交错连续极永磁同步直线电机的制作方法

本发明涉及交错连续极永磁同步直线电机，属于永磁同步直线电机技术领域。

背景技术：

直线电机省去了中间转换机构，将电能直接转化为直线运动的机械能，直接产生推力，具有大行程、高精度、高速度等突出优点，成为构成直接驱动直线伺服系统的首选电机类型。随着稀土永磁材料的发展应用，永磁同步直线电机相比电磁式的电机具有更小的体积和质量。由于其体积小、重量轻和高效节能等一系列优点，永磁同步直线电机的应用领域正逐渐扩大到生产和生活的各个领域。但是稀土永磁体价格较贵，使得电机的成本增加，为了提高永磁同步直线电机的经济实用性，需要提高永磁体的利用率，以尽量少的永磁体获得尽量大的推力。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供交错连续极永磁同步直线电机，解决了现有永磁同步直线电机因稀土永磁体价格较贵导致电机成本增加的问题，提高了永磁体的利用率和电机的经济实用性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

交错连续极永磁同步直线电机，所述电机为单边电机，包括初级、次级以及初级和次级之间形成的气隙；所述初级包括多齿初级铁芯和初级电枢绕组，初级电枢绕组采用单层结构集中绕制在初级铁芯上，所述次级包括次级背轭铁芯、永磁体-铁极阵列和隔磁材料；永磁体-铁极阵列设置于次级背轭铁芯的上表面，沿横向分为等长的两组，两组中间设置隔磁材料，隔磁材料将次级背轭铁芯分为两半，每组铁极和次级背轭铁芯一体成型，永磁体-铁极阵列中永磁体和铁极交替排列，第一组的极性按照n-铁极-n依次排列，第二组的极性按照铁极-s-铁极依次排列，两组中的永磁体极性相反位置交错，电角度相差180度，每组中相邻永磁体之间的距离为2τ，τ为极距，该电机采用短初级长次级结构，初级作为动子作直线运动。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体和铁极交替排列后，沿横向分为等长的三组、四组、五组、……、n组，n为大于2的整数，其中，奇数组永磁体-铁极阵列的排布方式与第一组相同，偶数组永磁体-铁极阵列的排布方式与第二组相同，每组之间均设置隔磁材料。

交错连续极永磁同步直线电机，所述电机为双边电机，包括上下两个初级、中间一个次级以及初级和次级之间形成的两个气隙；所述初级包括多齿初级铁芯和初级电枢绕组，初级电枢绕组采用单层结构集中绕制在初级铁芯上，所述次级包括次级背轭铁芯、两个永磁体-铁极阵列和隔磁材料；永磁体-铁极阵列分别设置于次级背轭铁芯的上、下表面，每个永磁体-铁极阵列沿横向分为等长的两组，两组中间设置隔磁材料，隔磁材料将次级背轭铁芯分为两半，每组铁极和次级背轭铁芯一体成型，永磁体-铁极阵列中永磁体和铁极交替排列；设置于次级背轭铁芯上表面的永磁体-铁极阵列中，第一组的极性按照n-铁极-n依次排列，第二组的极性按照铁极-s-铁极依次排列，两组中的永磁体极性相反位置交错，电角度相差180度；设置于次级背轭铁芯下表面的永磁体-铁极阵列中，与第一组相对的组的极性按照s-铁极-s依次排列，与第二组相对的组的极性按照铁极-n-铁极依次排列，两组中的永磁体极性相反位置交错，电角度相差180度；每组中相邻永磁体之间的距离为2τ，τ为极距，该电机采用短初级长次级结构，初级作为动子作直线运动。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体和铁极交替排列后，沿横向分为等长的三组、四组、五组、……、n组，n为大于2的整数，其中，在次级背轭铁芯上表面，奇数组永磁体-铁极阵列的排布方式和第一组相同，偶数组永磁体-铁极阵列的排布方式和第二组相同，每组之间均设置隔磁材料；在次级背轭铁芯下表面，奇数组永磁体-铁极阵列的排布方式和与第一组相对的组相同，偶数组永磁体-铁极阵列的排布方式和与第二组相对的组相同，每组之间均设置隔磁材料。

作为本发明的一种优选方案，所述上下两个初级在水平方向错开预设的距离。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明交错连续极永磁同步直线电机，使用铁极代替磁极，与永磁体阵列共同构成磁路，减少了永磁体的用量，提高了永磁体的利用率。

2、本发明交错连续极永磁同步直线电机，次级背轭铁芯结构方便永磁体的安装和固定，简化了加工工艺。

3、本发明交错连续极永磁同步直线电机，采用交错连续极的永磁体-铁极阵列，可有效减小定位力但保持推力不变，减小推力波动，优化了推力性能。

附图说明

图1是本发明单边交错连续极永磁同步直线电机示意图。

图2是单边交错连续极永磁同步直线电机中交错永磁体阵列示意图。

图3是单边交错连续极永磁同步直线电机中次级背轭铁芯和铁极阵列示意图。

图4是单边交错连续极永磁同步直线电机中交错连续极次级结构示意图。

图5是多组交错永磁体阵列示意图。

图6是本发明双边交错连续极永磁同步直线电机示意图。

图7是双边交错连续极永磁同步直线电机中交错永磁体阵列示意图。

图8是双边交错连续极永磁同步直线电机中次级背轭铁芯和铁极阵列示意图。

图9是双边交错连续极永磁同步直线电机中交错连续极次级结构示意图。

其中，1-1和1-2均为初级铁芯，2-1和2-2均为初级电枢绕组，3为次级背轭铁芯，3-1为铁极，4-1和4-2均为永磁体，5为隔磁材料。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，本发明的交错连续极永磁同步直线电机，包括初级、次级和气隙。初级由多齿初级铁芯1-1和初级电枢绕组2-1组成，每隔一个初级铁芯上绕制有初级电枢绕组，两端的初级铁芯不绕制。次级由次级背轭铁芯3、永磁体-铁极阵列和隔磁材料5组成，初级和次级之间存在0.5mm的气隙。永磁体-铁极阵列中永磁体4-1、4-2与铁极3-1交替排列，沿横向分为等长的两组，两组中间设置隔磁材料5，一组的极性按照n-铁极-n交替排列，另一组极性按照铁极-s-铁极交替排列，两组阵列使用的永磁体极性相反位置交错，电角度相差180度，即第一组的永磁体对应着第二组的铁极，第一组的铁极对应着第二组的永磁体。相邻次级永磁体之间的距离为2τ，即按照周期为2τ形成阵列。电机采用短初级长次级结构，初级作为动子做直线运动。

如图2所示，单边交错连续极永磁同步直线电机中两组永磁体阵列极性相反，位置交错，同一位置产生相反的定位力互相抵消，因此总定位力减小。如图3所示，单组次级背轭铁芯与铁极一体成型，两组中间用隔磁材料分开。如图4所示，将图2嵌入到图3的凹槽中，每组铁极与永磁体依次交替排列，铁极充当相反极性的永磁体，减少永磁体的用量，提高永磁体的利用率。两组阵列之间设置隔磁材料，减少漏磁。

实施例二

如图5所示，实施例二与实施例一的初级结构完全相同，区别在于实施例二的次级永磁体-铁极阵列拓展为多组组合，即由2组拓展为3组、4组、5组、……、n组的组合，其中奇数组的永磁体-铁极阵列都与第一组排布相同，偶数组的永磁体-铁极阵列都与第二组排布相同。多组的组合适用于大推力直线电机，有助于减小工艺难度，降低材料成本和提高推力性能。

实施例三

如图6所示，实施例三与实施例一的初级结构完全相同，区别在于实施例三的次级两边可由两个槽结构完全相同的初级形成双边结构，上面的初级由多齿初级铁芯1-1和初级电枢绕组2-1组成，下面的初级由多齿初级铁芯1-2和初级电枢绕组2-2组成，次级上下两个初级错开一定的距离，采用错齿结构有效的削弱定位力。次级背轭铁芯上下表面两层设置极性相反的永磁体-铁极阵列。

如图7所示，为双边交错连续极永磁同步直线电机中交错永磁体阵列。如图8所示，单组次级背轭铁芯与铁极一体成型，两组中间用隔磁材料分开。如图9所示，将图7嵌入到图8的凹槽中，每组铁极与永磁体依次交替排列，铁极充当相反极性的永磁体，减少永磁体的用量，提高永磁体的利用率。设置隔磁材料，减少漏磁。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。