一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢及其安装架的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，包括多个铁芯模块、永磁体和三相绕组，永磁体夹置于相邻铁芯模块之间，铁芯模块包括铁芯模块主体和丁字形顶部结构，永磁体的高度比铁芯模块主体的高度矮1/5-1/3。本实用新型还提供一种上述电枢的安装架，包括平板支架和一体成型的多个十字块，多个十字块的形状与铁芯模块及其间夹置的永磁体之间的空隙相适配。本实用新型的短永磁体结构可使电机系统在磁优化状态下工作，提高效率和推力性能，并可节省永磁体的消耗，降低成本；十字块的横梁两侧挂住铁芯模块，竖梁下部顶住永磁体，使永磁体和铁芯模块相对位置稳固，确保按设计意图运行。
【专利说明】—种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢及其安装架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及永磁开关磁链直线电动机，尤其涉及短永磁的开关磁链直线电动机的电枢及其安装架。
【背景技术】
[0002]电动机是很多运动系统中的驱动部件，选用合适的电动机能够优化运动系统的性能、降低成本。在旋转运动的场合，一般选用旋转型的电动机。在直线运动的场合，如果仍然采用旋转电动机来提供动力，由于运动形式的差别，需要一些把旋转运动转变成直线运动的传动装置如滚珠丝杠等。这些传动装置的引入会使系统体积增大，结构复杂，震动、噪音增加，系统可靠性降低。从运动控制来看还会使系统响应变慢、惰性增加等。
[0003]直接采用直线电动机可以克服上述诸多困难，而且直线电动机由于没有离心力的约束，其加速度和速度都可以比旋转电机做的更高，可以使系统具有更快的速度和响应。特别是永磁同步直线电动机，以其高效、高单位体积出力和高定位能力成为高性能直线驱动的首选。但是常规永磁同步直线电动机的绕组和永磁体分别在动子或者定子上，当行程比较长时如用于工厂内的运输线、或者地铁等时，绕组或者永磁体数量非常巨大，成本非常闻。
[0004]永磁开关磁链直线同步电动机，其永磁体和线圈绕组均在短动子上，定子仅由硅钢片叠压而成。在行程较长时，仅需要延长铺设硅钢片定子就可以。成本更高的铜绕组和永磁体仅在动子长度内铺设就可以，大幅度降低成本。但是这种永磁开关磁链直线同步电动机的常规设计仍有诸多不足之处:如为了便利，常常把永磁体的高度做成和模块主体一样高度，很多场合会由于磁场过大，会出现局部饱和，引起磁场波形畸变，最终使得推力波动增大，推力品质下降。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，可使电机系统在磁优化状态下工作，提高效率和推力性能。
[0006]为此，本实用新型采用以下技术方案:一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，包括多个铁芯模块、永磁体和三相绕组，所述多个铁芯模块平行并列排布，所述永磁体夹置于相邻铁芯模块之间，所述铁芯模块包括铁芯模块主体和设于铁芯模块主体上部的丁字形顶部结构，所述永磁体的高度比所述铁芯模块主体的高度矮1/5-1/3。
[0007]在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案:
[0008]相邻永磁体的充磁方向相反。
[0009]所述铁芯模块主体呈倒U型，倒U型铁芯模块主体的两个U型边构成所述电枢的大齿，大齿的端部具有两个或两个以上的小齿。
[0010]所述三相绕组分别绕制在相邻两个铁芯模块主体的U型边上，被夹置于该相邻两个铁芯模块之间的永磁体被绕在其中。
[0011]所述电枢的两端设有辅助齿，所述辅助齿和与其最接近的大齿构成一个倒U型铁芯模块主体。
[0012]所述铁芯模块由硅钢片叠压制成。
[0013]本实用新型所要解决的另一个技术问题是提供一种上述短永磁的开关磁链直线电动机的电枢的安装架，使得电枢和永磁体的相对位置确定，运行可靠。
[0014]为此，本实用新型采用以下技术方案:一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢的安装架，所述安装架包括平板支架，所述平板支架下方设有与所述平板支架一体成型的多个十字块，所述多个十字块的形状与所述多个铁芯模块及其间夹置的永磁体之间的空隙相适配。
[0015]所述安装架采用硬质铝材制成。
[0016]由于采用本实用新型的技术方案，本实用新型的短永磁体结构可使电机系统在磁优化状态下工作，提高效率和推力性能，并且可以节省永磁体的消耗，从而降低成本；安装架的十字块横梁两侧挂住铁芯模块，竖梁下部顶住永磁体，使永磁体和铁芯模块相对位置稳固，确保电机系统按设计意图高效运行；并且，安装架采用硬质铝材，重量轻、刚度好、又能隔磁，确保各运行部件之间互不影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0018]图2为本实用新型的绕组连接方式示意图。
【具体实施方式】
[0019]参照附图1。本实用新型的短永磁的开关磁链直线电动机包括电枢I和与电枢I相适配的定子12，电枢I上方设置电枢I的安装架2。
[0020]电枢I包括多个铁芯模块9、永磁体以及由A相绕组3、B相绕组4和C相绕组5构成的三相绕组，多个铁芯模块9平行并列排布，永磁体夹置于相邻铁芯模块9之间，相邻两个永磁体6和7的充磁方向相反，其中，永磁体6为N向充磁永磁体，永磁体7为S向充磁永磁体，永磁体6和7交替排列。
[0021]铁芯模块9由硅钢片叠压制成，铁芯模块9包括铁芯模块主体和设置于铁芯模块主体上部的丁字形顶部结构，永磁体的高度与铁芯模块主体的高度不一致，比铁芯模块主体的高度矮1/5-1/3，由此形成短永磁结构，永磁体的最优高度与其铁芯模块结构尺寸相关。
[0022]铁芯模块主体呈倒U型，倒U型铁芯模块主体的两个U型边构成了电枢I的大齿10，大齿10的端部具有小齿11，小齿11的个数可根据实际需要设置，由此在电枢I上形成多齿，定子上设有与电枢I的多齿相适配的齿槽。多齿电枢的结构能够节约永磁体用量，减小推力波动，提高出力质量。
[0023]三相绕组线圈3、4和5分别绕在相邻两个大齿10上，并将相邻两个大齿10之间的永磁体绕在其内部。三个绕组线圈3、4、5及其分别绕制在其中的3对大齿10、3对大齿10中的永磁体6或7构成一个动力单元组,本实施例中的电枢I包括这样两个动力单元组，动力单元组的个数可以根据动力输出的实际需要来设置。
[0024]考虑到磁路完整性及抑制推力波动的需要，电枢I的两端对称地设有辅助齿8，辅助齿8和与其最近的一个大齿10构成一个完整的倒U型铁芯模块主体。
[0025]安装架2由硬质铝材制成，安装架2的上部为平板结构，平板结构下方设有多个十字块，平板结构和十字块一体加工而成。十字块的形状与相邻铁芯模块9和夹置于其间的永磁体之间形成的空隙相适配，并嵌入所述空隙中，所述十字块的横梁部分挂住其两边的铁芯模块的丁字形顶部结构，十字块的底端顶住永磁体，使得铁芯模块和永磁体之间的相对位置固定达到设计要求且无相对移动。
[0026]本实用新型的绕组连接方式如图2所示，其中，点画线表示A相绕组，实线表示B相绕组，虚线表示C相绕组，X、Y、Z分别表示A、B、C三相绕组的输出。实际运行时，将图2所示三相绕组与控制电路相连，根据传感器检测到的动子与定子相对位置信息，控制电路实行变频驱动控制。
[0027]上述实施例用于对本实用新型作进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些【具体实施方式】。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
【权利要求】
1.一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，包括多个铁芯模块、永磁体和三相绕组，其特征在于:所述多个铁芯模块平行并列排布，所述永磁体夹置于相邻铁芯模块之间，所述铁芯模块包括铁芯模块主体和设于铁芯模块主体上部的丁字形顶部结构，所述永磁体的高度比所述铁芯模块主体的高度矮1/5-1/3。
2.如权利要求1所述的一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，其特征在于:相邻永磁体的充磁方向相反。
3.如权利要求1所述的一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，其特征在于:所述铁芯模块主体呈倒U型，倒U型铁芯模块主体的两个U型边构成所述电枢的大齿，大齿的端部具有两个或两个以上的小齿。
4.如权利要求3所述的一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，其特征在于:所述三相绕组分别绕制在相邻两个铁芯模块主体的U型边上，被夹置于该相邻两个铁芯模块之间的永磁体被绕在其中。
5.如权利要求4所述的一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，其特征在于:所述电枢的两端设有辅助齿，所述辅助齿和与其最接近的大齿构成一个倒U型铁芯模块主体。
6.如权利要求1所述的一种短永磁的开关磁链直线电动机的电枢，其特征在于:所述铁芯模块由硅钢片叠压制成。
7.如权利要求1-6中任一项所述的短永磁的开关磁链直线电动机的电枢的安装架，其特征在于:所述安装架包括平板支架，所述平板支架下方设有与所述平板支架一体成型的多个十字块，所述多个十字块的形状与所述多个铁芯模块及其间夹置的永磁体之间的空隙相适配。
8.如权利要求7所述的短永磁的开关磁链直线电动机的电枢的安装架，其特征在于:所述安装架采用硬质铝材制成。
【文档编号】H02K1/27GK203406694SQ201320411737
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】蔡炯炯, 卢琴芬 申请人:蔡炯炯, 卢琴芬