凸铁极3表面形成的磁极极性相同，各磁体6的充磁方向与两侧对应纵向磁体5的充磁方向一致，双边次级与对应的双边初级配合构成了一种双边直线电机。其中，图4为任意相邻两个连接桥之间靠近中部处设置一组纵向充磁的磁体6结构示意图，图中，相邻两个连接桥4之间的磁体6与两侧对应纵向纵向磁体5之间可空置或设置非磁性轭部7 ;图5为任意相邻两个连接桥4、两侧纵向磁体5之间全部填充为纵向充磁的磁体6 ;图6为任意相邻两个连接桥4与两侧纵向磁体5之间设置两组纵向充磁的磁体6的结构示意图，图5中，两组磁体6之间可空置或设置非磁性轭部7。
[0021]图7、图8、图9所示为双边直线电机结构示意图，凸极磁体阵列由表面开设两个开口槽或一个“凸”形槽的导磁凸铁极3、在凸铁极3开口槽中嵌放两个法向磁体8。
[0022]图12为横向端部(图中伸出部分)未加固定的双边次级三维结构示意图；图13为次级端部连接板三维结构示意图一，图14所示为设有连接板的双边凸极永磁直线电机示意图一，分散布置的各连接桥4或凸铁或凸铁与连接桥4的横向伸出端与相应侧的次级端部支连接板固结成一个整体，形成坚固统一的双边次级，双边次级与对应的双边初级配合构成了一种双边直线电机，如图13、图14所示。
[0023]双边次级还可以采取将整块端部连接板与次级横向端部直接通过螺栓连接或焊接等多种方式固定，如图15、图16所示，其中，图15为次级端部连接板三维结构示意图二，图16为设有连接板的双边凸极永磁直线电机示意图二。
[0024]上述实施例中，所述的磁体6、纵向磁体5和法向磁体8可以采用永磁体，或者超导磁体，或者电励磁体，根据具体的需要而定。一般来说，优先采用钕铁硼材料制成的强磁性永磁体。
[0025]上述实施例中，在凸铁极3表面设置一层连续布置的连接薄片(这些薄片同时也将磁体包裹在内)，将个凸铁极3连成一个整体；连接薄片为导磁薄片、导电薄片或导磁导电复合薄片，或为带若干槽的导磁齿槽薄片，槽内嵌导电体，各导电体横向端部通过导电短路环连成一体。这些内嵌导电体的齿槽薄片的结构和工作原理类似于常见的旋转鼠笼感应电机鼠笼端部短路环，在起动过程中，这些导电体将感应电势，将这些导电体短路，这些感应电势将在导电体内产生短路电流(起动电流)，产生很大的起动力矩(力)起到自起动电机作用，当稳态同步运行时这些导电体将不起作用，因为同步速下的感应电势为零，异步运行才起作用。而本发明那些导磁薄片、导电薄片或导磁导电复合薄片也起到类似作用，在直线电机中也经常用到，只不过其起动力、起动力矩较小，主要起到动态稳定(防止失步)和一定的防护作用。
[0026]目前常用的隐极型永磁直线电机的电磁等效气隙较大，为机械气隙(一般为2~10mm)和永磁体磁化高度(磁化高度一般为5~20mm)之和，凸极型永磁直线电机的电磁等效气隙相对较小，但次级轭部漏磁明显较大，都导致电机的功率密度和出力及效率较低。本发明所述的电机，结构上属于永磁凸极直线电机，由于设置了纵向磁体和内嵌法向磁体的凸铁极，次级轭部漏磁大幅降低，当次级中部除连接桥4之外全部填充为中部纵向的磁体6工况下，理论上可以完全消除次级轭部漏磁。因此，采用本发明的直线电机，功率密度和推力可大幅增加，相同体积和制造成本下，可大幅增加电机功率和出力，或者相同功率和出力下，可大幅降低电机的体积、制造使用成本。从而解决了长期以来制约直线电机工程应用的瓶颈问题。
[0027]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种凸极开槽永磁阵列，包括交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，相邻纵向磁体的充磁方向相对或背离，其特征在于:在导磁凸铁极靠近气隙的表面上开有槽，槽内设置有法向磁体，法向磁体的表面极性与凸铁极表面极性一致。2.根据权利要求1所述的一种凸极开槽永磁阵列，其特征在于:法向磁体的形状为矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形或半圆形，槽形与法向磁体配合设置。3.根据权利要求1所述的一种凸极开槽永磁阵列，其特征在于:导磁凸铁极或纵向磁体的截面形状为矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形“中”字形、“工”字形或半圆形。4.应用权利要求1-3所述一种凸极开槽永磁阵列的单边直线电机，包括单边初级和单边次级，单边初级和单边次级之间具有气隙，其特征在于:单边次级为凸极开槽永磁阵列。5.根据权利要求4所述的单边直线电机，其特征在于:在凸极开槽永磁阵列远离单边初级的一侧连接有非磁性轭部。6.应用权利要求1-3所述一种凸极开槽永磁阵列的双边直线电机，双边初级和设置在双边初级之间的双边次级，其特征在于:所述的双边次级包括两个背靠背设置的凸极开槽永磁阵列。7.根据权利要求6所述的双边直线电机，其特征在于:两个凸极开槽永磁阵列中间连接一个共用的非磁性轭部。8.根据权利要求6所述的双边直线电机，其特征在于:两个凸极开槽永磁阵列对应凸铁极之间采用导磁连接桥连接，各连接桥互不相交，任意相邻两个连接桥之间设置有至少一列磁体。9.根据权利要求8所述的双边直线电机，其特征在于:在凸铁极表面设置一层连接薄片，将各凸铁极连成一个整体；连接薄片为导磁薄片、导电薄片或导磁导电复合薄片，或为带若干槽的导磁齿槽薄片，槽内嵌导电体，各导电体横向端部通过导电短路环连成一体。10.根据权利要求9所述的双边直线电机，其特征在于:所述的双边次级每边的凸铁极和/或导磁连接桥的横向端部通过相应的连接板彼此连接成一体构成统一的双边次级。11.根据权利要求9所述的双边直线电机，其特征在于:所述的磁体、法向磁体和纵向磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体。
【专利摘要】本发明属于直线电机及其驱动领域，具体涉及一种凸极开槽永磁阵列及直线电机，凸极开槽永磁阵列，包括交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，相邻纵向磁体的充磁方向相对或背离，在导磁凸铁极靠近气隙的表面上开有槽，槽内设置有法向磁体，法向磁体的表面极性与凸铁极表面极性一致，凸极开槽永磁阵列与次级构成直线电机。采用本发明结构可大幅降低次级内部漏磁甚至完全消除，相同体积和制造成本下，可大幅增加电机功率和出力，或相同功率下，大幅降低电机体积和制造使用成本，特别适用于大气隙、长行程、大功率和大推力直线电机工程应用场合。
【IPC分类】H02K41/03
【公开号】CN105305769
【申请号】CN201510739642
【发明人】许孝卓, 汪旭东
【申请人】河南理工大学, 焦作市华鹰机电技术有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月4日