双边次级一侧凸铁极3与另一侧对应凸铁极3之间通过导磁导磁铁4连接成一体，凸铁极3的宽度大于等于导磁铁4的宽度，各导磁铁4互不相交，导磁铁4上设置或缠绕至少一组次级励磁调节线圈7，导磁铁4为双边次级激励区、直流励磁调节线圈与双边初级组成串并联磁路提供了通道，双边次级置于双边初级之间与双边初级配合构成双边直线电机。
[0047]所述的励磁调节线圈7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;双边次级与双边初级配合构成了带励磁调节高效大推力双边直线电机。
[0048]图5、图6所示为本实用新型的带励磁调节高效大推力双边直线电机结构示意图，所述的任意相邻的两个导磁铁4之间设置至少一组沿纵向充磁的磁体6。
[0049]图7、图8所示为本实用新型的带励磁调节高效大推力双边直线电机结构示意图，所述的任意相邻的两励磁调节线圈7、两导磁铁4及其相连的凸铁极3之间全部设置或填充磁体6和/或纵向磁体5。
[0050]图9-图14所示为本实用新型凸铁极和纵向磁铁截面示意图，所述的凸铁极3、纵向磁体5或磁体6的截面为矩形或等腰梯形或三角形或“凸”形结构。
[0051]图15-图20所示为本实用新型凸铁极和纵向磁铁截面示意图，它们分别为图9-图14的双边对称结构，所述的双边型凸铁极3、纵向磁体5或磁体6的截面为长方形或矩形或等腰梯形或三角形或“中”形或“工”形结构。
[0052]图21、图22所示为本实用新型的带励磁调节高效大推力双边直线电机结构示意图五，所述双边次级两侧的凸铁极3表面开设“凹”形或“凸”形的齿槽，在凸铁极3的槽中嵌放充磁方向与凸铁极3的磁化方向一致的法向磁体8。
[0053]图23为次级局部三维结构示意图，图24为网孔状的连接件三维结构示意图，图25为本实用新型三维结构示意图，所述的分散布置的各导磁铁4或凸铁极3或凸铁极3与导磁铁3的横向伸出端与相应侧的端部支撑板或连接件固结成一个整体，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带励磁调节高效大推力双边直线电机，如图25所示三维结构示意图。双边次级还可以采取将整块连接板与次级导磁铁、凸铁极的横向端部通过螺栓连接或焊接等多种方式固定，如图26、27、28所示，其中图26为本实用新型次级局部三维结构示意图二，图27为本实用新型连接板三维结构示意图二，图28为本实用新型三维结构示意图二。
[0054]上述实施例中，所述的励磁磁体可以采用永磁体，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。
[0055]上述实施例中，在导磁铁4或凸铁极3靠近气隙的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6包裹在内)，将导磁铁4或凸铁极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。而本实用新型那些导磁薄片、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。
[0056]本实用新型所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，巧妙应用了双边直线电机的结构特点，在次级设置了导磁铁4和纵向磁体5、磁体6为双边次级凸铁极3、直流励磁、双边初级组成串并联磁路提供了通道，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。图29为加励磁调节线圈(不通电)磁场有限元仿真磁力线分布图，从中可以看出，除了难以避免的气隙(凸铁极3)表面及初级槽口区域出现少量漏磁外，本实用新型的双边次级内部区域几乎没有漏磁，次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次级内部区域都没有多少能量损失，几乎都用于了参与初、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，推力可达到普通双边隐极式或凸极式永磁直线电机的1.5倍以上。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，对气隙不平衡造成的法向力调节相当灵敏，所需直流励磁功率小。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、性价比极高的带励磁调节高效大推力双边直线电机。
[0057]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.带励磁调节高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面设置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，其特征在于:双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体的充磁方向相对或者背离，每个导磁铁上设置励磁线圈。2.根据权利要求1所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:励磁线圈套设在导磁铁上，励磁线圈位于导磁铁侧方的凹槽I内，或者励磁线圈伸出导磁铁位于相邻磁体的凹槽II内。3.根据权利要求2所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:磁体的法向高度小于或者等于导磁铁的法向高度，当磁体的法向高度小于导磁铁的法向高度时，磁体可以为多列并行设置，多列磁体的法向总高度小于导磁铁的法向高度。4.根据权利要求1所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:相邻导磁铁之间并行设置有至少一列线圈和至少一列磁体，磁体和线圈的法向总高度分别小于或等于导磁铁的法向高度。5.根据权利要求2、3或4所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:导磁铁的两侧设置有交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，导磁凸铁极设置在导磁铁的两端与导磁铁连成一体，导磁凸铁极的宽度大于等于导磁铁的宽度，纵向磁体的宽度小于等于磁体的宽度。6.根据权利要求5所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:导磁铁、导磁凸铁极、纵向磁体和磁体截面为矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形、“中”字形、“工”字形或圆弧形。7.根据权利要求6所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:凸铁极或导磁铁的表面开设至少一个开口槽，开口槽内设置有法向磁体，法向磁体的表面极性与凸铁极或导磁铁的表面极性一致。8.根据权利要求7所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:在凸铁极或导磁铁的表面设置一层连接薄片，将个凸铁极或导磁体连成一个整体;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。9.根据权利要求8所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，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。10.根据权利要求9所述的带励磁调节高效大推力双边直线电机，其特征在于:所述的双边次级每边的凸铁极和/或导磁铁的横向端部通过相应的端部连接板彼此连接成一体构成统一的双边次级。
【专利摘要】本实用新型属于直线电机及其驱动领域，具体涉及带励磁调节高效大推力双边直线电机，双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体的充磁方向相对或者背离，每个导磁铁上设置励磁线圈，导磁铁为双边次级永磁、直流励磁和双边初级组成串并联磁路提供了通道，磁阻小，漏磁大幅降低甚至完全消除，励磁调节能力显著增强，解决了长期制约直线电机工程应用的瓶颈问题。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、制造和使用成本，特别适用于大推力、大功率、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】H02K3/28, H02K3/18, H02K41/02
【公开号】CN205231878
【申请号】CN201520871203
【发明人】汪旭东, 许孝卓
【申请人】焦作市华鹰机电技术有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月4日