对称式永磁同步直线电机的制作方法

文档序号:8301046阅读:627来源:国知局
对称式永磁同步直线电机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种对称式永磁同步直线电机。
【背景技术】
[0002]高速高精的直线运动,一般会用直线电机进行驱动,例如磁悬浮列车、物料输送机、先进机床等等。1840年英国人惠斯顿发明了世界上第一台直线电机,但由于理论与技术上的缺陷,直到20世纪中叶,直线电机才进入新的发展阶段。
[0003]直线电机伺服系统是一种直接将电能转换成直线运动的机械能的动力装置,它没有旋转电机的中间转换环节,能有效克服传统转换机构的体积大、精度低、效率低、响应慢、噪音大等诸多缺点。直线电机可以看作是旋转电机沿着径向刨开,并拉直展开。由定子演变而来的一侧称为初级,由转子演变而来的一侧称为次级。考虑到实际情况,一般将初级和次级制造成不同的长度,以保证在所需要的行程范围内初级与次级的之间能有效的进行耦合。对于直线电机,一般将运动的一级称为动子,静止的一级称为定子。
[0004]对于很多种类的直线电机,仅在一边安放初级,对于这样的结构单边式直线电机,最大的特点是在初级与初级之间存在一个很大的法向吸力,在刚次级时约为推力的10倍左右,这样会导致单边式直线电机的运行的不稳定。对于绝大多数直线电机悬浮力都是用的电磁铁的斥力或者吸力:斥浮型的直线电机采用电磁圈相互感应产生斥力,同时会产生涡流效应,导致系统产生大量的热量,需要冷却装置,由于悬浮力无法准确控制,导致运行不稳定,同时也会产生强磁场,对人体以及其他环境的影响尚不清楚,直线电机的加速运动时阻力大,并且需要在静止和加速时提供辅助悬浮力,需要加入辅助电流补偿线路,。吸浮型的直线电机采用U型结构,悬浮高度非常小,对轨道的加工精度和装修工作要求高,动子必须有带有励磁电源,导致运行动子的质量大而且不方便。

【发明内容】

[0005]为了克服现有直线电机存在的上述缺陷,本发明提供一种能够有效避免电机的发热,运行稳定,对轨道的质量要求低以及能够准确控制电机动子的对称式永磁同步直线电机。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]对称式永磁同步直线电机,其特征在于:包括动子和若干对称式布置在动子两侧的定子导轨,若干所述的定子导轨构成动子运动的运动轨道;所述的动子的底部两侧分别对称布置有三组阵列式永磁体,所述的定子导轨具有U字形结构,并且两侧所述的定子导轨的U字形结构的开口端相对;所述的U字形结构的开口端的上、下位置均固定安装有结构相同的牵引力线圈,所述的U字形结构的底部的内侧固定安装有悬浮力线圈;
[0008]位于所述的U字形结构的底部内侧的悬浮力线圈与位于所述的动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用同时产生动子向上悬浮的牵引力以及法向吸力,动子两侧对称式布置的定子导轨上的悬浮力线圈与阵列式永磁体产生的法向吸力相互作用使直线电机的动子始终在导轨中间运动;
[0009]位于所述的U字形结构的开口端上、下位置的牵引力线圈分别与位于动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用同时产生沿运动导轨的长度方向移动的导向力以及法向吸力;并且位于开口端上端位置的牵引力线圈与位于动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用产生的法向吸力和位于开口端下端位置的牵引力线圈与位于动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用产生的法向吸力相互抵消。
[0010]所述的动子的底部两侧分别开设有放置阵列式永磁体的永磁体固定槽。
[0011]所述的U字形结构的开口端的上下位置分别开设有放置牵引力线圈的牵引力线圈固定槽。
[0012]所述的U字形结构的底部的内侧开设有放置悬浮力线圈的悬浮力线圈固定槽。
[0013]所述的运动轨道由若干所述的定子导轨可拆卸式地连接。
[0014]使用时,控制悬浮力线圈供电,作为直线电机的初级,采用阵列式永磁体使永磁体下方的磁场大大加强,而其上方的磁场减弱,这样能更充分的利用磁场能提供动子行引力,有效提高了能源的使用率,有效降低了能耗;且永磁体无需相关的控制部件,有效简化了动子供电控制设备。阵列式永磁体由不同方向角度的永磁块组成,永磁块采用Halbach排列方式阵列,作为直线电机的次级,控制悬浮力线圈的通电区域以及电压频率、大小,悬浮力线圈与阵列式永磁体相互作用产生动子向上悬浮的牵引力,产生向上悬浮的牵引力的同时会产生法向吸力,但是由于有二个对称的定子导轨,另一边也会提供相反方向的法向吸力,这就会抵消这种力,同时这二个法向吸力相互作用,最终会使得动子始终在二个定子导轨的中间位置运动,起到直线电机动子运动导向力的作用。
[0015]控制牵引力线圈供电,作为直线电机的初级,阵列式永磁体由不同方向角度的永磁块组成,永磁块采用Halbach排列方式阵列,作为直线电机的次级,控制牵引力线圈的通电区域以及电压频率、大小,牵引力线圈与阵列式永磁体相互作用产生动子的牵引力。其中,安装在动子底部的阵列式永磁体起励磁线圈作用,牵引力线圈起电枢作用,由变频装置给在定子轨道内侧的悬浮力线圈和牵引力线圈供电,动子的运行速度与供给牵引力线圈的电流频率成正比,其推力的大小又与该电流的幅值成正比。
[0016]同时,位于开口端上端位置的牵引力线圈与位于动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用产生的法向吸力和位于开口端下端位置的牵引力线圈与位于动子的底部对应位置的阵列式永磁体相互作用产生的法向吸力相互抵消。因此悬浮力线圈与阵列式永磁体产生的向上的牵引力,只需抵消动子的重力,一般动子的质量不会变,这就使得动子悬浮控制的简便有效,由相互对称的牵引力线圈和阵列式永磁体相互作用产生运行的牵引力能极大改变动子的运行精度和速度。
[0017]本发明的有益效果体现在:
[0018]1,直线电机的动子的悬浮力由一组线圈与永磁体产生的牵引力提供,不再是传统的靠电磁感应的斥力或者U型电磁感应的吸力而提供直线电机的悬浮力,能有效的避免电机的发热,运行不稳定,对轨道的质量要求高,无法准确控制电机动子的弊端。
[0019]2,本发明永磁体采用汝铁硼材料,钕铁硼磁性材料,作为稀土永磁材料发展的最新结果,由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。使得本发明不仅具有永磁电机的特点,且兼有直线电机的性能,作为永磁电机,省去了励磁线圈,不存在励磁线圈,能提高电机的效率降低直线电机的温升。同时汝铁硼永磁具有强磁力和高矫顽力,能有效的减少电机的体积和重量,永磁体代替励磁,使得电机结构更为简单,能有效的改善直线同步电机的启动性能。-
[0020]3,直线电机采用对称式导轨,定子导轨是可以自由拆卸的,可以方便移动,随时组装在一起。
[0021]4,采用对称式的结构,对称分布的阵列式永磁体与悬浮力线圈产生的法向力保证动子始终在定子导轨中间运动,控制动子的导向,阵列式永磁体与牵引力线圈产生的法向吸力等无用力都可以相互抵消,使得电机动子运行更稳定,控制起来更加简单。
【附图说明】
[0022]图1是本发明整体结构剖视图
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