有用于调节调节支架相对电枢之间相对位置的位置调节组件。本发明具有磁场调整范围宽、安装拆卸简单、表面清理方便、结构简单、成本低廉、适用范围广泛的优点。

Description

一种调磁式永磁直线同步电机

技术领域

本发明涉及永磁直线同步电动机，具体涉及一种调磁式永磁直线同步电机。

背景技术

开关磁链永磁直线同步电机包括铁芯和电枢，永磁体放置在电枢上、铁芯上开设有齿槽，由于其具有永磁体用量小、成本低的优点，因此目前得到了广泛的应用。典型的开关磁链永磁直线同步电机结构如图1所示，包括铁芯1和电枢2，电枢2包括电枢铁芯21、电枢绕组22和主永磁体23，主永磁体按照N，S交替排列。但是开关磁链永磁直线同步电机与一般的永磁电机相同，存在磁场调节困难的问题，磁场调节困难的问题在需要弱磁链扩速的场合尤其凸显。

为了解决磁场调节困难的问题，现有技术是采用混合励磁结构。混合励磁结构的优点是调节磁场灵活方便，但在静态不通电时不能够调节磁场，且电枢表面容易吸附铁磁性物体，清理比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既可以静态调节磁场、又可以动态调节磁场，安装拆卸简单、表面清理方便、结构简单、成本低廉、适用范围广泛的调磁式永磁直线同步电机。

一种调磁式永磁直线同步电机，包括铁芯和电枢，所述电枢包括电枢铁芯、电枢绕组和主永磁体，主永磁体按照N，S交替排列，所述开关磁链永磁直线同步电机还包括用于调节铁芯和电枢之间气隙磁场的调磁机构，所述调磁机构包括支架，以及固定在所述支架上的调磁永磁体，所述支架上还设有位置调节组件。

所述电枢铁芯为U形，所述电枢绕组设于电枢铁芯的U形开口内，所述主永磁体设于两个相邻的电枢铁芯之间。所述调磁机构还设置有可选部件励磁绕组，所述励磁绕组固定于所述支架上，位于所述调磁永磁体之间。所述调磁永磁体可为钕铁硼，也可为铝镍钴，也可为钐钴，当该永磁材料具有低矫顽力、容易充退磁时电机具有磁场记忆功能。所述支架可移动时，机械调磁与混合永磁调磁相结合，所述支架固定位置时或去掉时，仅有混合永磁调磁功能。

所述位置调节组件可设置为用来调节支架相对于电枢左右移动，或设置为调节支架相对于电枢上下移动。

当所述位置调节组件用来调节支架相对于电枢左右移动时，所述位置调节组件包括左调节杆和右调节杆，所述左调节杆与支架连接并定位于电枢的左端，所述右调节杆与支架连接并定位于电枢的右端。所述调节杆为螺杆，通过螺纹与支架连接。

所述调磁永磁体由多个调磁永磁体块按照N，S交替排列构成，数量比所述主永磁体的数目多一个。

所述电枢为动子，所述电枢设于支架内，所述调磁永磁体设于主永磁体的上侧。

所述电枢也可设定为定子，所述电枢设于支架内，所述调磁永磁体设于主永磁体的下侧。

当所述位置调节组件用来调节支架相对于电枢上下移动时，所述位置调节组件包括用于调节支架高度的高度调节机构，所述支架支承于所述高度调节机构上，高度调节机构可以根据需要采用杠杆式、液压式高度调节机构。所述调磁永磁体由多个调磁永磁体块按照N，S交替排列构成，数量与所述主永磁体数量相同且一一对应。

所述电枢为定子，所述调磁永磁体设于主永磁体的下侧。

本发明具有下述优点：

1、本发明开关磁链永磁直线同步电机设置有用于调节铁芯和电枢之间气隙磁场的调磁机构，从而可以调节磁场大小，更重要的是可以在电机安装、维护时使磁场短路，从而便于安装、清理表面铁屑与灰尘等，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，尤其是数控机床、长距离物流输送线与需要调节磁场的直线试验平台。

2、本发明调节主永磁体与调磁永磁体之间的相对位置时只需要调节位置调节组件即可，因此具有调节方便、节约能耗、调节范围大、安装拆卸与清理方便的优点。

3、本发明可以在调磁永磁体上安装励磁绕组，从而在动态运行时可以实现连续调节磁场。

4、本发明中调磁磁体既可以采用钕铁硼，也可以采用铝镍钴，也可以采用钐钴，当该永磁材料具有低矫顽力、容易充退磁时电机具有磁场记忆功能。

5、本发明永磁体调节组件进一步为左调节螺杆、右调节螺杆或者进一步为高度调节机构，采用机械调磁装置结构，既可以实现增磁，也可以实现去磁，使气隙磁场调节到接近于零，具有调节效率高、磁场调节方便、调节精度高、电机安装拆卸方便、表面清理容易的优点。

附图说明

图1为现有技术开关磁链永磁直线同步电机结构图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例1处于磁通最大工作状态的结构示意图；

图4为本发明实施例1处于磁通可调节工作状态的结构示意图；

图5为本发明实施例1处于磁通最小工作状态的结构示意图；

图6为本发明实施例1带有励磁绕组的结构示意图；

图7为本发明实施例二的结构示意图；

图8为本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。

实施例一：

如图2所示，本实施例的调磁式永磁直线同步电机，包括铁芯1和电枢2，电枢2包括电枢铁芯21、电枢绕组22和主永磁体23，主永磁体按照N，S交替排列，开关磁链永磁直线同步电机还包括用于调节铁芯1和电枢2之间气隙磁场的调磁机构3，调磁机构3包括支架31，支架31上固定有多个与永磁体23对应的调磁主磁体32和可选部件励磁绕组34，支架31上还设有用于调节主永磁体23与调磁永磁体32之间的相对位置的位置调节组件33。

调磁永磁体32的数量比主永磁体23的数量多1个，相同数量的调磁永磁体32与主永磁体23一一对应。

本实施例采用动电枢的形式，电枢2为动子，电枢2设于支架31内，调磁永磁体32分别固定于支架31上且设于电枢铁芯21为模块化U形铁芯的上侧，位置调节组件包括用于调节支架31相对电枢2左右移动的左调节螺杆331和右调节螺杆332，左调节螺杆331与支架31螺纹连接并定位于电枢2的左端，右调节螺杆332与支架31螺纹连接并定位于电枢2的右端。

电枢铁芯21为U形，电枢绕组22设于电枢铁芯21的U形开口内，主永磁体23设于两个相邻的电枢铁芯21之间。本实施例中，电枢铁芯21为模块化U形结构，两块电枢铁芯21夹住永磁体23后形成一个E型整体。

在需要最强磁场时(在额定速度以下时)，通过调节位置调节组件使调磁永磁体32位于电枢铁芯21的上方，此时调磁永磁体32与主永磁体23的磁势方向如图3所示，调磁永磁体32的磁场与主永磁体23相加，进入定子；在需要调节磁场时(提高运行速度时)，通过调节位置调节组件移动调磁永磁体32的位置，逐渐移向与主永磁体23相邻的电枢铁芯21上方，移动距离越大，则气隙磁场越小，如图4所示；当不需要磁场时(安装、拆卸与清扫时)，则可以通过调节位置调节组件将调磁永磁体32完全位于相邻电枢铁芯21的上方，如图5所示，此时与每块主永磁体23相对的调磁永磁体32磁势与图4正好反向，主永磁体23与调磁永磁体32的磁场形成闭合回路，不再进入定子内。

图3～图5为本实施例调节磁场时的3种位置，其中虚线表示磁力线方向。

如图3所示，本实施例在增磁工作状态时，调磁永磁体32移动到永磁相邻侧U型电枢铁芯21的正上方，则调磁永磁体32和主永磁体23磁场叠加，磁链都穿过电枢2与铁芯1闭合，在气隙中存在最强的磁场，处于增磁状态。图中虚线表示永磁体的磁力线。

如图4所示，本实施例在调磁状态时，调磁永磁体32偏离电枢U型铁芯21，与主永磁体23部分重合，则主永磁体23部分磁链通过调磁永磁体32闭合，部分磁链穿过电枢2与铁芯1闭合，在气隙中存在减弱的磁场，相当于部分调磁，可采用分档式调节。图中虚线表示永磁体的磁力线。

如图5所示，本实施例在弱磁工作状态，即检修状态时，调磁永磁体32移动到U型电枢铁芯21的正上方，此时主永磁体23的磁场与调磁永磁体32的磁场形成闭合回路，本实施例的气隙磁场基本为零，电机表面不会吸附铁磁性物体，方便电机安装与清理表面。

当增加可选组件励磁绕组34后，本实施例如图6所示，所述励磁绕组34位于调磁永磁体32之间，形成机械调磁与混合永磁调磁相结合的可调磁式电机，既可以静态调磁，也可以动态调磁。

实施例二：

如图7所示，本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为：电枢2为定子，铁芯1与输送线安装在一起。电枢2设于支架31内，调磁永磁体32分别固定于支架31上且设于U型电枢铁芯21下方，位置调节组件包括用于调节支架31相对电枢2左右移动的左调节螺杆331和右调节螺杆332，左调节螺杆331与支架31螺纹连接并定位于电枢2的左端，右调节螺杆332与支架31螺纹连接并定位于电枢2的右端。本实施例的位置调节组件采用左右移动方式，电枢2与位置调节组件安装在一起，此时主永磁体23的磁场与调磁永磁体32的磁场相加，两者磁场都进入到定子中。当电枢铁芯21中通入所需频率的三相对称交流电，则产生电磁推力，驱动输送线前进。如果需要提高输送线的速度，则同步调节左调节螺杆331和右调节螺杆332，使调磁永磁体32与电枢2的主永磁体23位置靠近，使气隙磁场变小，达到速度增大的目的；当需要清理表面或安装拆卸时，则进一步同步调节左调节螺杆331和右调节螺杆332，使调磁永磁体32置于永磁体23相邻的U型电枢铁芯21下方，此时主永磁体23的磁场与调磁永磁体32的磁场形成闭合回路，使气隙磁场基本减小到零。

本实施例也可增加励磁绕组，采用机械调磁与混合永磁调磁相结合结构。

实施例三：

如图8所示，本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为：电枢2为定子，铁芯1与输送线安装在一起。调磁永磁体32分别固定于支架31上且设于U型电枢铁芯21的下侧，位置调节组件包括用于调节支架31高度的高度调节机构333，支架31支承于高度调节机构333上。高度调节机构333可以根据需要采用杠杆式、液压式高度调节机构。本实施例的铁芯1与电枢2通过直线轴承保持气隙高度，位置调节组件采用上下升降调节方式，高度调节机构333安装于电枢下方，并保持一定的距离。

本实施例也可增加励磁绕组，采用机械调磁与混合永磁调磁相结合结构。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种调磁式永磁直线同步电机，包括铁芯(1)和电枢(2)，所述电枢(2)包括电枢铁芯(21)、电枢绕组(22)和主永磁体(23)，所述主永磁体(23)按照N，S极交替排列，其特征在于：所述调磁式永磁直线同步电机还包括用于调节铁芯(1)和电枢(2)之间气隙磁场的调磁机构(3)，所述调磁机构(3)包括支架(31)，以及固定在所述支架(31)上的调磁永磁体(32)，所述支架(31)上还设有位置调节组件(33)。

2.根据权利要求1所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述位置调节组件(33)包括用于调节支架(31)相对电枢(2)左右移动的左调节杆(331)和右调节杆(332)，所述左调节杆(331)与支架(31)连接并定位于电枢(2)的左端，所述右调节杆(332)与支架(31)连接并定位于电枢(2)的右端。

3.根据权利要求2所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述调磁永磁体(32)按照N，S交替排列，数量比所述主永磁体(23)的数目多一个。

4.根据权利要求3所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述电枢(2)为动子，所述电枢(2)设于支架(31)内，所述调磁永磁体(32)设于主永磁体(23)的上侧。

5.根据权利要求3所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述电枢(2)为定子，所述电枢(2)设于支架(31)内，所述调磁永磁体(32)设于主永磁体(23)的下侧。

6.根据权利要求1所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述位置调节组件(33)包括用于调节支架(31)高度的高度调节机构(333)，所述支架(31)支承于所述高度调节机构(333)上。

7.根据权利要求6所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述调磁永磁体(32)按照N，S交替排列，数量与所述主永磁体(23)数量相同且一一对应。

8.根据权利要求7所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述电枢(2)为定子，所述调磁永磁体(32)设于主永磁体(23)的下侧。

9.根据权利要求1～8中任意一项权利要求所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述调磁机构(3)设置有励磁绕组(34)，所述励磁绕组(34)固定于所述支架(31)上，设置于所述调磁永磁体之间。

10.根据权利要求9所述的调磁式永磁直线同步电机，其特征在于：所述电枢铁芯(21)为U形，所述电枢绕组(22)设于电枢铁芯(21)的U形开口内，所述主永磁体(23)设于两个相邻的电枢铁芯(21)之间。

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