CN116317234B - 一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 - Google Patents
一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116317234B CN116317234B CN202310574552.2A CN202310574552A CN116317234B CN 116317234 B CN116317234 B CN 116317234B CN 202310574552 A CN202310574552 A CN 202310574552A CN 116317234 B CN116317234 B CN 116317234B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- shell
- yoke
- parabolic
- stator structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009087 cell motility Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/17—Stator cores with permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机，包括外壳，外壳用于为其他结构提供安装基础；外壳内部设置为中空结构，外壳内部的轴线方向上依次排列多组磁轴单元，磁轴单元用于为直线电机内动子的滑动提供磁场，外壳的两端上设置有用于将磁轴单元固定在外壳内部的限位组件，磁轴单元包括磁轭、磁钢和定位套，磁轭和磁钢在外壳的轴线方向上同轴设置，多个磁轴单元中的磁轭和磁钢依次间隔设置，每两个相邻的磁轴单元中的两个磁钢中相同的磁极互相靠近，磁轭以轴线为中心扫描的外部轮廓的母线呈抛物线形状，本发明通过对磁轴单元的结构设计，提高了电机运行的平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机。
背景技术
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的动力装置和执行结构。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
目前的直线电机是将传统旋转电机的初级展开拉直，变初级的封闭磁场为开放磁场，而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级，旋转电机的转子部分变为直线电机的次级，将初级固定，次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动，目前使用的磁轴式直线电机的定子部分由圆柱状的磁轭和磁钢组成，具备该种结构的直线电机的反电动势梯形波平稳区凹陷畸变，导致电机在运行过程中不够平稳，基于目前使用的直线电机存在的上述缺陷，本发明提供了一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机，对磁轴结构进行改进，使得直线电机的运行更加平稳。
发明内容
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种抛物线磁轭定子结构，包括外壳，所述的外壳用于为其他结构提供安装基础；外壳内部设置为中空结构，所述的外壳内部的轴线方向上依次排列多组磁轴单元，所述的磁轴单元用于为直线电机内动子的滑动提供磁场，所述的外壳的两端上设置有用于将磁轴单元固定在外壳内部的限位组件。
所述的磁轴单元包括磁轭和磁钢，所述的磁轭和磁钢在外壳的轴线方向上同轴设置，多个所述的磁轴单元中的磁轭和磁钢依次间隔设置，每两个相邻的磁轴单元中的两个磁钢中相同的磁极互相靠近，所述的磁轭的外部轮廓母线在xoy平面直角坐标系中y≥0的参数方程为：
式中：D1为磁轭端面直径，D1同时为磁钢的直径；D2为磁轭轮廓上对应的最大直径；b为磁轭的长度，xoy平面为磁轭的轴向剖面，坐标原点在面心，x轴与磁轭的轴线方向重合，y轴与磁轭中心的径向方向重合。
进一步的，所述的外壳的内径与磁轭轮廓上的最大直径相等，所述的磁轴单元还包括定位套，所述的定位套设在磁钢和外壳之间，定位套用于实现对磁钢的径向定位。
进一步的，所述的磁钢设置为圆柱形状。
进一步的，所述的定位套为非导磁材料。
进一步的，所述的限位组件包括堵头、支撑管和螺栓，所述的支撑管与外壳同轴，所述的堵头设置在外壳内部，所述的堵头中部设置有螺纹孔，所述的螺栓穿过支撑管与堵头形成螺纹配合。
进一步的，所述的堵头靠近支撑管的一端设置为锥形。
进一步的，所述的支撑管内部设置有沉孔，所述的沉孔为圆锥形状，且靠近堵头一端。
进一步的，所述的支撑管的外侧设置有用于卡在外壳端部的环形凸台，支撑管上除凸台以外的部分设置在外壳的内部。
进一步的，所述的支撑管分布若干变形割缝。
进一步的，一种具备抛物线铁芯定子结构的磁轴式直线电机，包括用于固定安装外壳的模组架体，所述的外壳外部滑动安装有动子结构，所述的动子结构上设置有用于控制动子结构换向以及进行电角度检测的霍尔换向板，有用于检测动子运动位置和速度的磁栅读头或光栅读头。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明设置的磁轴单元通过对磁轭形状的改进，磁轭以轴线为中心扫描的外部轮廓的母线呈抛物线形状，消除了传统直线型轮廓磁轴磁轭电机的反电动势梯形波平稳区凹陷畸变和电机在运行过程中不够平稳的问题，使得磁轴式直线电机的运行更加平稳，消除了部分谐波的影响，降低了电机运行的噪音及温升。
附图说明
图1为本发明一种抛物线磁轭定子结构的整体机构示意图。
图2为本发明外壳剖开后的整体结构示意图。
图3为本发明外壳和限位组件剖开后的整体结构示意图。
图4为图3中A处的局部放大示意图。
图5为本发明限位组件整体剖切后的结构示意图。
图6为本发明磁轭和磁钢的轴向剖切结构示意图。
图7为本发明磁轭的结构示意图。
图8为本发明支撑管的立体结构示意图。
图9为本发明支撑管的平面结构示意图。
图10为传统直线型轮廓磁轴磁轭相电压反电动势波形示意图。
图11为本发明抛物线轮廓磁轴磁轭相电压反电势波形示意图。
附图标记：1-外壳；2-限位组件；201-堵头；202-支撑管；203-螺栓；3-磁轴单元；301-磁轭；302-磁钢；303-定位套；D1-磁轭端面直径；D2-磁轭轮廓上对应的最大直径；a-磁钢的长度，b-磁轭的长度。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例：如图1、图2、图3所示，一种抛物线磁轭定子结构，包括外壳1，外壳1用于为其他结构提供安装基础；外壳1内部设置为中空结构，外壳1内部的轴线方向上依次排列多组磁轴单元3，磁轴单元3用于为直线电机内动子的滑动提供磁场，外壳1的两端上设置有用于将磁轴单元3固定在外壳1内部的限位组件2，本实施例中外壳1设置为不锈钢材质。
如图2、图4、图6、图7所示，磁轴单元3包括磁轭301、磁钢302和定位套303，定位套303为非导磁材料，本实施例中采用尼龙材质，磁轭301和磁钢302在外壳1的轴线方向上同轴设置，多个磁轴单元3中的磁轭301和磁钢302依次间隔设置，每两个相邻的磁轴单元3中的两个磁钢302中相同的磁极互相靠近，磁轭301的轴线方向外部轮廓在xoy平面直角坐标系中y ≥0的参数方程为：
式中：D1为磁轭301端面直径，D1同时为磁钢302的直径；D2为磁轭301轮廓上对应的最大直径；b为磁轭301的长度，磁钢的长度用a表示，使用时a、b的数值根据使用需求设置，xoy平面为磁轭301的轴向剖面，坐标原点在面心，x轴与磁轭301的轴线方向重合，y轴与磁轭301中心的径向方向重合。
如图2、图4、图6、图7所示，外壳1的内径与磁轭301轮廓上的最大直径相等，磁钢302设置为圆柱形状，定位套303套设在磁钢302和外壳1之间，定位套303用于实现对磁钢302的径向定位。
如图3、图4、图5、图8、图9所示，限位组件2包括堵头201、支撑管202和螺栓203，支撑管202的外侧设置有用于卡在外壳1端部的环形凸台，支撑管202上除凸台以外的部分设置在外壳1的内部，支撑管202与外壳1同轴，支撑管202内部设置有沉孔，堵头201设置在外壳1内部，堵头201靠近支撑管202的一端设置为锥形，支撑管202上圆周分布8个变形割缝，支撑管202靠近堵头201的一端内部的孔设置为圆锥形状，堵头201中部设置有螺纹孔，螺栓203穿过支撑管202与堵头201形成螺纹配合，螺栓203与堵头201拧紧时支撑管202外径会增大，使其与外壳1进行涨紧配合，位于外壳1两端的螺栓203还起到将磁钢302和磁轭301进行轴向锁紧的作用。
一种具备抛物线铁芯定子结构的磁轴式直线电机，包括用于固定安装外壳1的模组架体，外壳1外部滑动安装有动子结构，动子结构上设置有用于控制动子结构换向以及进行电角度检测的霍尔换向板，动子结构上设置有用于检测动子运动位置和速度的磁栅读头或光栅读头，模组架体上贴有对应的磁栅尺或光栅尺。
对外壳1外部滑动安装的动子结构线圈施加驱动信号，线圈产生的磁场与磁轴单元3产生的磁场进行耦合从而拖动动子结构在外壳1的中心线方向上进行滑动，磁栅编码器或光栅编码器检测动子结构的运动位置和速度，霍尔传感器检测换向信号，两者的检测信号反馈到驱动器从而实现对电机的伺服驱动。
通过对图10、图11分析对比可知，本发明通过对磁轴单元3的改进，设置磁轭301以轴线为中心扫描的外部轮廓的母线呈抛物线形状，控制方式采用方波控制，抛物线型轮廓磁轭301组成的磁轴反电动势波形在平稳区域更加平缓，消除了传统直线型轮廓磁轴磁轭梯形波平稳区的凹陷畸变，使得磁轴直线电机的运行更加平稳，消除了部分谐波的影响，降低了电机运行的噪音及温升。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抛物线磁轭定子结构，包括外壳（1），所述的外壳（1）用于为其他结构提供安装基础；外壳（1）内部设置为中空结构，所述的外壳（1）内部的轴线方向上依次排列多组磁轴单元（3），所述的磁轴单元（3）用于为直线电机内动子的滑动提供磁场，所述的外壳（1）的两端上设置有用于将磁轴单元（3）固定在外壳（1）内部的限位组件（2），其特征在于：
所述的磁轴单元（3）包括磁轭（301）和磁钢（302），所述的磁轭（301）和磁钢（302）在外壳（1）的轴线方向上同轴设置，多个所述的磁轴单元（3）中的磁轭（301）和磁钢（302）依次间隔设置，每两个相邻的磁轴单元（3）中的两个磁钢（302）中相同的磁极互相靠近，所述的磁轭（301）的外部轮廓母线在xoy平面直角坐标系中y ≥0的参数方程为：
；
式中：D1为磁轭（301）端面直径，D1同时为磁钢（302）的直径；D2为磁轭（301）轮廓上对应的最大直径；b为磁轭（301）的长度，xoy平面为磁轭（301）的轴向剖面，坐标原点在面心，x轴与磁轭（301）的轴线方向重合，y轴与磁轭（301）中心的径向方向重合。
2.根据权利要求1所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的外壳（1）的内径与磁轭（301）轮廓上的最大直径相等，所述的磁轴单元（3）还包括定位套（303），所述的定位套（303）设在磁钢（302）和外壳（1）之间，定位套（303）用于实现对磁钢（302）的径向定位。
3.根据权利要求2所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的磁钢（302）设置为圆柱形状。
4.根据权利要求2所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的定位套（303）为非导磁材料。
5.根据权利要求1所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的限位组件（2）包括堵头（201）、支撑管（202）和螺栓（203），所述的支撑管（202）与外壳（1）同轴，所述的堵头（201）设置在外壳（1）内部，所述的堵头（201）中部设置有螺纹孔，所述的螺栓（203）穿过支撑管（202）与堵头（201）形成螺纹配合。
6.根据权利要求5所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的堵头（201）靠近支撑管（202）的一端设置为锥形。
7.根据权利要求5所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的支撑管（202）内部设置有沉孔，所述的沉孔为圆锥形状，且靠近堵头（201）一端。
8.根据权利要求5所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的支撑管（202）的外侧设置有用于卡在外壳（1）端部的环形凸台，支撑管（202）上除凸台以外的部分设置在外壳（1）的内部。
9.根据权利要求5所述的一种抛物线磁轭定子结构，其特征在于：所述的支撑管（202）分布若干变形割缝。
10.一种具备如权利要求1-9任意一项所述的抛物线磁轭定子结构的磁轴式直线电机，其特征在于：包括用于固定安装外壳（1）的模组架体，所述的外壳（1）外部滑动安装有动子结构，所述的动子结构上设置有用于控制动子结构换向以及进行电角度检测的霍尔换向板，有用于检测动子运动位置和速度的磁栅读头或光栅读头。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310574552.2A CN116317234B (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310574552.2A CN116317234B (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116317234A CN116317234A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116317234B true CN116317234B (zh) | 2023-07-21 |
Family
ID=86789180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310574552.2A Active CN116317234B (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116317234B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117477891B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-05 | 燕山大学 | 一种具有开槽结构的动子外壳及磁轴式直线电机 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201238213Y (zh) * | 2008-06-11 | 2009-05-13 | 赵佰淼 | 管式永磁同步直线电动机的径向磁路组合次级 |
| CN101630891A (zh) * | 2008-07-16 | 2010-01-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种微型直线电机及其驱动方式 |
| CN102510145A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 井下圆筒形直线电机分力式动子 |
| CN202840905U (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-27 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 圆筒式永磁直线电机结构 |
| CN108825122A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 郑州大学 | 一种高频冲击直线永磁电机系统 |
| CN209072306U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-07-05 | 苏州灵猴机器人有限公司 | 一种直线电机模组 |
-
2023
- 2023-05-22 CN CN202310574552.2A patent/CN116317234B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201238213Y (zh) * | 2008-06-11 | 2009-05-13 | 赵佰淼 | 管式永磁同步直线电动机的径向磁路组合次级 |
| CN101630891A (zh) * | 2008-07-16 | 2010-01-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种微型直线电机及其驱动方式 |
| CN102510145A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 井下圆筒形直线电机分力式动子 |
| CN202840905U (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-27 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 圆筒式永磁直线电机结构 |
| CN108825122A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 郑州大学 | 一种高频冲击直线永磁电机系统 |
| CN209072306U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-07-05 | 苏州灵猴机器人有限公司 | 一种直线电机模组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116317234A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116317234B (zh) | 一种抛物线磁轭定子结构及磁轴式直线电机 | |
| CN108462346B (zh) | 一种混合驱动式三自由度运动电动机 | |
| US8791607B2 (en) | Linear drive | |
| CN1101073C (zh) | 利用磁力支承使位置稳定的飞轮 | |
| CN204794602U (zh) | 永磁电机装配定位工装 | |
| US5777414A (en) | Magnetic bearing arrangement for a rotor | |
| CN101572451A (zh) | 伺服电机及其转子 | |
| CN102315754A (zh) | 致动器 | |
| CN102601473A (zh) | 基于磁悬浮伺服驱动的微小孔电火花加工的主轴装置 | |
| CN101997389A (zh) | 直线旋转永磁作动器 | |
| CN104795950A (zh) | 双磁路永磁式有限转角电机 | |
| US20040070300A1 (en) | Low torque ripple surface mounted magnet synchronous motors for electric power assisted steering | |
| CN103280939B (zh) | 一种双定子直线旋转哈尔巴赫永磁作动器 | |
| CN109617360B (zh) | 多自由度旋转与线性复合运动电机 | |
| US5130594A (en) | Electromagnetic motor | |
| CN111490656A (zh) | 一种新型电机结构 | |
| CN204517604U (zh) | 双磁路永磁式有限转角电机 | |
| CN102005887A (zh) | 定子与具有该定子的马达及其制作方法 | |
| CN115566821B (zh) | 一种多项式磁钢定子结构及磁轴式直线电机 | |
| CN213906529U (zh) | 一种双自由度电机 | |
| CN219304585U (zh) | 一种步进电机 | |
| CN204721197U (zh) | 一种动子可旋转的直线音圈电机 | |
| CN2565123Y (zh) | 霍尔旋转变压器 | |
| CN214101160U (zh) | 一种闭环步进电机 | |
| CN220874294U (zh) | 一种低纹波转矩电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |