一种无磁轨直线电机新型拓扑结构的制作方法

1.本实用新型涉及永磁直线电机技术领域，特别涉及一种无磁轨直线电机新型拓扑结构。


背景技术：

2.近些年来，随着高端机床、3c行业、激光切割、液晶面板、锂电行业的快速发展，对于高速度、高精度、以及长行程直线行进的应用场合，基于丝杆或皮带传动的滑动型直线运动系统，已经难以满足实际应用需求。直线电机可以在基于传统旋转电机工作原理的基础上，直接产生直线运动，适合长行程，高精度，高动态响应，高寿命等工况，近年来越发受到市场的青睐。
3.目前直线电机主流方案通常采用永磁直线电机，目前所有厂商生产的永磁直线电机，均需要在定子上铺设n-s极交替的永磁体做成的磁轨，该特征导致以下五个缺陷：
4.(1)价格极其昂贵：因为永磁体的主要成分为铷铁硼或钐钴，均为稀土材料，成本高昂且稀缺，在定子上铺满稀土永磁体，应用于长行程场合时价格极其昂贵。
5.(2)安装运输附加成本高：永磁体会在其周围产生强大的磁场，在定子的制作过程中需要做特殊的隔磁防护罩，进一步增加成本。
6.(3)电机寿命短：定子上的强磁场在电机运行时，会吸引铁屑，灰尘进电机，影响电机寿命，虽然一些厂家会在防尘上采用手段，如采用屏蔽罩、风琴罩等防尘措施，但此举无疑会增加电机成本。
7.(4)产生电磁干扰：定子上的永磁体会在周围产生强力磁场，会干扰周围电子元器件的正常运行，导致在3c行业的精密检测领域应用受限。
8.(5)安全隐患大：强力永磁体在电机的搬运、安装和使用过程中，若操作不当，会导致工人受伤。
9.因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的在于提供一种无磁轨直线电机新型拓扑结构，以解决上述问题。
11.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：一种无磁轨直线电机新型拓扑结构，包括：定子；动子，与所述定子相对设置，其包括动子铁芯和绕设在所述动子铁芯上的绕组；以及聚磁单元，包括多个永磁体；其中，所述动子铁芯沿着电机的运动方向间隔设有至少两个动子齿部，所述动子齿部与所述聚磁单元一一对应，每个所述动子齿部上均设有多个供所述永磁体嵌合固定的容置槽。
12.进一步地，所述动子还包括沿着电机的运动方向延伸的动子轭部，所述动子齿部间隔连接在所述动子轭部上。
13.进一步地，所述动子齿部沿着电机的运动方向间隔设有多个虚齿，所述虚齿与所
述虚齿之间形成所述容置槽。
14.进一步地，所述容置槽为直槽和/或斜槽。
15.进一步地，所述永磁体的周侧与所述容置槽的内壁紧密贴合。
16.进一步地，所述动子齿部的数量为六个。
17.进一步地，多个所述永磁体的充磁方向具有公共的交汇点，所述充磁方向同时指向所述交汇点或者同时背向所述交汇点。
18.进一步地，每个所述聚磁单元包括第一永磁体和两块第二永磁体，两块所述第二永磁体对称设于所述第一永磁体的充磁方向的两侧。
19.进一步地，所述定子包括：定子轭部，沿着电机的运动方向延伸；以及多个定子齿部，其沿着所述定子轭部的延伸方向间隔设置在所述定子轭部上。
20.进一步地，所述新型拓扑结构还包括机壳，所述机壳固定罩设在所述动子外。
21.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过将永磁体设置在动子上，从而避免了在定子上设置永磁体，降低生产成本，结构设计合理，提高了电机使用寿命和电机的可靠性，提高了在不同领域的适应性，易于推广使用；每个动子的动子齿部上设有多个永磁体，以形成聚磁单元，从而提高电机的性能；动子齿部设有用于供永磁体嵌合固定的容置槽，永磁体与动子齿部安装定位方便，且二者连接后稳固可靠。
附图说明
22.图1是本实用新型的立体结构示意图。
23.图2是本实用新型的主视方向上的剖视图。
24.图3是本实用新型中动子未装聚磁单元时的局部示意图。
25.图4是本实用新型中永磁体的多种安装示意图。
26.图5是本实用新型中定子的主视图。
27.图6是图5的俯视图。
具体实施方式
28.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本技术的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
29.本技术中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
31.请参阅图1至图3所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的无磁轨直线电机新型拓扑结构，包括：定子100；动子200，与定子100相对设置，其包括动子铁芯21和绕设在动子铁芯21上的绕组22；以及聚磁单元300，包括多个永磁体301；其中，动子铁芯21沿着电机的运动方向间隔设有至少两个动子齿部211，动子齿部211与聚磁单元300一一对应，每个动子齿部211上均设有多个供永磁体301嵌合固定的容置槽212。
32.本实用新型通过将永磁体301设置在动子200上，从而避免了在定子100上设置永磁体301，降低生产成本，结构设计合理，提高了电机使用寿命和电机的可靠性，提高了在不同领域的适应性，易于推广使用；每个动子200的动子齿部211上设有多个永磁体301，以形成聚磁单元300，从而提高电机的性能；动子齿部211设有用于供永磁体301嵌合固定的容置槽212，永磁体301与动子齿部211安装定位方便，且二者连接后稳固可靠。
33.进一步地，动子200与定子100之间具有气隙，气隙大小可根据电机实际应用场合的需要进行选取。
34.进一步地，动子200还包括沿着电机的运动方向延伸的动子轭部213，动子齿部211间隔连接在动子轭部213上。具体的，动子齿部211连接在动子轭部213的底部，并沿竖直方向朝向定子100延伸。优选地，动子齿部211的数量为六个，以达到较大推力的同时，有效节省材料。动子齿部211之间的间隔距离为固定值或非固定值。当相邻两动子齿部211的间隔距离为固定值时，其能够便于生产加工；当相邻两动子齿部211的间隔距离为非固定值时，其能够调节气隙磁场，抑制了齿槽力，使得输出推力更大，推力波动更小。
35.动子齿部211远离动子轭部213的一端形成有极靴214，容置槽212设在极靴214上，绕组22绕设在极靴214上方位置，以驱使极靴214支撑绕组22。动子齿部211的极靴214沿着电机的运动方向间隔设有多个虚齿215，虚齿215形成降低电机漏磁的隔磁桥，虚齿215与虚齿215之间形成容置槽212。永磁体301具体可以通过胶粘固定于容置槽212中，或者直接利用其吸力嵌放入容置槽212中后再进行灌封的方式固定于容置槽212中。
36.容置槽212具体可以是直槽和/或斜槽。永磁体301的外轮廓与容置槽212的内轮廓一致，以驱使永磁体301的周侧与容置槽212的内壁紧密配合。
37.进一步地，参照图4所示，多个永磁体301的充磁方向302具有公共的交汇点，充磁方向302同时指向交汇点或者同时背向交汇点，以实现聚磁效果。
38.在一实施例中，每个聚磁单元300包括第一永磁体31和两块第二永磁体32，两块第二永磁体32对称设置在第一永磁体31的充磁方向302的两侧。具体的，位于第一永磁体31两侧的第二永磁体32的高度高于第一永磁体31的高度，以便于第一永磁体31和第二永磁体32处的充磁方向302在三者之外交汇。通过采用上述结构，能够提高电机的气隙磁密和减少动子铁芯21端部漏磁，以提升推力密度、加速性能和负载性能。相应的，虚齿215数量为四个，以在相邻两虚齿215之间形成三个容置永磁体301的容置槽212。由于容置槽212可以是直槽和/或斜槽，从而造成永磁体301的安装角度不同，因此，第一永磁体31和第二永磁体32的充磁方向302间形成的夹角α可以是锐角、直角或钝角。诚然，在其他实施例中，永磁体301的数量还可以是四个、五个或者更多，本实用新型在此不作限定。
39.进一步地，参照图1、图5和图6所示，定子100包括：定子轭部11，沿着电机的运动方向延伸；以及多个定子齿部12，其沿着定子轭部11的延伸方向间隔设置在定子轭部11上。在本实施例中，定子齿部12的齿形为直齿，以便于加工制造，定子齿部12的齿方向与电机的运
动方向相垂直。
40.进一步地，无磁轨直线电机新型拓扑结构还包括机壳400，机壳400固定罩设在动子200外。机壳400朝向定子100的一侧为开口结构，以避免限制动子200和定子100间的相互作用。机壳400与动子200之间可通过塑封、胶粘、或者通过螺纹连接件的方式实现连接固定。机壳400能够有效保护动子200，降低动子200的绕组22和聚磁单元300因外界因素而损伤的几率。
41.进一步地，通过增加动子200和/或定子100的宽度，其能够提高电机的推力，以满足更大推力需求的应用场合，或者动子200设有多个，多个动子200以级联形式连接，以增大电机的推力。
42.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。