CN111669025A - 双v型无铁芯永磁同步直线电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双V型无铁芯永磁同步直线电动机。其结构动子由绕组、绕组骨架、初级固定板、推力输出板组成，定子由上部、下部轭板和永磁体，上、下部轭板内侧装有磁体单元，其沿轴向呈V字型结构紧密排列，磁体单元为斜型等腰梯形，相邻的磁体单元上底紧挨着相邻磁体单元的下底，磁体单元的充磁角度依次改变90°，轭板上下的磁体单元沿轴向中心线对称分布，在轴向中心线上对称的磁体单元水平充磁方向相反，垂直充磁方向相同，初级固定板和绕组骨架为高强度非金属材料，初级固定板上两端镶嵌钢丝螺套。本发明为电枢绕组与永磁体均为V型设计的双V型无铁芯永磁同步直线电动机结构，使无铁芯永磁直线电机实现高推力、低推力波动及高定位精度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及直线电机技术领域，具体涉及一种双V型无铁芯永磁同步直线电动机。
背景技术
在制造装配业中，由直线电机构成的直驱技术具有高速、高精免维护等优点，已得到广泛应用。在很多系统应用中由于无铁芯永磁同步直线电机具有无齿槽效应，无定位力、振动噪声相对很小并且推力波动极小等优点，使得电机容易满足在空载或轻载状态下高定位精度的要求，因此无铁芯永磁同步直线电机成为设计与开发的一个热点。为了提高无铁芯永磁同步直线电机的有效输出力及动态性能，主要采用不同的磁体安装方式、磁路结构、线圈结构设计以及动子定子的设计、以及控制策略等。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种双V型无铁芯永磁同步直线电动机，其增加电机的有效电磁推力及降低推力波动，提高电机重复定位精度。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：双V型无铁芯永磁同步直线电动机，其特征在于：包括动子以及定子，动子与定子相对布置；
所述动子包括线圈、推力检测板和初级固定板，所述的线圈中三相绕组呈无间隔布置，嵌设于初级固定板内部，所述初级固定板为矩形板，顶部设置有一排螺纹孔；所述的推力检测板用于排布连接线，其结构为长条形“U”型板，初级固定板的顶部设置于推力检测板的“U”型槽内，推力检测板的上部两侧设置有与螺纹孔相配合的螺套；
所述定子包含稀土永磁体、次级磁轭版、磁轭连接板和内磁气隙；所述的稀土永磁体包括上磁体组件和下磁体组件，次级磁轭版包括上次级磁轭版和下次级磁轭版，并通过磁轭连接板连接，所述的上磁体组件和下磁体组件分别对称布置在上次级磁轭版和下次级磁轭版内侧，所述的上磁体组件与下磁体组件之间为内磁气隙，所述动子设于内磁气隙中。
进一步，上次级磁轭版和下次级磁轭版的下端面滑动设置于磁轭连接板的滑槽内。
进一步，线圈垂直于定子水平运动方向的直线部分均沿动子运动方向的水平垂直中心线向左偏移6°-6.2°。
进一步，每个上磁体组件和下磁体组件由若干个磁体单元组成，每个磁体单元的结构均为等腰梯形，等腰梯形下角角度在66.5-66.8度范围内，相邻的两个磁体单元相反设置。
进一步，磁体单元的充磁角度依次改变90°，沿中心线对称分布的磁体单元水平充磁方向相反，垂直充磁方向相同，所述磁体单元均沿水平垂直中心线向左偏移6.5°-6.8°。
进一步，上磁体组件和下磁体组件的径向长度大于动子绕组径向长度。
进一步，初级固定板为高强度非金属材料。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明在动子移动过程中，定子与动子的双V结构产生的外悬效应与均化作用，能起到有效提高推力以及降低推力波动的效果，便于高定位精度场合直线电机的应用。
附图说明
图1为本发明整体结构主视图；
图2为本发明整体结构侧视图；
图3为本发明整体结构的爆炸图；
图4为本发明充磁方向示意图；
图5为本发明永磁体模块结构排布和角度布置示意图；
图6为本发明绕组线圈排布示意图；
图7为本发明绕组线圈结构排布和角度布置示意图；
标记说明：1-动子，2-定子，3-推力检测板，4-初级固定板，5-次级磁轭版，6-稀土永磁体，7-磁轭连接板，8-绕组线圈，9-螺纹孔，10-钢丝螺套，11-钢丝螺套，12-内磁气隙，13-滑槽，14-间隙、15-间隙；
301-前面，302-后面；
501-上次级磁轭板，502-下次级磁轭板，
601-上磁体组件，602-下磁体组件，
6011-磁体单元，6012-磁体单元，
801-直线部分。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
参照图1至7所示，为本发明提供的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种双V型无铁芯永磁同步直线电机，如图1-图3所示，具体包括动子1，定子2，动子1与定子2相对布置，
动子1由绕组线圈8、初级固定板4、推力检测板3组成，线圈8中三相绕组呈无间隔布置，嵌设于初级固定板4内部，初级固定板4为高强度非金属材料，为矩形板，初级固定板4顶端设置有一排螺纹孔9，用于与推力检测板3连接。
如图2所示，推力检测板3材料为铝合金，用于排布连接线，其结构为长条形“U”型板，前面301、后面302的上端镶嵌钢丝螺套10，用于与初级固定板4的螺纹孔9连接，线圈8采用非重叠三相排列且整体浇注，并用环氧树脂固定成为一体，这样在提高强度的同时可以对线圈8进行有效保护。
如图2所示，定子2包括稀土永磁体6、次级磁轭版5、磁轭连接板7和内磁气隙12，次级磁轭版5包括上次级磁轭板501和下次级磁轭板502，上次级磁轭板501和下次级磁轭板502的底部通过U型的磁轭连接板7通过钢丝螺套11进行连接，磁轭连接板7使得电机结构强度增加，定子2采用分段拼接方式，长度可根据使用情况自由组合。
如图2所示，所述的稀土永磁体6包括上磁体组件601与下磁体组件602，上磁体组件601和下磁体组件602分别对称布置在上次级磁轭版501和下次级磁轭版502内侧，所述上磁体组件601与下磁体组件602之间为内磁气隙12，所述动子1设于内磁气隙12中。
上磁体组件601与下磁体组件602与初级固定板4的间隙14和间隙15的宽度为1.5mm，在不影响电机性能的前提下，此时电机推力密度最佳。
如图4所示，每个上磁体组件601和下磁体组件602由若干个上下相对设置的磁体单元6011和磁体单元6022组成，每个磁体单元的结构均为等腰梯形，等腰梯形下角角度变化在66.5°<θ<66.8°范围内，此处θ设置有助于提升气隙磁场磁通密度，每块磁体单元使用等腰梯形磁铁和海尔贝克充磁布局是为了有效提高电机的电磁推力总值。
如图5所示，所述磁体单元的充磁角度依次改变90°，沿中心线对称分布的磁体单元水平充磁方向相反，垂直充磁方向相同，每块磁体单元6011和磁体单元6012均沿中心线向左偏移一定角度，角度变化范围在6.5°<ɑ<6.8°。
上磁体组件601，下磁体组件602的长度D大于所述动子的绕组长度d，根据D值与d值的比较，分析电机横向边端效应，当绕组线圈8通以三相交流电时，动子1与定子2相互作用产生电磁推力，从而驱动动子1沿轴向往复运动，此处D，d的设置有助于抑制横向边端效应，降低推力波动。
如图4所示，上磁体组件601，下磁体组件602的每块磁体单元的充磁角度依次改变90°，沿中心线对称分布的磁体单元601和602垂直充磁方向相同，水平充磁方向相反，上磁体组件601每四块的充磁方向即“上”“右”“下”“左”为一个充磁周期，下磁体组件602每四块的充磁方向即“上”“左”“下”“右”为一个充磁周期。
如图6和图7，本发明提供的一种绕组结构，绕组线圈8布置为4极3圈非重叠分数槽集中绕组结构且无间隔排列，三相电机绕组相差60电角度，每相电机绕组垂直于定子水平运动方向的直线部分801均沿动子运动方向的水平垂直中心线向左偏移6°<β<6.2°。此处ɑ、β的设置有助于提高电机推力与重复定位精度，降低推力波动，满足电机精度需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.双V型无铁芯永磁同步直线电动机，其特征在于：包括动子(1)以及定子(2)，动子(1)与定子(2)相对布置；
所述动子(1)包括线圈(8)、推力检测板(3)和初级固定板(4)，所述的线圈(8)中三相绕组呈无间隔布置，嵌设于初级固定板(4)内部，所述初级固定板(4)为矩形板，顶部设置有一排螺纹孔(9)；所述的推力检测板(3)用于排布连接线，其结构为长条形“U”型板，初级固定板(4)的顶部设置于推力检测板(3)的“U”型槽内，推力检测板(3)的上部两侧设置有与螺纹孔(9)相配合的螺套(10)；
所述定子(2)包含稀土永磁体(6)、次级磁轭版(5)、磁轭连接板(7)和内磁气隙(12)；所述的稀土永磁体(6)包括上磁体组件(601)和下磁体组件(602)，次级磁轭版(5)包括上次级磁轭版(501)和下次级磁轭版(502)，并通过磁轭连接板(7)连接，所述的上磁体组件(601)和下磁体组件(602)分别对称布置在上次级磁轭版(501)和下次级磁轭版(502)内侧，所述的上磁体组件(601)与下磁体组件(602)之间为内磁气隙(12)，所述动子(1)设于内磁气隙(12)中。
2.根据权利要求1所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：所述的上次级磁轭版(501)和下次级磁轭版(502)的下端面滑动设置于磁轭连接板(7)的滑槽(13)内。
3.根据权利要求1或2所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：所述线圈(8)垂直于定子(2)水平运动方向的直线部分均沿动子(1)运动方向的水平垂直中心线向左偏移6°-6.2°。
4.根据权利要求3所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：每个上磁体组件(601)和下磁体组件(602)由若干个磁体单元组成，每个磁体单元的结构均为等腰梯形，等腰梯形下角角度在66.5-66.8度范围内，相邻的两个磁体单元相反设置。
5.根据权利要求4所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：所述磁体单元的充磁角度依次改变90°，沿中心线对称分布的磁体单元水平充磁方向相反，垂直充磁方向相同，所述磁体单元均沿水平垂直中心线向左偏移6.5°-6.8°。
6.根据权利要求5所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：所述上磁体组件(601)和下磁体组件(602)的径向长度大于动子(1)绕组径向长度。
7.根据权利要求6所述的双V型无铁芯永磁同步直线电机，其特征在于：所述初级固定板(4)为高强度非金属材料。
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