本发明涉及电机制造技术领域，具体涉及一种无摩擦磨损，控制简单，运行可靠，带负载能力强，响应速度快，定位准确的一种磁阻型磁悬浮直线电机。
背景技术：
随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对直线运动控制系统的定位精度提出了更高要求，传统的旋转电机加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置已经难以满足现代直线控制系统的性能需求，由直线电机直接驱动直线运动负载具有如下优点：①.结构简单，由于直线振动马达不需要将旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身结构大为简化，重量和体积大大下降。②.定位精度高，在需要直线运动领域，直线振动马达可实现直接传动，因而可以消除中间环节带来的各种定位误差，精度高，如采用高性能控制策略，还可以进一步提高定位精度，因此直线电机具有广阔的应用前景。但是由于传统直线电机定子和动子之间存在机械摩擦与磨损，限制了普通直线电机优良性能的发挥。
技术实现要素：
本发明克服现有缺陷提供一种磁阻型磁悬浮直线电机，无摩擦磨损，控制简单，运行可靠，响应速度快。
一种磁阻型磁悬浮直线电机，包括上定子、下定子和动子。所述上定子包括左上侧悬浮铁心、右上侧悬浮铁心、左上侧控制铁心、右上侧控制铁心；左上侧悬浮铁心、右上侧悬浮铁心的侧视投影呈u形结构，左上侧悬浮铁心、右上侧悬浮铁心的u形齿上分别绕制第一悬浮绕组和第六悬浮绕组；左上侧控制铁心、右上侧控制铁心侧视投影呈e形结构，左上侧控制铁心、右上侧控制铁心的e形齿上分别绕制第三轴向控制绕组和第四轴向控制绕组；所述下定子包括左下侧悬浮铁心、右下侧悬浮铁心、左下侧控制铁心、右下侧控制铁心；左下侧悬浮铁心、右下侧悬浮铁心侧视投影呈u形结构，左下侧悬浮铁心、右下侧悬浮铁心的u形齿上分别绕制第十三悬浮绕组、第十八悬浮绕组；左下侧控制铁心、右下侧控制铁心侧视投影呈e形结构，左下侧控制铁心、右下侧控制铁心的e形齿分别绕制第十九轴向控制绕组和第二十轴向控制绕组；左上侧悬浮铁心、右上侧悬浮铁心、左下侧悬浮铁心、右下侧悬浮铁心的中间安装有位移传感器；所述动子包括左侧吸力盘、右侧吸力盘以及m个沿轴向排列的左侧动子齿、m个沿轴向排列的右侧动子齿，所述左侧动子齿和右侧动子齿介于左、右侧吸力盘之间，所述左、右侧吸力盘、和左、右侧动子齿连成一体，所述的m为自然数且m>3。
本发明进一步的改进方案是，所述e形结构的左上侧控制铁心的三个齿上分别轴向绕制第三轴向控制绕组；e形结构的左下侧控制铁心的三个齿上分别轴向绕制第十九轴向控制绕组；e形结构的右上侧控制铁心的三个齿上分别轴向绕制第四轴向控制绕组；e形结构的右下侧控制铁心的三个齿上分别轴向绕制第二十轴向控制绕组。
本发明进一步的改进方案是，u形结构的左上侧悬浮铁心的两个齿上分别轴向绕制第一悬浮绕组且两个齿之间设置位移传感器；u形结构的左下侧悬浮铁心的两个齿上分别轴向绕制第十三悬浮绕组且两个齿之间设置位移传感器；u形结构的右上侧悬浮铁心的两个齿上分别轴向绕制第六悬浮绕组且两个齿之间设置位移传感器；u形结构的右下侧悬浮铁心的两个齿上分别绕制第十八悬浮绕组且两个齿之间设置位移传感器。
本发明进一步的改进方案是，左上侧悬浮铁心、右上侧悬浮铁心、左下侧悬浮铁心、右下侧悬浮铁心的宽度与左侧、右侧吸力盘的宽度相同。
本发明进一步的改进方案是，动子的左侧、右侧动子齿为向上、下两侧凸出的凸出齿，每个控制铁心的三个齿的宽度和厚度与每个动子齿的凸出齿的宽度和厚度对应相等且齿厚为a，m个左侧动子齿之间的齿距为2a，m个右侧动子齿之间的齿距为2a。
本发明进一步的改进方案是，所述动子和上定子、下定子上由径向和轴向均导磁的导磁材料制成。
本发明和现有技术相比具有以下优点：
一、在悬浮铁心上绕制悬浮绕组，在控制铁心上设置轴向控制绕组，悬浮控制磁路沿着轴向方向形成闭合路径，轴向直线运动控制磁路沿着径向平面形成闭合路径，悬浮控制和轴向直线运动控制相互独立，两者之间无耦合，控制简单，实现动子无接触悬浮支撑，提高系统的灵敏度、快速性和随动性。且实现了磁悬浮直线电机无接触传递力，机械摩擦损耗为零，所有故障少，免维护，工作安全可靠、寿命长。
二、一种磁阻型磁悬浮直线电机设有左侧、右侧吸力盘，使得在任何工作状态下均能保持稳定悬浮力，悬浮运行稳定可靠，轴向直线运动时，转子无振动，提高电机寿命，且吸力盘设凸出齿，动子左、右位移和上下倾斜方向无需施加主动控制即可稳定悬浮。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明左侧控制铁心左视图。
图3为本发明右侧控制铁心右视图。
图4为本发明左视图和悬浮磁通图。
图5为本发明右视图和悬浮磁通图。
图6为本发明轴向控制磁通示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5、6所示的一种磁阻型磁悬浮直线电机，包括上定子、下定子和动子，所述上定子包括左上侧悬浮铁心2、右上侧悬浮铁心5、左上侧控制铁心7、右上侧控制铁心8；左上侧悬浮铁心2、右上侧悬浮铁心5的侧视投影呈u形结构，左上侧悬浮铁心2、右上侧悬浮铁心5的u形齿上分别绕制第一悬浮绕组1和第六悬浮绕组6；左上侧控制铁心7、右上侧控制铁心8侧视投影呈e形结构，左上侧控制铁心7、右上侧控制铁心8的e形齿上分别绕制第三轴向控制绕组3和第四轴向控制绕组4；所述下定子包括左下侧悬浮铁心14、右下侧悬浮铁心17、左下侧控制铁心15、右下侧控制铁心16；左下侧悬浮铁心14、右下侧悬浮铁心17侧视投影呈u形结构，左下侧悬浮铁心14、右下侧悬浮铁心17的u形齿上分别绕制第十三悬浮绕组13、第十八悬浮绕组18；左下侧控制铁心15、右下侧控制铁心16侧视投影呈e形结构，左下侧控制铁心15、右下侧控制铁心16的e形齿分别绕制第十九轴向控制绕组19和第二十轴向控制绕组20；左上侧悬浮铁心2、右上侧悬浮铁心5、左下侧悬浮铁心14、右下侧悬浮铁心17的中间安装有位移传感器49；所述动子包括左侧吸力盘9、右侧吸力盘12以及m个沿轴向排列的左侧动子齿10、m个沿轴向排列的右侧动子齿11，所述左侧动子齿10和右侧动子齿11介于左、右侧吸力盘之间，所述左、右侧吸力盘9、12和左、右侧动子齿10、11连成一体，所述的m为自然数且m>3。
e形结构的左上侧控制铁心7的三个齿21、22、23上分别轴向绕制第三轴向控制绕组3；e形结构的左下侧控制铁心15的三个齿24、25、26上分别轴向绕制第十九轴向控制绕组19；e形结构的右上侧控制铁心8的三个齿33、34、35上分别轴向绕制第四轴向控制绕组4；e形结构的右下侧控制铁心16的三个齿上36、37、38分别轴向绕制第二十轴向控制绕组20。
u形结构的左上侧悬浮铁心2的两个齿上分别轴向绕制第一悬浮绕组1且两个齿之间设置位移传感器49；u形结构的左下侧悬浮铁心14的两个齿上分别轴向绕制第十三悬浮绕组13且两个齿之间设置位移传感器49；u形结构的右上侧悬浮铁心5的两个齿上分别轴向绕制第六悬浮绕组6且两个齿之间设置位移传感器49；u形结构的右下侧悬浮铁心17的两个齿上分别绕制第十八悬浮绕组18且两个齿之间设置位移传感器49。
左上侧悬浮铁心2、右上侧悬浮铁心5、左下侧悬浮铁心14、右下侧悬浮铁心17的宽度与左侧、右侧吸力盘9、12的宽度相同。
动子的左侧、右侧动子齿10、11为向上、下两侧凸出的凸出齿，每个控制铁心的三个齿的宽度和厚度与每个动子齿的凸出齿的宽度和厚度对应相等且齿厚为a，m个左侧动子齿之间的齿距为2a，m个右侧动子齿之间的齿距为2a。
动子和上定子、下定子由径向和轴向均导磁的导磁材料制成，本实施例采用的材料为硅钢片也可采用电工钢等其他导磁材料制成。
对于定子和动子，动子上凸出齿的数量远远多于定子齿的数量，动子上凸出齿的数量取决于电机轴向长度，当动子较长时，可由多个定子成对使用，实现长动子的稳定悬浮。
本发明基于的悬浮原理是：给四个悬浮铁心上的悬浮绕组1、13、6、18通入电流，在动子和定子之间产生如图4和5的轴向悬浮磁通；四个u形齿分别在左侧、右侧吸力盘上产生电磁吸力，通过四个位移传感器检测动子左侧、右侧上下方向的偏移量，建立四个位移闭环控制系统，根据偏移量调节悬浮绕组的电流大小，实现动子的稳定悬浮，由于悬浮铁心和动子吸力盘全部采用凸出结构，当动子左右方向偏离平衡位置或倾斜偏离平衡位置时，由悬浮磁通产生的磁阻力实现动子左、右方向和倾斜的被动控制。
本发明基于的直线运动原理是：如图2、3，假设起始位置为上、下定子的控制铁心的第一列齿21、24、33、36与第n个动子凸出齿对齐，然后给控制铁心的第二列齿22、25、34、37上的绕组通电，将在第二列齿中产生如图6的闭合磁通，根据磁阻最小原理，动子将向左运动到第二列齿与第n+1个动子凸出齿正对齐，接着再给第三列齿23、26、35、38通电，动子将继续往左运动到第三列齿与n+2个动子齿正对齐，然后重复上述过程，动子将连续不断的向左运动，向右运动只要改变三列齿上的悬浮绕组通电顺序即可实现。