CN108768130B - 一种模块化双边平板型永磁直线同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化双边平板型永磁直线同步电机，包括上下两个永磁次级和设于两个永磁次级之间的初级，永磁次级由平板型的次级铁心、以及设置于次级铁心内侧壁的充磁向下永磁体和充磁向上永磁体组成；初级由Q个模块化的初级模块排列构成，每个初级模块由初级模块铁心和初级绕组组成；上下两个永磁次级或初级的上下两侧具有用于降低齿槽效应和边端效应的相互错开结构。本发明可以有效提高电机的推力并削弱电机的推力波动，达到高平稳的目的。

Description

一种模块化双边平板型永磁直线同步电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种模块化双边平板型永磁直线同步电机。
背景技术
传统的“旋转电机+丝杠”间接驱动方式存在反向间隙、运动滞后、摩擦等缺点，于是出现了“直接传动”的概念。永磁同步直线电机具有无接触传动、高响应、高速度、高精度等优点，因而可以取代传统的间接驱动方式而应用于高速精密的先进制造装备。双边平板型永磁直线电机可看成是两个单边型永磁直线电机背靠背叠加组成，使得电机的推力提高一倍，而体积和重量可减少。U型永磁直线电机亦是双边平板型永磁直线电机，但中间采用存线圈而无铁心使得具有快响应、高加速度，无齿槽力影响等优点。
但是目双边平板型直线电机存在以下不足：第一，有铁心双边平板型推力大，但由于存在明显的齿槽效应和边端效应，使得电机的推力波动很大；第二，无铁心的U型双边平板型永磁直线电机推力波动小，但平均推力低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种模块化的双边平板型永磁直线电机，有效提高电机的推力并削弱电机的推力波动，达到高平稳的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种模块化双边平板型永磁直线同步电机，包括上下两个永磁次级和设于两个永磁次级之间的初级，永磁次级由平板型的次级铁心、以及设置于次级铁心内侧壁的充磁向下永磁体和充磁向上永磁体组成；初级由Q个模块化的初级模块排列构成，每个初级模块由初级模块铁心和初级绕组组成；上下两个永磁次级或初级的上下两侧具有用于降低齿槽效应和边端效应的相互错开结构。
上方永磁次级的充磁向下永磁体和下方永磁次级的充磁向下永磁体相对应；上方永磁次级的充磁向上永磁体和下方永磁次级的充磁向上永磁体相对应。
上述的充磁向下永磁体和充磁向上永磁体交替布置在次级铁心的内侧壁上。
上述的相互错开结构是上下对应的充磁向下永磁体和充磁向上永磁体在水平方向相互错开。
上述的相互错开结构是初级的上下两侧槽口沿水平方向错开。
上述的初级模块铁心具有铁心本体以及与铁心本体上下两端一体相连的端板体，上下两侧的端板体在水平方向相互错开。
上述相互错开结构的错开距离y满足关系式y＝Tc/k，其中Tc为电机的槽距，k为给定的错距系数。
在电机中，初级模块铁心个数为3的倍数，且初级模块铁心个数Q与上边或下边的永磁次级的极数2p关系满足Q＝2p±1。
与现有技术相比，本发明的模块化双边平板型永磁直线同步电机，在上下两个永磁次级或初级的上下两侧具有用于降低齿槽效应和边端效应的相互错开结构，有效提高电机的推力并削弱电机的推力波动，达到高平稳的目的。
附图说明
图1为实施例1中模块化双边平板型永磁直线同步电机的结构示意图。
图2为实施例1中初级模块的结构示意图。
图3为现有U型直线电机与本实施例直线电机的推力性能对比示意图。
图4为实施例2中模块化双边平板型永磁直线同步电机的结构示意图。
附图1-4中的附图标记为：永磁次级1、初级2、初级模块3、次级铁心11、充磁向下永磁体12、充磁向上永磁体13、初级模块铁心31、初级绕组32。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。需要说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例中，模块化双边平板型永磁直线同步电机如图1和图2所示，包括上下两个永磁次级1和设于两个永磁次级1之间的初级2。
永磁次级1由平板型的次级铁心11、以及设置于次级铁心11内侧壁的充磁向下永磁体12和充磁向上永磁体13组成。充磁向下永磁体12为S极，充磁向上永磁体13为N极。
充磁向下永磁体12和充磁向上永磁体13交替布置在次级铁心11的内侧壁上。
上方永磁次级1的充磁向下永磁体12和下方永磁次级1的充磁向下永磁体12相对应；上方永磁次级1的充磁向上永磁体13和下方永磁次级1的充磁向上永磁体13相对应。
初级2由Q个模块化的初级模块3排列构成，每个初级模块3由初级模块铁心31和初级绕组32组成。
本发明的上下两个永磁次级1或初级2的上下两侧具有用于降低齿槽效应和边端效应的相互错开结构。本实施例中以布置在初级2上的相互错开结构为例，相互错开结构是初级2的上下两侧槽口沿水平方向错开。而上下对应的充磁向下永磁体12和充磁向上永磁体13在水平方向是对齐的。
初级模块铁心31具有铁心本体以及与铁心本体上下两端一体相连的端板体，上下两侧的端板体在水平方向相互错开。
如图2所示，相互错开结构的错开距离y满足关系式y＝Tc/k，Tc为电机的槽距，k为给定的错距系数。
在电机中，初级模块铁心31个数为3的倍数，且初级模块铁心31个数Q与上边或下边的永磁次级1的极数2p关系满足Q＝2p±1。
实施例2：
本实施例中，模块化双边平板型永磁直线同步电机如图4所示，包括上下两个永磁次级1和设于两个永磁次级1之间的初级2。
永磁次级1由平板型的次级铁心11、以及设置于次级铁心11内侧壁的充磁向下永磁体12和充磁向上永磁体13组成。
初级2由Q个模块化的初级模块3排列构成，每个初级模块3由初级模块铁心31和初级绕组32组成。
充磁向下永磁体12和充磁向上永磁体13交替布置在次级铁心11的内侧壁上。
上方永磁次级1的充磁向下永磁体12和下方永磁次级1的充磁向下永磁体12相对应；上方永磁次级1的充磁向上永磁体13和下方永磁次级1的充磁向上永磁体13相对应。
与实施例1相区别的是，本实施例的相互错开结构布置在上下两个永磁次级1上。本实施例中的相互错开结构是上下对应的充磁向下永磁体12在水平方向相互错开，同样上下对应的充磁向上永磁体13在水平方向也相互错开。而初级2的上下两侧槽口在水平方向是对齐的，因此初级模块铁心31的上下端板体是对称结构。
本实施例中上下对应的充磁向下永磁体12的错开距离y和充磁向上永磁体13的错开距离y都满足关系式y＝Tc/k，Tc为电机的槽距，k为给定的错距系数。
在电机中，初级模块铁心31个数为3的倍数，且初级模块铁心31个数Q与上边或下边的永磁次级1的极数2p关系满足Q＝2p±1。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种模块化双边平板型永磁直线同步电机，包括上下两个永磁次级（1）和设于两个永磁次级（1）之间的初级（2），其特征在于：
所述的永磁次级（1）由平板型的次级铁心（11）、以及设置于次级铁心（11）内侧壁的充磁向下永磁体（12）和充磁向上永磁体（13）组成；
所述初级（2）由Q个模块化的初级模块（3）排列构成，每个所述的初级模块（3）由初级模块铁心（31）和初级绕组（32）组成；
所述的上下两个永磁次级（1）或初级（2）的上下两侧具有用于降低齿槽效应和边端效应的相互错开结构；
所述的相互错开结构是初级（2）的上下两侧槽口沿水平方向错开；
所述的初级模块铁心（31）具有铁心本体以及与铁心本体上下两端一体相连的端板体，上下两侧的端板体在水平方向相互错开；
在电机中，所述初级模块铁心（31）个数为3的倍数，且初级模块铁心（31）个数Q与上边或下边的永磁次级（1）的极数2p关系满足Q=2p±1。
2.根据权利要求1所述的模块化双边平板型永磁直线同步电机，其特征在于：上方永磁次级（1）的充磁向下永磁体（12）和下方永磁次级（1）的充磁向下永磁体（12）相对应；上方永磁次级（1）的充磁向上永磁体（13）和下方永磁次级（1）的充磁向上永磁体（13）相对应。
3.根据权利要求1所述的模块化双边平板型永磁直线同步电机，其特征在于：所述的充磁向下永磁体（12）和充磁向上永磁体（13）交替布置在次级铁心（11）的内侧壁上。
4.根据权利要求1所述的模块化双边平板型永磁直线同步电机，其特征在于：所述的相互错开结构是上下对应的充磁向下永磁体（12）和充磁向上永磁体（13）在水平方向相互错开。
5.根据权利要求1所述的模块化双边平板型永磁直线同步电机，其特征在于：所述相互错开结构的错开距离y满足关系式y=Tc/k，其中Tc为电机的槽距，k为给定的错距系数。
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