CN102931803B - 一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机，包括初级和次级，次级上设有线性导轨，初级设在线性导轨上，初级和次级之间存在气隙，初级包括由若干直槽型硅钢片叠装而成的动子铁芯和若干空心线圈，直槽型硅钢片的每个直槽中嵌装有空心线圈，每个空心线圈的一半线圈和另一半线圈分别嵌装在相邻的两个直槽中，相邻的两个空心线圈各有一半线圈嵌装在同一个直槽中，相邻的两个空心线圈之间及空心线圈和直槽型硅钢片之间设有绝缘层。直槽型硅钢片的端部直槽的槽宽D小于中部直槽的槽宽L，端部直齿的齿高b小于中部直齿的齿高m。本发明既减少齿槽力又减少端部力，有效抑制磁阻力，从而减少运行过程中的推力波动，提高定位精度。

Description

一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机

技术领域

本发明涉及一种直线电机，尤其涉及一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机。

背景技术

一般的，直线运动都是由旋转电机通过使用滚珠或滚柱丝杠或带或滑轮转换而成的，但是传统的 “旋转电机+丝杠”的间接驱动结构存在反向间隙、运动滞后、摩擦等缺点，于是出现了“直接传动”的概念。直线电机就是一种将电能直接转换成直线运动机械能的设备，它是一种不需要任何中间转换机构的直线传动装置，它可以看成是一台旋转电机按径向剖开并展成平面而成。但是由于直线电机特有的机械结构，目前仍存在以下不足：首先，直线电机动子铁芯的端部不连续，导致电机在运行中形成端部力；其次，由于动子铁芯的硅钢片具有齿槽结构，形成类似于旋转电机的齿槽力。这两种力合称为磁阻力，其结果是造成直线电机在运行中会出现推力波动，存在定位精度有限的缺陷，当直线电机在低速爬行的情况下尤为明显。

发明内容

本发明主要解决原有直线电机存在较大的磁阻力，造成直线电机在运行中会出现推力波动，定位精度不高的技术问题；提供一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机，其能很好地抑制磁阻力，有效减少运行过程中的推力波动，提高定位精度。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括初级和次级，次级上设有线性导轨，初级设在线性导轨上，初级和次级之间存在气隙，所述的初级包括由若干直槽型硅钢片叠装而成的动子铁芯和若干空心线圈，直槽型硅钢片的每个直槽中嵌装有所述的空心线圈，每个空心线圈的一半线圈和另一半线圈分别嵌装在相邻的两个直槽中，并且相邻的两个空心线圈各有一半线圈嵌装在同一个直槽中，相邻的两个空心线圈之间设有绝缘层，空心线圈和直槽型硅钢片之间设有绝缘层。抑制磁阻力，减少推力波动，提高定位精度。直槽型硅钢片一方面便于嵌装空心线圈，另一方面提高电机嵌线时的槽满率。

作为优选，所述的直槽型硅钢片包括位于其两端的端部直齿及位于相邻两直槽间的中部直齿，和端部直齿相邻的直槽为端部直槽，其余直槽为中部直槽，端部直槽的槽宽D小于中部直槽的槽宽L，端部直齿的齿高b小于中部直齿的齿高m。进一步抑制磁阻力，减少推力波动，提高定位精度。

作为优选，所述的直槽型硅钢片的相邻两直槽之间的中部直齿的齿宽h和中部直槽的槽宽L之比为：h/L=0.37～0.42。在保证直槽型硅钢片具有一定的强度和磁不饱和前提下，减少直线电机的齿槽力。

作为优选，位于所述的直槽型硅钢片的两端的端部直齿的齿宽a和中部直齿的齿宽h及中部直槽的槽宽L满足数值关系：a/（h+L）=0.60～0.63。明显减小直线电机的端部力，提高直线电机的控制精度和稳定性。

作为优选，位于所述的直槽型硅钢片的两端的端部直齿的齿高b和中部直齿的齿高m满足数值关系：b/m=4/5。进一步减小直线电机的端部力，提高直线电机的控制精度和稳定性。

作为优选，所述的空心线圈为集中绕组空心线圈。采用集中绕组空心线圈，便于嵌线工艺的实施。

作为优选，所述的设在相邻两个空心线圈之间的绝缘层为绝缘纸。

作为优选，所述的初级用树脂填料胶封装成一体。既起到绝缘作用，又使初级是个整体，便于安装，也便于初级作直线运动。

本发明的有益效果是：既减少齿槽力又减少端部力，有效抑制磁阻力，从而减少运行过程中的推力波动，提高定位精度，同时具有制作工艺简单、便于批量生产等特点。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。

图2是本发明中初级的一种轴向剖视结构示意图。

图3是本发明中直槽型硅钢片的一种结构示意图。

图中1.初级，2.次级，3.线性导轨，4.直槽型硅钢片，5.空心线圈，6.端部直齿，7.中部直齿，8.端部直槽，9.中部直槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机，如图1所示，包括初级1和次级2，次级2上安装有线性导轨3，初级1呈长方体，初级1通过线性导轨3安装在次级2上，初级1和次级2之间存在气隙。如图2所示，初级1包括由多块直槽型硅钢片4叠装而成的动子铁芯和嵌装在动子铁芯上的空心线圈5，整个初级1用树脂填料胶封装成一体。直槽型硅钢片4的每个直槽中嵌装有空心线圈5，每个空心线圈5的一半线圈和另一半线圈分别嵌装在相邻的两个直槽中，并且相邻的两个空心线圈5各有一半线圈嵌装在同一个直槽中，相邻的两个空心线圈5之间安装有绝缘纸，空心线圈5和直槽型硅钢片4之间有绝缘层，本实施例中的空心线圈5为集中绕组空心线圈。如图3所示，直槽型硅钢片4包括位于其两端的端部直齿6及位于相邻两直槽间的中部直齿7，和端部直齿6相邻的直槽为端部直槽8，其余直槽为中部直槽9，端部直槽8的槽宽D是中部直槽9的槽宽L的一半，中部直齿7的齿宽h和中部直槽9的槽宽L之比为h/L=0.39，端部直齿6的齿宽a和中部直齿7的齿宽h及中部直槽9的槽宽L满足数值关系a/（h+L）=0.62，端部直齿6的齿高b和中部直齿7的齿高m满足数值关系b/m=4/5。

当初级接入三相电流后，与次级磁耦合，产生推力，使得初级相对于次级作往复直线运动。本发明通过控制中部直齿的齿宽和中部直槽的槽宽在一定的比例范围之内，并调整端部直齿的齿宽及齿高，使两者满足一定的数值关系，从而达到既减少齿槽力又减少端部力的目的，有效抑制磁阻力，减少直线电机在运行过程中出现推力波动，提高定位精度。

Claims (1)

1.一种抑制磁阻力的永磁同步直线电机，包括初级（1）和次级（2），次级（2）上设有线性导轨（3），初级（1）设在线性导轨（3）上，初级（1）和次级（2）之间存在气隙，其特征在于所述的初级（1）包括由若干直槽型硅钢片（4）叠装而成的动子铁芯和若干空心线圈（5），直槽型硅钢片（4）的每个直槽中嵌装有所述的空心线圈（5），每个空心线圈（5）的一半线圈和另一半线圈分别嵌装在相邻的两个直槽中，并且相邻的两个空心线圈（5）各有一半线圈嵌装在同一个直槽中，相邻的两个空心线圈（5）之间设有绝缘层，空心线圈（5）和直槽型硅钢片（4）之间设有绝缘层；所述的直槽型硅钢片（4）包括位于其两端的端部直齿（6）及位于相邻两直槽间的中部直齿（7），和端部直齿（6）相邻的直槽为端部直槽（8），其余直槽为中部直槽（9），端部直槽（8）的槽宽D小于中部直槽（9）的槽宽L，端部直齿（6）的齿高b小于中部直齿（7）的齿高m； 所述的直槽型硅钢片（4）的相邻两直槽之间的中部直齿（7）的齿宽h和中部直槽（9）的槽宽L之比为：h/L=0.37～0.42；位于所述的直槽型硅钢片（4）的两端的端部直齿（6）的齿宽a和中部直齿（7）的齿宽h及中部直槽（9）的槽宽L满足数值关系：a/（h+L）=0.60～0.63；位于所述的直槽型硅钢片（4）的两端的端部直齿（6）的齿高b和中部直齿（7）的齿高m满足数值关系：b/m=4/5；所述的空心线圈（5）为集中绕组空心线圈；所述的设在相邻两个空心线圈（5）之间的绝缘层为绝缘纸；所述的初级（1）用树脂填料胶封装成一体。