[其他]電子換向直線電機

無效

• 申請號: 85100989
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100989A
• 公開（公告）日: 1986-08-27
• 發明（設計）人: 林文
• 申請（專利權）人: 西安儀表廠;西安工業自動化儀表研究所
• 主分類號: H02K41/035
• 分類號: H02K41/035;H02K3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是屬于儀表用的伺服電機的領域。

已知的直流直線電機是由帶單方向繞線的繞組的長鐵芯及一塊裝在運動部分上的永磁體構成。長鐵芯要有一個同樣長的銜鐵及端塊構成閉合磁路;永磁體則以一個磁極面對繞組，永磁體所產生的磁通穿過整個鐵芯及銜鐵，磁阻較大，而且不恒定，中間大，兩頭小。由于磁阻大造成氣隙漏磁，推力在中間小兩頭大。為了限制漏磁，鐵芯要有較高的導磁率，以及足夠的鐵芯截面以降低磁通密度，這意味著提高材料的品位及尺寸的加大。此外為了限制漏磁，鐵芯的長度要受到限制，這就是說行程要受到限制。

本發明的任務是使直線電機的推力大而均勻，鐵芯材質要求低，體積小，行程大。

其任務是這樣解決的：在長鐵芯上繞有兩組或兩組以上的繞組，各繞組互相錯開一定距離，每組繞組又被分成若干段，每段的繞向是右旋與左旋相間，運動部分的永磁體以N極和S極并排對著繞組，N極與S極的中心距約等于相鄰兩段線圈的中心距。主磁通只通過緊靠永磁體的長鐵芯部分，長鐵芯的其余部分沒有磁通穿過，永磁體與長鐵芯之間那部分線匝處于強磁場中，繞組流過電流時對永磁體產生推力。為了維持予定方向的推力，各繞組的電流應隨著永磁體的運動而換向。

本發明的優點在于，和單繞組的直流直線電機相比，磁路短，磁阻小，穿過繞組的有效磁通量比較大，可以獲得較大的推力，即使長鐵芯的導磁率不很高，亦不致對推力產生明顯影響。在永磁體移動時，磁路長度始終不變，所以磁阻也不變，因此推力在兩頭或中間都是相同的。由于磁路是短的，長鐵芯的長度不會影響磁路的變化，所以推力和長度之間沒有直接的關系，行程容許很長。由于繞組都是分段并且右旋左旋相間，鐵芯雖長，但繞組自感很小，容易得到好的動態特性。

本發明最佳實施方案：長鐵芯可以用最簡單的結構，實芯無槽、矩形截面。雖然這樣繞組占去了部分氣隙空間而不得不使氣隙相應增大，但磁阻均勻無突變，對作為伺服電機的用途來說好處是可以減小起動電流。長鐵芯與永磁體的配合有三種基本方式：一條鐵芯和一對磁極;一條鐵芯和鐵芯的兩面各有一對磁極;兩條鐵芯中間有永磁體，永磁體上有兩對磁極分別對著兩條鐵芯，兩條鐵芯中至少有一條是帶繞組的。無論哪一種長鐵芯的兩頭都不需要加銜鐵，它們的選擇只是視允許的復雜程度與垂直于運動方向的吸引力是否需要得到平衡而定。

長鐵芯可以是弧形的，此時永磁體就要圍繞與圓弧同心的軸線轉動。永磁體的磁極既可對著內圓柱面也可對著外圓柱面或側面。長鐵芯可以在圓弧上采取任意的張角，從0到2π。

電子換向直線電機的換向可以用任何一種已知的方法進行。

本發明在記錄儀表上作為推動指針和記錄筆的伺服電機的應用實例示于圖1至圖4：

圖1????磁通穿過氣隙及長鐵芯的主磁路。

圖2????單根長鐵芯上帶有兩組繞組的繞線方法示意圖及長鐵芯與永磁體組裝在一起時的相互關系。

圖3????兩根帶有繞組的長鐵芯與永磁體組裝在一起時的相互關系。

圖4????弧形長鐵芯的電機。

在用單根長鐵芯與一對永磁體組成電機時，永磁體必須附有銜鐵1以減少磁阻，兩塊磁鋼之間保持一個小間隔以減小磁短路。這種結構不可避免地有一個垂直于運動方向的吸引力存在，這個吸引力將分擔在各軸承上，如果軸承可以承受得住，吸引力的存在倒可以減少運動部分的自由度，從而簡化軸承結構。長鐵芯也同樣受到一個吸引力并有彎曲的趨勢，克服的方法是把長鐵芯連同繞組用環氧樹脂灌封在非磁性的盒子內。當用兩根長鐵芯4與一對永磁體3構成電機時貼在永磁體上的銜鐵1就不需要了，永磁體所受到的吸引力也可以得到平衡，減輕了軸承的負擔，但增加了結構的復雜程度。

長鐵芯上的繞組2的各段是串接的，各段順次右旋、左旋相間，如此當右旋部分對著N極時左旋部分正好對著S極。這兩段在有電流流過時對磁場所產生的力是同一方向的，當永磁體運動時，磁極不斷變更位置，為了使推力方向不變電流的方向要隨著永磁體的位置而改變，所以換向就是必要的了。一個繞組在換向點附近時所產生的推力接近于零，所以要設置至少兩組繞組，以避免死點出現，并使推力均勻。各個繞組段的中心距T₁和一對磁極的中心距T₂約略相等。