CN203406765U - 一种多齿结构的开关磁链直线电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多齿结构的开关磁链直线同步电动机，包括动子和定子，动子包括多个铁芯模块、三相绕组和永磁体；动子在与定子的配合面上设有多个齿，定子上设有与动子配合的多个齿槽。U型铁芯模块的两个U型边构成动子的大齿，大齿的端部具有两个或两个以上的小齿。相邻铁芯模块之间夹置永磁体，相邻永磁体的充磁方向相反。本实用新型的永磁体和三相绕组都置于长度较短的动子一侧，定子仅由硅钢片叠压制成，制作成本低，加工实施方便，长行程时有极大优势；在动子一侧采用多齿结构，比单齿结构至少节省一半永磁体用量，大幅降低成本，同时减小因齿槽离引起的推力波动，提高出力质量，在动子两端设置对称的多齿形辅助齿，进一步减小推力波动。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关磁链式直线电动机。
背景技术
电动机是很多运动系统中的驱动部件，选用合适的电动机能够优化运动系统的性能、降低成本。在旋转运动的场合，一般选用旋转型的电动机。在直线运动的场合，如果仍然采用旋转电动机来提供动力，由于运动形式的差别，需要一些把旋转运动转变成直线运动的传动装置如滚珠丝杠等。这些传动装置的引入会使系统体积增大，结构复杂，震动、噪音增加，系统可靠性降低。从运动控制来看还会使系统响应变慢、惰性增加等。
直接采用直线电动机可以克服上述诸多困难，而且直线电动机由于没有离心力的约束，其加速度和速度都可以比旋转电机做的更高，可以使系统具有更快的速度和响应。特别是永磁同步直线电动机，以其高效、高单位体积出力和高定位能力成为高性能直线驱动的首选。但是常规永磁同步直线电动机的绕组和永磁体分别在动子或者定子上，当行程比较长时如用于工厂内的运输线、或者地铁等时，绕组或者永磁体数量非常巨大，成本非常高。
永磁开关磁链直线同步电动机，其永磁体和线圈绕组均在短动子上，定子仅由硅钢片叠压而成。在行程较长时，仅需要延长铺设硅钢片定子就可以。成本更高的铜绕组和永磁体仅在动子长度内铺设就可以，大幅度降低成本。但是这种永磁开关磁链直线同步电动机仍有许多不足之处：如与旋转电动机不同，其动子的端部是开断的，漏磁非常大；齿槽效应非常明显；永磁体虽然不要长距离铺设，但是消耗仍然偏大。这些原因会导致推力波动大、成本较高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多齿结构的开关磁链直线同步电动机，大幅度提高永磁体的利用率和减小推力波动，能满足高效、可靠、低成本、高性能直线驱动的需求。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种多齿结构的开关磁链直线电动机，包括动子和定子，所述动子包括多个铁芯模块、绕制在所述铁芯模块上的三相绕组以及设置在所述铁芯模块之间的永磁体；所述动子在与定子的配合面上设有多个齿，所述定子上设有与所述动子配合的多个齿槽。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：所述铁芯模块呈倒U型，倒U型铁芯模块的两个U型边构成所述动子的大齿，大齿的端部具有两个或两个以上的小齿。
所述相邻两个铁芯模块之间夹置永磁体，所述相邻两个永磁体的充磁方向相反。
三相绕组分别绕制在相邻两个铁芯模块的U型边上，所述永磁体被绕在其中。
所述动子的两端设有辅助齿，所述辅助齿和与其最接近的大齿构成一个倒U型铁芯模块。
所述三相绕组、三相绕组之间的相邻U型边大齿以及相邻U型边大齿之间的永磁体构成了一个动力单元组，所述直线电动机的动子包括一个或多个所述的动力单元组。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的永磁体和三相绕组都置于长度较短的动子一侧，定子铁芯可以仅由硅钢片叠压制成，制作成本低，加工实施方便，长行程时具有极大优势；并且，在动子一侧采用多齿结构，比单齿结构至少节省一半的永磁体用量，在大幅降低成本的同时减小因齿槽离引起的推力波动，提高出力质量，在动子两端设置对称的多齿形辅助齿，进一步减小推力波动。本实用新型的直线电动机可以用同步电机的控制方式运行，实现位置、速度、出力控制，实现高性能运行。
附图说明
图1为本实用新型的开关磁链直线电动机的结构示意图。
图2为本实用新型的开关磁链直线电动机的绕组连接方式示意图。
具体实施方式
参照附图1。
本实用新型的开关磁链直线电动机包括动子1和定子2，动子1包括多个铁芯模块9、由A相绕组3、B相绕组4和C相绕组5构成的三相绕组以及永磁体。
铁芯模块9呈倒U型，倒U型铁芯模块9的两个U型边构成了动子的大齿10，大齿10的端部具有两个小齿11，由此在动子1与定子2的配合面上形成了多齿，可以根据实际需要来设计小齿的数量，如每个大齿的端部设置3个或4个小齿。
定子2由齿槽式结构硅钢片叠压制成，定子2与动子1的配合面上设有多个与小齿11配合的齿槽。
相邻两个铁芯模块9之间夹置永磁体，相邻两个永磁体6和7的充磁方向相反，本实施例中，永磁体6为N向充磁永磁体，永磁体7为S向充磁永磁体。
三相绕组线圈3、4和5分别绕在相邻两个大齿10上，并将相邻两个大齿10之间的永磁体绕在其内部。三个绕组线圈3、4、5及其分别绕制在其中的3对大齿10、3对大齿10中的永磁体6或7构成一个动力单元组，本实施例中的动子1由这样两个动力单元组构成，也可以根据动力输出的需要增加动力单元组的个数。
考虑到磁路完整性及抑制推力波动的需要，动子1的两端对称地设有辅助齿8，辅助齿8和与其最近的一个大齿10构成一个完整的倒U型铁芯模块9。
本实用新型的绕组连接方式如图2所示，其中，点画线表示A相绕组，实线表示B相绕组，虚线表示C相绕组，X、Y、Z分别表示A、B、C三相绕组的输出。实际运行时，将图2所示三相绕组与控制电路相连，根据传感器检测到的动子与定子相对位置信息，控制电路实行变频驱动控制。
上述实施例用于对本实用新型作进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
Claims (6)
1.一种多齿结构的开关磁链直线电动机，包括动子和定子，其特征在于：所述动子包括多个铁芯模块、绕制在所述铁芯模块上的三相绕组以及设置在所述铁芯模块之间的永磁体；所述动子在与定子的配合面上设有多个齿，所述定子上设有与所述动子配合的多个齿槽。
2.如权利要求1所述的一种多齿结构的开关磁链直线电动机，其特征在于：所述铁芯模块呈倒U型，倒U型铁芯模块的两个U型边构成所述动子的大齿，大齿的端部具有两个或两个以上的小齿。
3. 如权利要求2所述的一种多齿结构的开关磁链直线电动机，其特征在于：所述相邻两个铁芯模块之间夹置永磁体，所述相邻两个永磁体的充磁方向相反。
4. 如权利要求3所述的一种多齿结构的开关磁链直线电动机，其特征在于：三相绕组分别绕制在相邻两个铁芯模块的U型边上，所述永磁体被绕在其中。
5. 如权利要求4所述的一种多齿结构的开关磁链直线电动机，其特征在于：所述动子的两端设有辅助齿，所述辅助齿和与其最接近的大齿构成一个倒U型铁芯模块。
6. 如权利要求4所述的一种多齿结构的开关磁链直线电动机，其特征在于：所述三相绕组、三相绕组之间的相邻U型边大齿以及相邻U型边大齿之间的永磁体构成了一个动力单元组，所述直线电动机的动子包括一个或多个所述的动力单元组。
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| CN201320411521.7U Expired - Fee Related CN203406765U (zh) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | 一种多齿结构的开关磁链直线电动机 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107579643A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-01-12 | 中国矿业大学 | 一种单相圆筒型永磁直线电机二维磁路建模方法 |
| CN109802501A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-05-24 | 华中科技大学 | 一种定子分裂齿开关磁链电机 |
| CN110880850A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-03-13 | 华中科技大学 | 一种定子永磁型动铁芯式无弹簧直线振荡电机 |
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