减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法与流程

本发明涉及直线电机技术领域，具体为减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法。

背景技术：

传统的驱动装置多采用旋转电机外加传动装置(例如齿轮、滚轴、链条、传动带等)，已不满足现如今越来越多高精度、高效率的加工需求。传统的轴承在工作过程中摩擦生热，磨损轴承需要定期更换，而且传动装置体积大不易移动，直线电机能够提高工作效率，降低用电损耗，无需复杂的传动装置，显然使用直线电机替代传统的旋转电机与轴承构成的动力系统更加经济、方便、并且更能满足加工需求，与旋转电机的根本区别在于直线电机由于初级铁芯的开断(不连续)，存在一个入端和出端，而旋转电机是闭合(连续)的。

这一根本区别，造成了直线感应电机产生一些特有现象：初级绕组电流三相不对称、在开断处出现端面磁通、电机在运动过程初级产生的磁场切割次级产生的磁场的电瞬态现象、绕组端边出现半填充槽等问题，而这些现象正是产生纵向端部效应以及横向端部效应的根本原因，其中纵向端部效应以及横向端部效应会影响输出推力的波动以及电机输出效率降低还会使电机发热严重，因此，克服纵向端部效应以及横向端部效应是人们长久以来所要探讨的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法，从初级、次级，采用新的材料、结构、改变尺寸等多个方面，综合考虑多个因素，提出抑制直线感应电机的横向和纵向端部效应等一系列方法，解决了直线感应电机的纵向端部效应以及横向端部效应的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法，具体方法如下：方法一：通过改初级的形状来减小纵向端部效应，初级纵向端部定子齿的形状采用直角三角形，其中直角三角形斜边朝外，两直角边最长的那边朝向次级，次长边朝向定子槽部。

方法二：通过改变初级的尺寸来减小纵向端部效应，初级纵向端部定子齿齿宽加长至原来尺寸的2-3倍。

方法三：通过改变初级的尺寸来减小纵向端部效应，初级纵向端部齿齿长加长气隙长度的1/4-1/2。

方法四：通过改变初级的材料来减小纵向端部效应，在初级纵向端部定子齿使用或在齿外贴导磁性能更好的材料，硅钢薄带或者铁磁纳米晶。

方法五：通过改变次级的形状来减小横向端部效应，改变次级横向伸出初级部分的形状为楔形。

方法六：通过改变次级的形状来减小纵向端部效应，在次级横向伸出初级部分挖有深槽，槽形可为矩形、圆弧形、三角形以及梯形。

方法七：通过改变次级的形状来减小纵向端部效应，沿着次级纵向在次级横向伸出初级的左右部分内部贯穿。

方法八：通过改变初级的材料来减小纵向端部效应，定子的横向端部贴上导磁性能更好的硅钢薄带以及铁磁纳米晶等材料。

方法九：通过改变初级的形状来减小纵向端部效应，定子齿部的横向剖面设计成一个拱桥型结构。

方法十：通过改变次级的材料来减小纵向端部效应，在次级铝板与初级的横向端部交界处插上导磁性能更好的铁磁纳米晶或硅钢薄带。

方法十一：通过改变次级的形状来减小横向以及纵向端部效应，将次级超出初级横向的部分设计由1-2毫米铝片叠压而成。

优选的，铁磁纳米晶以及硅钢薄带或其他磁性薄膜，是一种根据需要由若干薄片叠压而成的材料。

优选的，将次级超出初级横向的部分设计成由1-2毫米铝片叠压而成。

优选的，所述方法五中，楔形最短边为次级高度，顶角约为10°-20°。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明解决了直线感应电机的纵向端部效应以及横向端部效应的问题，该减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法，能够有效避免初级绕组电流三相不对称、在开断处出现端面磁通、直线感应电机在运动过程初级产生的磁场切割次级产生的磁场的电瞬态现象和绕组端边出现半填充槽等问题的出现，大大减小输出推力的波动，提高了直线感应电机输出效率，降低直线感应电机发热的热量，延长了直线感应电机的使用寿命。

附图说明

图1为综合上述方法中的1、5、7、9条直线电机部分结构细节，附图1a为左视图、图1b为前视图、图1c为俯视图、图1d为立体效果图；

图2为综合上述方法中的2、3、8、11条直线电机部分结构细节，附图2a为左视图、图2b为前视图、图2c为俯视图、图2d为立体效果图；

图3为综合上述方法中的4、6、10条直线电机部分结构细节，附图3a为左视图、图3b为前视图、图3c为俯视图、图3d为立体效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1a、1b、1c、1d、2a、2b、2c、2d、3a、3b、3c和3d，本发明提供一种技术方案：减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法，通过减少纵向和横向端部外围区域存在磁通以及端部外围区域存在磁通所带来的涡流，来减小纵向和横向端部效应，而减小或抑制端部外围区域存在的磁通以及由于端部外围区域存在的磁通所带来的涡流，通过改变直线感应电机的初级以及次级的形状、材料还有尺寸。

本发明中：通过改变初级的形状来减小纵向端部效应，初级纵向端部定子齿的形状采用直角三角形，其中直角三角形斜边朝外，两直角边最长的那边朝向次级，次长边朝向定子槽部，定子齿部的横向剖面设计成一个拱桥型结构，这种设计可以增大端部齿与气隙接触面积，从而减小端部齿的磁阻。因此减少纵向端部外围的磁通，更多的磁通从端部齿流向气隙。

本发明中：通过改变初级的尺寸来减小纵向端部效应，初级装置纵向端部定子齿其齿宽加长至原来尺寸的2-3倍，初级装置纵向端部齿的齿长，应比调整前齿长增加气隙长度尺寸的1/8-1/4，这种设计可以增大端部齿的长度，减小气隙长度，从而减小端部气隙磁阻。因此减少纵向端部外围的磁通，更多的磁通从端部齿流向气隙。

本发明中：通过改变初级的材料来减小纵向端部效应，在初级纵向端部定子齿使用或在齿外贴磁性材料，磁性材料包括硅钢薄带或者铁磁纳米晶，定子的横向端部位置贴上导磁性能更好的硅钢薄带以及铁磁纳米晶等材料，这种设计可以相对增大次级横向伸出初级部分的磁阻，从而减小横向端部外围的磁通，这种设计可以增大初级定子齿横向端部的长度，减小横向端部气隙长度，从而降低横向端部气隙磁阻。从而增大流向定子齿横向端以及横向端部气隙的磁通，减少横向端部外围磁通。

本发明中：通过改变次级的形状来减小横向端部效应，改变次级横向伸出初级部分的形状为楔形体，楔形体最短边为次级高度，顶角约为10-20°，次级横向伸出初级部分挖有深槽，槽形可为矩形、圆弧形、三角形以及梯形，沿着次级运动方向，在次级横向伸出初级的左右位置部分钻贯穿性通孔，将次级超出初级横向的部分设计成由1-2毫米铝片叠压而成，这种设计可以减小横向端部外围的磁通所产生的涡流，这种设计可以增大初级定子齿横向端部磁导率，从而增大流向定子齿横向端以及横向端部气隙的磁通，减少横向端部外围磁通。

本发明中：通过改变次级的材料来减小纵向端部效应，在次级铝板与初级的横向端部交界处，插上铁磁纳米晶或硅钢薄带等磁性材料，这种设计可以减小横向端部部磁通所产生的涡流。

本发明中：铁磁纳米晶以及硅钢薄带或其他磁性薄膜，是一种根据需要由若干薄片叠压而成的材料。

本发明中：在实际运用中采取以上若干种(不仅限于一种)方法，可以根据实际需要从上面列举出的方法中选出几条组合在一起。

综上所述：该减少直线感应电机横向与纵向端部效应方法，解决了直线感应电机的纵向端部效应以及横向端部效应的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。