[實(shí)用新型]一種低定位力高推力直線開(kāi)關(guān)磁通永磁電動(dòng)機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120217666.4
• 申請(qǐng)日: 2011-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202076918U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫國(guó)平;余海濤;馮四平;周士貴;朱斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇中容電氣有限公司;東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型用于具有定位要求的平動(dòng)傳輸或機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域，涉及一種新型直線平板型開(kāi)關(guān)磁通永磁電動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)是一種低定位力高推力直線開(kāi)關(guān)磁通永磁電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

目前，采用直線電機(jī)作為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高檔數(shù)控機(jī)床越來(lái)越成為行業(yè)的技術(shù)熱點(diǎn)。這是由于隨著加工過(guò)程中速度、加速度、精度以及工作行程方面的需求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”的進(jìn)給方式在各性能的提高方面受到局限，而直線電機(jī)在各性能的提高方面具有極大的潛力。但是，因?yàn)橹本€電機(jī)邊端效應(yīng)的存在，運(yùn)行時(shí)磁場(chǎng)不均勻造成了推力波動(dòng)較大缺點(diǎn)。而且由于直線電機(jī)直接與加工刀具連接，外部負(fù)載的擾動(dòng)、摩擦力會(huì)直接傳給直線電機(jī)。這就要求包括直線電機(jī)在內(nèi)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更高的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，對(duì)直線電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。

由于正弦波直線永磁電機(jī)具有高功率密度以及快速、精確的高控制性能，使其成為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)用直線電機(jī)的首選。但安放在長(zhǎng)次級(jí)定子上面的永磁體數(shù)量較多，費(fèi)用較高，不利于直線電機(jī)的推廣應(yīng)用，于是制造廉價(jià)的開(kāi)關(guān)磁阻型直線電機(jī)也成為該領(lǐng)域的選擇之一。開(kāi)關(guān)磁阻型直線電機(jī)的缺陷也是很明顯的，其運(yùn)行時(shí)推力波動(dòng)較大，機(jī)械噪聲一直是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。近年來(lái)，帶有永磁的雙凸極電機(jī)得到了很好的發(fā)展，特別是磁通切換型永磁電機(jī)具有永磁同步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，受到業(yè)界極大的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推力大、定位力低的直線平板型磁通切換永磁電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)用于直驅(qū)型交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，不需要中間傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和變速裝置。可用作數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直驅(qū)電機(jī)，也可以應(yīng)用于具有定位功能的平動(dòng)傳輸系統(tǒng)中。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種直線平板型開(kāi)關(guān)磁通永磁電動(dòng)機(jī)，其特征在于：該電動(dòng)機(jī)包括次級(jí)定子和初級(jí)動(dòng)子，初級(jí)動(dòng)子包括截面為U型結(jié)構(gòu)的U型鐵心、永磁體、非導(dǎo)磁體間隔、導(dǎo)磁橋和初級(jí)三相繞組；在相鄰兩U型鐵芯之間設(shè)有厚度相同的非導(dǎo)磁體間隔，導(dǎo)磁橋設(shè)置在U型鐵心的頂部，在同一相的兩個(gè)U型鐵芯與導(dǎo)磁橋之間安裝有兩塊厚度相同、充磁方向相反的永磁體；次級(jí)定子在正對(duì)初級(jí)動(dòng)子的面上設(shè)有可用正弦波電流驅(qū)動(dòng)的控制器來(lái)進(jìn)行精密定位控制的極和槽；在初級(jí)動(dòng)子U型鐵心與次級(jí)的動(dòng)子之間設(shè)有氣隙。

本實(shí)用新型中，初級(jí)齒距τ_t與次級(jí)極距τ_p之間、相間距ρ與次級(jí)極距τ_p之間符合以下要求：????????????????????????????????????????????????其中，m為整數(shù)；其中，n為整數(shù)，使得電機(jī)的出力大、定位力小、且使得該電機(jī)可用正弦波電流驅(qū)動(dòng)的控制器來(lái)進(jìn)行精密定位控制。?

U型鐵芯由硅鋼片疊制而成。永磁體采用釹鐵硼材料，其充磁方向使得同一相中永磁體磁勢(shì)串聯(lián)、相鄰相的磁路磁通環(huán)繞方向相反。一組結(jié)構(gòu)相同的極和槽均勻分布在次級(jí)定子上并朝向氣隙一側(cè)。

次級(jí)定子可由整塊導(dǎo)磁性較好的合金加工而成；初級(jí)每相繞組占用兩個(gè)繞線槽，采用單層集中繞組方式。

本實(shí)用新型中，整個(gè)電機(jī)為平板型結(jié)構(gòu)，初級(jí)動(dòng)子的U型鐵心、非導(dǎo)磁體間隔和三相繞組位于動(dòng)子的下方，同相的兩個(gè)U型鐵芯頂部和導(dǎo)磁橋的兩端之間安放兩個(gè)充磁方向相反、厚度相同的永磁體。次級(jí)定子與初級(jí)動(dòng)子齒相對(duì)的一面為間隔相等的極，初級(jí)動(dòng)子與次級(jí)定子之間留有氣隙。

該直線平板型開(kāi)關(guān)磁通永磁電動(dòng)機(jī)的初級(jí)槽數(shù)與次級(jí)極數(shù)之間、初級(jí)齒距τ_t與次級(jí)極距τ_p之間、以及相間距ρ與次級(jí)極距τ_p之間具有確定的數(shù)量關(guān)系，使得該電機(jī)的各項(xiàng)性能得到優(yōu)化、適用于低速、高推力的精密傳動(dòng)系統(tǒng)中。

該直線電動(dòng)機(jī)的永磁體采用釹鐵硼材料，其充磁方向使得同一相中永磁體磁勢(shì)串聯(lián)、相鄰相的永磁磁通環(huán)繞方向相反的充磁及安放方式。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

1、直接連接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需中間傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減少中間機(jī)械損耗，提高提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。

2、與相同用途的直線永磁同步電動(dòng)機(jī)比較，具有相當(dāng)?shù)耐屏γ芏龋哂懈偷闹圃斐杀荆慌c相同用途的直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)比較，具有更高的推力密度和相當(dāng)?shù)闹圃斐杀尽?!-- SIPO -->

3、初級(jí)齒/槽和次級(jí)極/槽采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了定位力，減少了磁場(chǎng)諧波，提高電機(jī)的定位精度。