[發(fā)明專利]一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110015735.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112803620A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧聰;盛田田;張?jiān)讫?/a>;石騰瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州賽得爾智能科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K1/06
• 分類號(hào): H02K1/06;H02K1/12;H02K41/03
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)，主要結(jié)構(gòu)包括動(dòng)子和定子兩個(gè)部件。本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于，動(dòng)子鐵心中得多個(gè)永磁體通過(guò)特定設(shè)計(jì)的安裝方式以及充磁方向，以及動(dòng)子與定子之間采用特定相對(duì)位置裝配，使得多個(gè)永磁體聚磁效應(yīng)顯著，從而獲取較高得永磁磁場(chǎng)利用率以及較小得漏磁系數(shù)，進(jìn)而顯著增大了推力密度。本發(fā)明所涉及得一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)，具有推力密度高、推力波動(dòng)小、成本低廉、加工裝配簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、易于多模塊拓展等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是永磁同步直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)。

背景技術(shù)

近些年來(lái)，隨著高端機(jī)床、3C行業(yè)、激光切割、液晶面板、鋰電行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于高速度、高精度、以及長(zhǎng)行程直線行進(jìn)的應(yīng)用場(chǎng)合，基于絲桿或皮帶傳動(dòng)的滑動(dòng)型直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。直線電機(jī)可以再基于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，適合長(zhǎng)行程，高精度，高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，高壽命等工況，近年來(lái)越發(fā)受到市場(chǎng)的青睞。

目前直線電機(jī)主流方案通常采用永磁直線電機(jī)。傳統(tǒng)永磁直線電機(jī)的工作原理為在定子上放置永磁體，在動(dòng)子上放置線圈繞組，當(dāng)采用變頻器或驅(qū)動(dòng)器為線圈繞組通入三相或多相交流電，從而產(chǎn)生推力。目前所有廠商生產(chǎn)的永磁直線電機(jī)，均需要在定子上鋪設(shè)N-S極交替的永磁體做成的磁軌，該特征導(dǎo)致以下五個(gè)缺陷：

(1)價(jià)格極其昂貴：因?yàn)橛来朋w的主要成分銣鐵硼或釤鈷，均為稀土材料，成本高昂且稀缺，在定子上鋪滿稀土永磁體，應(yīng)用于長(zhǎng)行程場(chǎng)合時(shí)價(jià)格及其昂貴；

(2)安裝運(yùn)輸附加成本高：永磁體會(huì)在周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，在定子的制作過(guò)程中需要做特殊的隔磁防護(hù)罩，進(jìn)一步增加成本；

(3)電機(jī)壽命短：定子上的強(qiáng)磁場(chǎng)在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，會(huì)吸引鐵屑，灰塵進(jìn)電機(jī)，影響電機(jī)壽命。雖然一些廠家會(huì)在防塵上采用手段，如采用屏蔽罩、風(fēng)琴罩等防塵措施，但此舉無(wú)疑會(huì)增加電機(jī)成本；

(4)產(chǎn)生電磁干擾：定子上的永磁體會(huì)在周圍產(chǎn)生強(qiáng)力磁場(chǎng)，會(huì)干擾周圍電子元器件的正常運(yùn)行，導(dǎo)致在3C行業(yè)的精密檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用受限；

(5)安全隱患大：強(qiáng)力永磁體在電機(jī)的搬運(yùn)，安裝和使用過(guò)程中，若操作不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致工人受傷。

為解決上述問(wèn)題，專利201910292525X報(bào)道了一種無(wú)磁軌式直線電機(jī)，該類電機(jī)具有定子無(wú)磁軌，成本低廉、安裝方便、可靠性高等顯著優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步提高該類型無(wú)磁軌直線電機(jī)的推力密度，降低推力波動(dòng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)，該電機(jī)包括動(dòng)子與定子兩大部件。其特征在于：動(dòng)子包括動(dòng)子鐵芯、繞組、以及永磁體，其中動(dòng)子鐵芯為軟磁材料，由若干個(gè)動(dòng)子齒部通過(guò)動(dòng)子軛部連接構(gòu)成，每個(gè)動(dòng)子齒部沿運(yùn)動(dòng)方向之間的間隔距離為固定值或非固定值，動(dòng)子齒部上安裝有不少于一組的聚磁單元，聚磁單元位于動(dòng)子齒部的極靴處，每個(gè)聚磁單元包含有三個(gè)永磁體和用于固定其安裝位置的軟磁材料，三個(gè)永磁體的充磁方向?yàn)橹赶蚓鄞艈卧行奶幓蜓鼐鄞艈卧行奶幭蛲狻？梢钥闯觯捎谌齻€(gè)永磁朝向同一個(gè)方向充磁或由同一點(diǎn)向外充磁，因此具有顯著的聚磁效應(yīng)，可有效降低漏磁系數(shù)，提高永磁體磁能的利用率。另外，每個(gè)永磁體之間均保有一定寬度的軟磁材料，每個(gè)聚磁單元兩側(cè)均保有一定寬度的軟磁材料。同一個(gè)動(dòng)子齒部中的不同聚磁單元之間設(shè)計(jì)有隔磁橋，以保證不同聚磁單元之間互不耦合。定子為軟磁材料，定子上具有若干定子齒部沿運(yùn)動(dòng)方向排列，定子齒部之間的間隔距離所遵循設(shè)計(jì)原則為：當(dāng)定子齒部與位于某個(gè)聚磁單元中間的永磁體對(duì)齊時(shí)，該定子齒兩側(cè)的定子齒則與該聚磁單元兩側(cè)的軟磁材料對(duì)齊或近似對(duì)齊。一臺(tái)完整的聚磁式無(wú)磁軌直線電機(jī)通常包含兩個(gè)以上電機(jī)工作相，每個(gè)電機(jī)工作相可由一個(gè)或多個(gè)由動(dòng)子軛部連接的動(dòng)子齒部構(gòu)成。動(dòng)子與定子沿運(yùn)動(dòng)方向的法向裝配，兩者之間保有一定氣隙。

本發(fā)明具有以下有益效果：