CN108418389A - 一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，主要解决永磁直线电机因端部力影响而产生的推力波动，不仅能够削弱端部力，而且不影响推力输出，可有效保证直线电机的输出能力。本发明由初级和次级组成，初级和次级之间设有气隙；初级由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部和齿部，齿部包含若干铁芯齿及铁芯齿之间形成的齿槽；次级由磁轭和永磁体构成，永磁体均匀分布于磁轭上，相邻永磁体极性相反；初级铁芯的两端或其中一端设置有端部齿，并且两端端部齿的齿宽不相等。

Description

一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机
技术领域
本发明属于直线电机技术领域，特别涉及一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机。
背景技术
永磁直线电机与其他形式电机相比具有结构简单、精度高、体积小、重量轻、输出推力大等特点，被广泛应用于机床、汽车、高速物流以及军事领域。但是永磁直线电机在零激励状态下，由于永磁直线电机铁芯开断造成初级铁芯磁阻的变化，次级永磁体与初级边端在相对运动过程中相互作用产生端部力，进而引起推力波动，使电机产生振动和噪声，特别是在电机处于低速运行情况下，严重影响了电机伺服系统性能。
为减小端部力的影响，目前主要从控制算法和结构两个方面进行改进，在控制方面，由于端部力不具有周期性，控制算法对补偿边端效应的效果并不是很好；在结构方面，常用的方法有改变永磁体形状、次级极对数以及调整铁芯结构长度等，这些方法虽然在一定程度上能够降低端部力引起的推力波动，但是由于这些方法改变了推力产生的主要结构，在降低推力波动的同时，也大大削弱了推力输出，影响了直线电机的输出能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既不影响推力输出，又能够有效削弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，由初级和次级组成，初级和次级之间设有气隙；初级由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部和齿部，齿部包含若干铁芯齿及铁芯齿之间形成的齿槽；次级由磁轭和永磁体构成，永磁体均匀分布于磁轭上，相邻永磁体极性相反；初级铁芯的两端或其中一端设置有端部齿，并且两端端部齿的齿宽不相等。
上述一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，所述端部齿的齿宽（i=1或2），其中τ为所述次级的极距，ni为大于0小于1.5的常数。
上述一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，所述端部齿可以是直角结构，也可以为倒角或削角结构。
上述一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，所述初级和次级为单边式结构或双边式结构；次级的永磁体可为直极式、斜极式或分段式斜极结构；所述齿槽可为开口槽、半闭口槽或闭口槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过改变电机磁路开断处的铁芯两端部尺寸差，实现了端部力减小的目的，有效降低了永磁直线电机的端部力波动，并且不改变推力产生的主要结构，能够有效保证电机的输出能力；同时，结合端部齿形状的改变，可实现很好的边端效应抑制效果。
附图说明
图1是本发明实施例1双端双边式结构示意图。
图2是本发明实施例2双端单边式结构示意图。
图3是本发明实施例3单端双边式结构示意图。
图4是本发明实施例4单端单边式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1。
如图1所示，是本发明的一种双端双边式直线电机结构，由初级1和次级2组成，初级1分别设置于次级2的上下两边，初级1和次级2之间均设有气隙。
初级1由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部11和齿部12，齿部包含铁芯齿121及铁芯齿121之间形成的齿槽122；初级铁芯的两端分别设置有端部齿123和端部齿124，端部齿123的齿宽b1与端部齿124的齿宽b2不相等，即：，其中（τ为次级2的极距，n1为大于0小于1.5的常数），（τ为次级2的极距，n2为大于0小于1.5的常数）。
次级2由磁轭21、永磁体22和座体23组成，两组磁轭21分别安装于座体23的上下两面，磁轭21的上下外表面上均匀分布有永磁体22，相邻永磁体22的极性相反。
实施例2。
如图2所示，是本发明的一种双端单边式直线电机结构，由初级1和次级2组成，初级1和次级2之间设有气隙。
初级1由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部11和齿部12，齿部包含铁芯齿121及铁芯齿121之间形成的齿槽122；初级铁芯的两端分别设置有端部齿123和端部齿124，端部齿123的齿宽b1与端部齿124的齿宽b2不相等，即：，其中（τ为次级2的极距，n1为大于0小于1.5的常数），（τ为次级2的极距，n2为大于0小于1.5的常数）。
次级2由磁轭21和永磁体22构成，永磁体22均匀分布于磁轭21上，相邻的永磁体22极性相反。
实施例3。
如图3所示，是本发明的一种单端双边式直线电机结构，由初级1和次级2组成，初级1分别设置于次级2的上下两边，初级1和次级2之间均设有气隙。
初级1由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部11和齿部12，齿部包含铁芯齿121及铁芯齿121之间形成的齿槽122；初级铁芯的一端设置有端部齿123，端部齿123的齿宽（τ为次级2的极距，n1为大于0小于1.5的常数）。
次级2由磁轭21、永磁体22和座体23组成，两组磁轭21分别安装于座体23的上下两面，磁轭21的上下外表面上均匀分布有永磁体22，相邻的永磁体22极性相反。
实施例4。
如图4所示，是本发明的一种单端单边式直线电机结构，由初级1和次级2组成，初级1和次级2之间设有气隙。
初级1由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部11和齿部12，齿部包含铁芯齿121及铁芯齿121之间形成的齿槽122；初级铁芯的一端设置有端部齿123，端部齿123的齿宽（τ为次级2的极距，n1为大于0小于1.5的常数）。
次级2由磁轭21和永磁体22构成，永磁体22均匀分布于磁轭21上，相邻的永磁体22极性相反。
本发明在初级1和次级2发生相对运动的过程中，由于初级铁芯两端部尺寸差的存在，使端部力相抵消，可有效降低永磁直线电机的端部力波动，使电机运行更加平稳。
本发明适用于永磁体22为直极式、斜极式或分段式斜极结构以及齿槽122为开口槽、半闭口槽或闭口槽中任意一种结构或组合结构形式。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，由初级和次级组成，初级和次级之间设有气隙；初级由含有线圈的初级铁芯构成，初级铁芯包括轭部和齿部，齿部包含若干铁芯齿及铁芯齿之间形成的齿槽；次级由磁轭和永磁体构成，永磁体均匀分布于磁轭上，相邻永磁体极性相反；其特征在于，初级铁芯的两端或其中一端设置有端部齿，并且两端端部齿的齿宽不相等。
2.根据权利要求1所述的一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，其特征在于，所述端部齿的齿宽（i=1或2），其中τ为所述次级的极距，ni为大于0小于1.5的常数。
3.根据权利要求1或2所述的一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，其特征在于，所述端部齿可以是直角结构，也可以为倒角或削角结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，其特征在于，所述初级和次级为单边式结构或双边式结构；次级的永磁体可为直极式、斜极式或分段式斜极结构；所述齿槽可为开口槽、半闭口槽或闭口槽。
5.根据权利要求3所述的一种可减弱端部力影响的低推力波动永磁直线电机，其特征在于，所述初级和次级为单边式结构或双边式结构；次级的永磁体可为直极式、斜极式或分段式斜极结构；所述齿槽可为开口槽、半闭口槽或闭口槽。
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