专利名称：高精度无槽永磁电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机领域，具体涉及高精度无槽永磁电机。
背景技术：
图16所示为传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机的结构示意图。该电机的次级由轭板和平板形永磁体构成，永磁体沿与运动方向垂直方向平行充磁，永磁体沿运动方向N、S相间依次排列固定在次级轭板内侧，次级双边对应永磁体的充磁方向相同，初级位于两个次级板之间。永磁体产生磁力线的法向分量垂直穿过初级，通电的初级绕组与次级永磁体磁场相互作用，产生电磁力，推动动子作直线运动。但是该直线电机存在以下缺点气隙磁密低，气隙磁密波形的正弦度差，因此电机的效率和推力密度低、推力波动大，电机的振动和噪声高。同时，次级永磁体用量大，次级的重量和电机成本高。
发明内容
本发明为了解决电机的效率和推力密度低、推力波动大、振动和噪声高的缺陷，以及次级的重量和电机成本高的问题，而提出了一种高精度无槽永磁电机。本发明的高精度无槽永磁电机是平板型永磁直线电机，它包括初级和次级；次级为双边次级，初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于双边次级的内侧，初级与双边次级之间具有气隙；次级由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和轭板4组成，主永磁体 1为平板形永磁体，所述的平板形永磁体为平行充磁，辅助永磁体2为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的T形永磁体，所述的T形永磁体为平行充磁，聚磁体3为横截面为梯形或矩形聚磁体，沿运动方向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在平板形的导磁轭板4内侧面上，并且所述的辅助永磁体2的T形永磁体的小端面固定在导磁轭板4上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2所形成的槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的内侧面和聚磁体3的内侧面处于同一平面， 每相邻两个主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向相反，主永磁体1的充磁方向垂直于电机运动方向，辅助永磁体2的充磁方向平行于电机运动方向，即主永磁体1的充磁方向垂直于辅助永磁体2的充磁方向，双边次级对应的主永磁体1的充磁方向相同，双边次级对应的辅助永磁体2的充磁方向相反；聚磁体3的内侧面宽度A小于等于导磁轭板4的厚度B，聚磁体3的外侧面宽度E小于主永磁体1的运动方向宽度C，导磁轭板4的厚度B小于主永磁体1的运动方向宽度C，辅助永磁体2的内侧面宽度D大于导磁轭板4的厚度B。本发明高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁直线电机，它包括初级和次级；初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于次级的外侧，初级与次级之间具有气隙；次级由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和导磁轭筒5组成，主永磁体1为轴向横截面为矩形的环形永磁体，所述的环形永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体2为轴向横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的环状T形永磁体，所述的环状T形永磁体为轴向充磁；聚磁体3为轴向横截面为梯形或矩形的环形聚磁体，沿轴向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒5外侧面上，并且所述的辅助永磁体2的环状T形永磁体的小环面固定在导磁轭板4上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2所形成的环形槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的外侧面和聚磁体3的外侧面处于同一环形面，每相邻两主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两辅助永磁体2的充磁方向相反，聚磁体3的外侧面宽度A小于等于导磁轭筒5的侧面径向厚度B，聚磁体3的内侧面宽度E小于主永磁体1的轴向宽度C，辅助永磁体2的外侧面宽度D大于导磁轭筒5的侧面径向厚度B。本发明高精度无槽永磁电机是平面永磁电机，它包括初级和次级；次级为阵列式次级，初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于次级的一侧，初级与次级之间具有气隙；次级由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和轭板4组成，主永磁体1为平板形永磁体11，所述的平板形永磁体11为平行Z向充磁，辅助永磁体2为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的复合形永磁体，所述的复合形永磁体为X向或Y向平行充磁；聚磁体3为X 向与Y向横截面为梯形或矩形、Z向横截面为正方形的聚磁体，在导磁轭板4上，主永磁体1 与辅助永磁体2依次沿X向或Y向间隔排列固定在轭板4上表面上，并且辅助永磁体2的底面对角线两端分别设有一个矩形凹槽，所述的两个矩形凹槽内分别嵌放有两个相邻的主永磁体1的一角，每块主永磁体1的四个角分别嵌放在与其相邻的四块辅助永磁体2的矩形凹槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，每相邻两个主永磁体1 的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向成90°角，包围同一块主永磁体1的四块辅助永磁体2的充磁方向同时向外或向内，辅助永磁体2的气隙侧的表面为矩形，所述的矩形长边的长度等于聚磁体3气隙侧的表面正方形边长的2倍，辅助永磁体2的充磁方向平行于短边方向，聚磁体3的气隙侧的表面X向与Y向宽度A小于等于导磁轭板4的厚度B，聚磁体3的相对于气隙侧的表面X向与Y向宽度E小于主永磁体1的X向与Y向宽度 C，辅助永磁体2的气隙侧的表面充磁方向宽度D大于导磁轭板4的厚度B。本发明高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁旋转电机，电机包括定子和转子；定子采用无铁心结构或有铁心无槽结构，转子位于定子的外侧或内侧，定子与转子之间具有气隙；转子由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和导磁轭筒5组成，主永磁体1为轴向横截面为扇形的永磁体，所述的永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体2为轴向横截面为两个扇形径向组成的T形永磁体，所述的T形永磁体为切向充磁；聚磁体3为轴向横截面扇形的聚磁体，沿圆周方向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒5内侧面或外侧面上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2所形成的槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的外侧面或内侧面和聚磁体3的外侧面或内侧面处于同一环形面，每相邻两个主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向相反，聚磁体3的周向角α小于主永磁体1的周向角β。本发明提出一种高精度无槽永磁电机。通过优化次级的电磁结构，可以减小次级重量、降低电机推力波动和成本、提高气隙磁密、气隙磁场的正弦度、电机的电磁推力以及电机的效率与控制精度。
图1是高精度无槽永磁电机是平板型永磁直线电机时的结构示意图；图2和图3 是高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁直线电机时的结构示意图，图2是聚磁体3的轴向横截面为矩形的环形聚磁体和辅助永磁体2的轴向横截面为矩形与矩形组成的环状T形永磁体的结构示意图，图3是聚磁体3的轴向横截面为梯形的环形聚磁体和辅助永磁体2的轴向横截面为梯形与矩形组成的环状T形永磁体的结构示意图；图4至图13是高精度无槽永磁电机是平面永磁电机时的结构示意图，图4是次级结构示意图，图5至图9是辅助永磁体 2的结构示意图，图5是辅助永磁体2的轴侧图(可见面为侧面)，图6是辅助永磁体2的主视图，图7是辅助永磁体2的右侧视图，图8是辅助永磁体2的仰视图，图9是辅助永磁体2的轴侧图(可见面为底面)，图10是聚磁体3是X向与Y向横截面为矩形的聚磁体和辅助永磁体2为横截面为矩形与矩形组成的复合形永磁体的结构示意图，图11是图10的 A-A剖视图，图12是聚磁体3是X向与Y向横截面为梯形的聚磁体和辅助永磁体2的横截面为梯形与矩形组成的复合形永磁体的结构示意图，图13是图12的B-B剖视图；图14和图15是高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁旋转电机时的结构示意图，图14是外转子圆筒型永磁旋转电机的结构示意图，图15是内转子圆筒型永磁旋转电机的结构示意图，图16是传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的高精度无槽永磁电机是平板型永磁直线电机，它包括初级和次级；次级为双边次级，初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于双边次级的内侧，初级与双边次级之间具有气隙；次级由主永磁体 1、辅助永磁体2、聚磁体3和轭板4组成，主永磁体1为平板形永磁体，所述的平板形永磁体为平行充磁，辅助永磁体2为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的T形永磁体，所述的 T形永磁体为平行充磁，聚磁体3为横截面为梯形或矩形聚磁体，沿运动方向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在平板形的导磁轭板4内侧面上，并且所述的辅助永磁体 2的T形永磁体的小端面固定在导磁轭板4上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2 所形成的槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的内侧面和聚磁体3的内侧面处于同一平面，每相邻两个主永磁体1的充磁方向相反， 每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向相反，主永磁体1的充磁方向垂直于电机运动方向，辅助永磁体2的充磁方向平行于电机运动方向，即主永磁体1的充磁方向垂直于辅助永磁体 2的充磁方向，双边次级对应的主永磁体1的充磁方向相同，双边次级对应的辅助永磁体2 的充磁方向相反；聚磁体3的内侧面宽度A小于等于导磁轭板4的厚度B，聚磁体3的外侧面宽度E小于主永磁体1的运动方向宽度C，导磁轭板4的厚度B小于主永磁体1的运动方向宽度C，辅助永磁体2的内侧面宽度D大于导磁轭板4的厚度B。
具体实施方式
二 结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁直线电机，它包括初级和次级；初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构， 初级位于次级的外侧，初级与次级之间具有气隙；次级由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体 3和导磁轭筒5组成，主永磁体1为轴向横截面为矩形的环形永磁体，所述的环形永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体2为轴向横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的环状T形永磁体，所述的环状T形永磁体为轴向充磁；聚磁体3为轴向横截面为梯形或矩形的环形聚磁体，沿轴向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒 5外侧面上，并且所述的辅助永磁体2的环状T形永磁体的小环面固定在导磁轭板4上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2所形成的环形槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体 2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的外侧面和聚磁体3的外侧面处于同一环形面，每相邻两主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两辅助永磁体2的充磁方向相反，聚磁体3的外侧面宽度A小于等于导磁轭筒5的侧面径向厚度B，聚磁体3的内侧面宽度E小于主永磁体1的轴向宽度C，辅助永磁体2的外侧面宽度D大于导磁轭筒5的侧面径向厚度 B0具体实施方式
三结合图4至图13说明本实施方式，本实施方式高精度无槽永磁电机是平面永磁电机，它包括初级和次级；次级为阵列式次级，初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于次级的一侧，初级与次级之间具有气隙；次级由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和轭板4组成，主永磁体1为平板形永磁体11，所述的平板形永磁体11为平行Z向充磁，辅助永磁体2为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的复合形永磁体，所述的复合形永磁体为X向或Y向平行充磁；聚磁体3为X向与Y向横截面为梯形或矩形、Z 向横截面为正方形的聚磁体，在导磁轭板4上，主永磁体1与辅助永磁体2依次沿X向或Y 向间隔排列固定在轭板4上表面上，并且辅助永磁体2的底面对角线两端分别设有一个矩形凹槽，所述的两个矩形凹槽内分别嵌放有两个相邻的主永磁体1的一角，每块主永磁体1 的四个角分别嵌放在与其相邻的四块辅助永磁体2的矩形凹槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，每相邻两个主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向成90°角，包围同一块主永磁体1的四块辅助永磁体2的充磁方向同时向外或向内，辅助永磁体2的气隙侧的表面为矩形，所述的矩形长边的长度等于聚磁体3 气隙侧的表面正方形边长的2倍，辅助永磁体2的充磁方向平行于短边方向，聚磁体3的气隙侧的表面X向与Y向宽度A小于等于导磁轭板4的厚度B，聚磁体3的相对于气隙侧的表面X向与Y向宽度E小于主永磁体1的X向与Y向宽度C，辅助永磁体2的气隙侧的表面充磁方向宽度D大于导磁轭板4的厚度B。
具体实施方式
四结合图14和图15说明本实施方式，本实施方式高精度无槽永磁电机是圆筒型永磁旋转电机，电机包括定子和转子；定子采用无铁心结构或有铁心无槽结构，转子位于定子的外侧或内侧，定子与转子之间具有气隙；转子由主永磁体1、辅助永磁体2、聚磁体3和导磁轭筒5组成，主永磁体1为轴向横截面为扇形的永磁体，所述的永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体2为轴向横截面为两个扇形径向组成的T形永磁体，所述的T形永磁体为切向充磁；聚磁体3为轴向横截面扇形的聚磁体，沿圆周方向，主永磁体1与辅助永磁体2依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒5内侧面或外侧面上，聚磁体3固定在主永磁体1与辅助永磁体2所形成的槽中，并且主永磁体1、辅助永磁体2和聚磁体3之间紧密配合，所述的辅助永磁体2的外侧面或内侧面和聚磁体3的外侧面或内侧面处于同一环形面，每相邻两个主永磁体1的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体2的充磁方向相反；聚磁体3的周向角α小于主永磁体1的周向角β。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同点在于在转子气隙侧安装有高强度护套，以保护辅助永磁体与聚磁体，防止其脱落。其它组成和连接方式与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五任意一个具体实施方式
不同点在于聚磁体3为高饱和磁密材料。其它组成和连接方式与具体实施方式
一至五任意一个具体实施方式
相同。本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式
的组合同样也可以实现发明的目的。
权利要求
1.高精度无槽永磁电机，它是平板型永磁直线电机，它包括初级和次级；次级为双边次级，初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于双边次级的内侧，初级与双边次级之间具有气隙；其特征在于次级由主永磁体(1)、辅助永磁体( 、聚磁体C3)和轭板(4)组成，主永磁体(1)为平板形永磁体，所述的平板形永磁体为平行充磁，辅助永磁体( 为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的T形永磁体，所述的T形永磁体为平行充磁，聚磁体(3)为横截面为梯形或矩形的聚磁体，沿运动方向，主永磁体(1)与辅助永磁体( 依次间隔排列固定在平板形的导磁轭板内侧面上，并且所述的辅助永磁体O)的T形永磁体的小端面固定在导磁轭板(4)上，聚磁体(3)固定在主永磁体(1)与辅助永磁体( 所形成的槽中，并且主永磁体(1)、辅助永磁体(2)和聚磁体(3)之间紧密配合，所述的辅助永磁体O)的内侧面和聚磁体(3)的内侧面处于同一平面，每相邻两个主永磁体(1)的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体(2)的充磁方向相反，主永磁体(1)的充磁方向垂直于电机运动方向，辅助永磁体(2)的充磁方向平行于电机运动方向，即主永磁体(1)的充磁方向垂直于辅助永磁体( 的充磁方向，双边次级对应的主永磁体(1)的充磁方向相同，双边次级对应的辅助永磁体O)的充磁方向相反；聚磁体(3)的内侧面宽度(A)小于等于导磁轭板的厚度(B)，聚磁体(3)的外侧面宽度E小于主永磁体(1)的运动方向宽度(C)，导磁轭板(4)的厚度(B)小于主永磁体(1)的运动方向宽度(C)，辅助永磁体(2)的内侧面宽度⑶大于导磁轭板⑷的厚度⑶。
2.高精度无槽永磁电机，它是圆筒型永磁直线电机，它包括初级和次级；初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于次级的外侧，初级与次级之间具有气隙；其特征在于次级由主永磁体(1)、辅助永磁体O)、聚磁体⑶和导磁轭筒(5)组成，主永磁体(1)为轴向横截面为矩形的环形永磁体，所述的环形永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体(2)为轴向横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的环状T形永磁体，所述的环状T形永磁体为轴向充磁；聚磁体C3)为轴向横截面为梯形或矩形的环形聚磁体，沿轴向，主永磁体(1)与辅助永磁体( 依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒( 外侧面上，并且所述的辅助永磁体O)的环状T形永磁体的小环面固定在导磁轭板(4)上，聚磁体(3)固定在主永磁体(1)与辅助永磁体( 所形成的环形槽中，并且主永磁体(1)、辅助永磁体(2)和聚磁体C3)之间紧密配合，所述的辅助永磁体O)的外侧面和聚磁体(3)的外侧面处于同一环形面，每相邻两主永磁体(1)的充磁方向相反，每相邻两辅助永磁体( 的充磁方向相反，聚磁体(3)的外侧面宽度(A)小于等于导磁轭筒(5)的侧面径向厚度(B)，聚磁体(3) 的内侧面宽度E小于主永磁体⑴的轴向宽度(C)，辅助永磁体⑵的外侧面宽度⑶大于导磁轭筒(5)的侧面径向厚度(B)。
3.高精度无槽永磁电机，它是平面永磁电机，它包括初级和次级；次级为阵列式次级， 初级采用无铁心结构或有铁心无槽结构，初级位于次级的一侧，初级与次级之间具有气隙； 其特征在于次级由主永磁体(1)、辅助永磁体O)、聚磁体C3)和轭板(4)组成，主永磁体 (1)为平板形永磁体11，所述的平板形永磁体11为平行Z向充磁，辅助永磁体( 为横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成的复合形永磁体，所述的复合形永磁体为X向或Y向平行充磁；聚磁体C3)为X向与Y向横截面为梯形或矩形、Z向横截面为正方形的聚磁体，在导磁轭板(4)上，主永磁体(1)与辅助永磁体( 依次沿X向或Y向间隔排列固定在轭板(4)上表面上，并且辅助永磁体O)的底面对角线两端分别设有一个矩形凹槽，所述的两个矩形凹槽内分别嵌放有两个相邻的主永磁体(1)的一角，每块主永磁体(1)的四个角分别嵌放在与其相邻的四块辅助永磁体O)的矩形凹槽中，并且主永磁体(1)、辅助永磁体(2) 和聚磁体⑶之间紧密配合，每相邻两个主永磁体⑴的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体O)的充磁方向成90°角，包围同一块主永磁体(1)的四块辅助永磁体O)的充磁方向同时向外或向内，辅助永磁体O)的气隙侧的表面为矩形，所述的矩形长边的长度等于聚磁体C3)气隙侧的表面正方形边长的2倍，辅助永磁体( 的充磁方向平行于短边方向， 聚磁体⑶的气隙侧的表面X向与Y向宽度㈧小于等于导磁轭板⑷的厚度(B)，聚磁体 (3)的相对于气隙侧的表面X向与Y向宽度E小于主永磁体(1)的X向与Y向宽度(C)，辅助永磁体O)的气隙侧的表面充磁方向宽度(D)大于导磁轭板的厚度(B)。
4.高精度无槽永磁电机，它是圆筒型永磁旋转电机，电机包括定子和转子；定子采用无铁心结构或有铁心无槽结构，转子位于定子的外侧或内侧，定子与转子之间具有气隙；其特征在于转子由主永磁体(1)、辅助永磁体O)、聚磁体C3)和导磁轭筒( 组成，主永磁体(1)为轴向横截面为扇形的永磁体，所述的永磁体为径向充磁或径向平行充磁，辅助永磁体(2)为轴向横截面为两个扇形径向组成的T形永磁体，所述的T形永磁体为切向充磁；聚磁体(3)为轴向横截面扇形的聚磁体，沿圆周方向，主永磁体(1)与辅助永磁体( 依次间隔排列固定在圆筒形的导磁轭筒(5)内侧面或外侧面上，聚磁体(3)固定在主永磁体(1)与辅助永磁体(2)所形成的槽中，并且主永磁体(1)、辅助永磁体(2)和聚磁体(3)之间紧密配合，所述的辅助永磁体O)的外侧面或内侧面和聚磁体(3)的外侧面或内侧面处于同一环形面，每相邻两个主永磁体(1)的充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体( 的充磁方向相反；聚磁体⑶的周向角α小于主永磁体(1)的周向角β。
5.根据权利要求1所述的高精度无槽永磁电机，其特征在于在转子气隙侧安装有高强度护套。
6.权利要求1至5任意一个权利要求所述的高精度无槽永磁电机，其特征在于聚磁体(3)为高饱和磁密材料。
全文摘要
高精度无槽永磁电机。它涉及电机领域，它解决了电机的效率和推力密度低、推力波动大、振动和噪声高的缺陷，以及次级的重量和电机成本高的问题。它通过优化次级的电磁结构，减小次级重量、降低电机推力波动和成本、提高气隙磁密、气隙磁场的正弦度、电机的电磁推力以及电机的效率与控制精度。次级由主永磁体、辅助永磁体、聚磁体和轭板组成，并限定其之间特定侧面的宽度，主永磁体横截面为矩形，辅助永磁体横截面为梯形与矩形或矩形与矩形组成，聚磁体横截面为梯形或矩形，主永磁体与辅助永磁体依次间隔排列固定在导磁轭板上，并且主永磁体、辅助永磁体和聚磁体之间紧密配合，每相邻两个主永磁体充磁方向相反，每相邻两个辅助永磁体充磁方向相反。
文档编号H02K41/00GK102185458SQ20111012890
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者寇宝泉, 曹海川, 赵斌超 申请人:哈尔滨工业大学