[實用新型]一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器

有效

• 申請號: 202020650308.1
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN212258750U
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 姜曉涵;譚草;葛文慶;李波;王賡
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器，包括：端蓋、線圈骨架、磁軛、電磁線圈組、主Halbach陣列層、輔助Halbach陣列層、氣隙、隔磁軸和諧振彈簧；復合式Halbach陣列，包括主Halbach陣列層和輔助Halbach陣列層，主陣列層由軸向充磁永磁體和徑向充磁永磁體相互交替緊貼排布構成，與軸向充磁永磁體及磁間導磁塊相互交替緊貼排布的輔助陣列層組合固定于隔磁軸上，作磁源；電磁線圈組內嵌于線圈骨架上，作動子，并可在氣隙內做往復直線運動，主Halbach陣列層位于動子與輔助Halbach陣列層之間；磁軛和磁源設置為固定，作定子，兩者間隙為氣隙。本實用新型的動圈式電磁直線作動器采用復合式Halbach陣列，提高磁路的自屏蔽能力和作動器的功率密度，具有良好的控制特性和穩定性。

技術領域

本實用新型涉及電機技術領域，尤其涉及一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器。

背景技術

電磁直線作動器作為驅動元件，能夠直接將輸入的電能轉換為直線運動的機械能，滿足于直線運動、大驅動力和平穩進給等應用場合。動圈式電磁直線作動器具有高頻響、高精度等優勢，因而得到了廣泛的關注。近年來，在新的需求和新材料、新技術的推動下，尤其是燒結釹鐵硼等永磁材料的廣泛應用，使電磁直線作動器獲得了更大的發展。

在電磁直線作動器的應用中，驅動要求和有限的安裝空間的矛盾對作動器的結構緊湊型和可靠性提供了考驗，以更小的體積獲取最大的輸出產值已成為現階段電磁直線作動器的首要目標，提供更大的體積功率密度保證了整個電驅直線系統的協調性和穩定性，能有效地提高尺寸空間與輸出特性間的映襯關系。雖然普通Halbach陣列可有效增強永磁體一側的磁通密度，而減弱另一側的磁通密度，一定程度提高氣隙磁密，然而仍然存在大量漏磁，此類電磁執行器的功率密度仍然有待進一步提升。同時基于普通Halbach陣列的電磁作動器，需要額外的磁軛固定永磁材料，提高了作動器的裝配難度。

本實用新型的一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器，采用輔助Halbach陣列層減小主Halbach陣列層的漏磁，進一步增強氣隙磁密，提升電磁直線作動器體積功率密度，可有效提高整個機電系統的動力傳遞效率，保證直線作動器的工作協調性和應用的廣泛性。

發明內容

設計一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器目的在于，采用復合式Halbach陣列，提高了磁路自屏蔽能力，永磁體可固定在非導磁材料上，不需要額外的磁軛，降低了裝配難度；同時可顯著提高作動器的功率密度，解決驅動要求和有限的安裝空間的矛盾。該作動器功率密度更高、裝配難度降低，具有較高的研究和實用價值。

一種基于復合式Halbach陣列的動圈式電磁直線作動器，其特征在于，包括：端蓋（1）、線圈骨架（2）、磁軛（3）、電磁線圈組（4）、主Halbach陣列層（5）、輔助Halbach陣列層（6）、氣隙（8）、隔磁軸（9）和諧振彈簧（10），主要特征包括：復合式Halbach陣列，包括主Halbach陣列層（5）和輔助Halbach陣列層（6），主陣列層由軸向充磁永磁體（7.1）和徑向充磁永磁體（7.2）相互交替緊貼排布構成，與軸向充磁永磁體（7.1）及磁間導磁塊（7.3）相互交替緊貼排布的輔助陣列層組合固定于隔磁軸（9）上，作磁源；磁軛（3）和磁源設置為固定，兩者間隙為氣隙（8），作定子；電磁線圈組（4）內嵌于線圈骨架（2）上，并可在氣隙（8）內做往復直線運動，作動子；復合式Halbach陣列設置于電磁線圈組（4）單側，靠近電磁線圈組（4）的為主Halbach陣列層（5）。

所述電磁線圈組（4）由正向繞組線圈及反向繞組線圈組成，相鄰繞組的線圈纏繞方向相反，其中，正向繞組數為m個，反向繞組數為n個，m、n均為正整數，m=n或m-n=±1。