磁铁芯Π 8一相邻的励磁调节线圈5(沿法向)一气隙一次级铁芯一气隙一导磁铁芯17—(回到)励磁调节线圈5。因励磁磁路所经过路径的铁芯和气隙2均直接参与机电能量转换，并没有通过磁体6，故其励磁磁阻小，励磁调节效果远优于图1中所示结构。
[0017]所述的双边初级的励磁调节线圈5位于H形或II形导磁铁芯4的两贯通柱外侧凹槽I内，如图5、图6、图7所示，或者励磁调节线圈5伸出导磁铁芯位于相邻磁体凹槽Π内，如图8所示。导磁铁芯4两贯通柱或磁体6与励磁调节线圈5配合设置。
[0018]所述的励磁调节线圈5作为法向力或推力调节单元。当作为法向力调节单元时，根据双边法向力或双边磁场或双边气隙2的检测偏移量通入相应的直流励磁电流，励磁电流的方向和线圈的绕向使得双边电机两侧的励磁磁场及法向力一侧被增强的同时，另一侧被减弱；当作为推力调节单元时，根据负载或功角或位置或速度或负载电流的检测变化量通入相应的励磁电流，励磁电流的方向和线圈的绕向使得双边电机两侧的励磁磁场及法向力同时被增强或同时被减弱；双边初级与双边次级I配合构成了磁力平衡式开关磁链直线电机。
[0019]上述实施例中，所述的双边贯通式导磁铁芯4的贯通柱靠近气隙2端面可开设至少一个槽，所述的励磁磁体6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。磁体6的法向高度小于或者等于H形或11形导磁铁芯4的法向高度。上述磁力平衡式开关磁链直线电机双边初级横向端部或轭部通过连接件连接成一体，与双边次级I配合形成统一的磁力平衡式开关磁链直线电机。
[0020]本发明所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，巧妙应用了双边型开关磁链直线电机的结构特点，在初级设置了H形或II形双边贯通式导磁铁芯4，为双边初级直流励磁磁路提供了通道，磁阻和漏磁得以大幅降低，功率密度和推力大幅增加的同时，励磁调节能力显著增强。本发明的初级永磁主磁路和直流励磁辅助磁路在理论上可同时达到近乎完美，也就是说永磁体和励磁调节线圈磁势在初级内部区域能量损失小，几乎都用于参与初、次级的机电能量转换，这在普通带励磁调节永磁电机中是难以达到的，因此，推力可达到普通开关磁链直线电机的130%以上。进一步对不平衡法向力进行调整(使之为零)的仿真表明，推力保持不变或不影响推力情况下，对气隙5不平衡造成的法向力调节相当灵敏，所需直流励磁功率小，起到“一两拨千斤”之效，而且次级无需增加任何成本即可实现磁悬浮运行。从而解决了现有直线电机出力小、调节能力低、成本高、体积大等长期制约工程应用的瓶颈问题，提供了一种结构简单、推力大、调节能力强、性价比极高的磁力平衡式开关磁链直线电机。
[0021]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。
【主权项】
1.磁力平衡式开关磁链直线电机，包括由两个面对面设置的单边次级构成的双边次级，单边次级由开槽铁芯组成，双边次级与设置在双边次级之间的双边初级配合构成双边型开关磁链直线电机，双边初级由至少一组交替贴装的导磁铁芯、磁体及绕组组成，其特征在于:至少一组导磁铁芯上设置励磁调节线圈，导磁铁芯为双边贯通式导磁铁芯，与相应的双边次级配合形成励磁通道。2.根据权利要求1所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的双边贯通式导磁铁芯包括两贯通柱，两贯通柱之间设置有轭部的为H形导磁铁芯，两贯通柱与轭部为一体结构;两贯通柱之间没有设置轭部的为II形导磁铁芯，所述的励磁调节线圈套设在H形或II形导磁铁芯的两贯通柱外侧面上。3.根据权利要求2所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的励磁调节线圈位于H形或II形导磁铁芯的两贯通柱外侧凹槽I内，或者励磁调节线圈伸出导磁铁芯位于相邻磁体凹槽Π内，导磁铁芯两贯通柱或磁体与励磁调节线圈配合设置。4.根据权利要求2所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的磁体设置在相邻的两个H形或II形导磁铁芯的两贯通柱外侧面之间，所述的绕组套设在相邻两个H形或11形导磁铁芯的两贯通柱内侧面上。5.根据权利要求4所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:磁体的法向高度小于或者等于H形或II形导磁铁芯的法向高度。6.根据权利要求4所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体。7.根据权利要求6所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的双边初级横向端部或轭部通过连接件连接成一体，与双边次级配合形成统一的磁力平衡式开关磁链直线电机。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7中任一权利要求所述的磁力平衡式开关磁链直线电机，其特征在于:所述的双边贯通式导磁铁芯的贯通柱端面开设至少一个槽。
【专利摘要】本发明属于直线电机及其驱动领域，具体涉及磁力平衡式开关磁链直线电机，双边次级与设置在双边次级之间的双边初级配合构成双边型开关磁链直线电机，双边初级由至少一组交替贴装的导磁铁芯、磁体及绕组组成，至少一组导磁铁芯上设置励磁调节线圈，导磁铁芯为双边贯通式导磁铁芯，与相应的双边次级配合形成励磁通道，磁阻和漏磁大幅降低，当电机因轨道不平整或气隙偏差出现不平衡法向力（正压力）情况下，易于通过调整励磁电流消除或减小不平衡法向力，显著减轻或消除导向定位装置的磨损及运行噪声。特别适用于高效低成本、大推力、高功率密度、长行程和需要磁悬浮导向控制等直线电机工程应用场合。
【IPC分类】H02K41/03
【公开号】CN105529900
【申请号】CN201610058073
【发明人】汪旭东, 汪慧, 许孝卓
【申请人】焦作市华鹰机电技术有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月28日