推力脈動低的永磁直線電機制造技術

本實用新型專利技術公開了一種推力脈動低的永磁直線電機，包括長條形次級、下端開口的殼體、位于殼體內及次級上方并可沿次級的長度方向移動的初級；初級與殼體之間真空密封連接，設于支撐架上的初級下表面和次級上表面之間設有間隙；初級由若干個硅鋼片前后依次豎向疊壓排列構成，每個硅鋼片下部均設有呈分數槽結構的直齒，相鄰直齒之間構成直槽，每個直齒下邊緣左右側均設有極靴，從左至右排列的各個奇數直齒或各個偶數直齒上均設有線圈；所述次級包括條形板狀的磁軛、設于磁軛上表面上并呈2行n列矩陣排列的條形永磁體。本實用新型專利技術具有通過抑制端部磁阻力和齒槽力有效抑制了直線電機推力脈動的特點。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及永磁直線電機
，尤其是涉及一種在保持推力密度不變的前提下，可有效抑制推力脈動的推力脈動低的永磁直線電機。
技術介紹
直線電機是近期發展起來的一種新型直接驅動技術，由于直線電機具有零傳動鏈、無接觸、無反向間隙、高剛度、響應快速等突出優勢，直線電機正逐步取代伺服電機與滾珠絲杠等間接伺服機構，成為高速、精密高端裝備的核心功能部件。由于直線電機的特殊結構，使得其磁路不再像永磁同步電機那樣連續、閉合，存在邊端效應；而由于鐵芯開槽使得磁路不再均勻，導致不同位置初級與次級的合成力的大小和方向不斷變化，即齒槽效應，兩者均表現為直線電機的推力脈動或磁阻力，推力的不均勻對低速運行和快速精密定位的運動系統有不利影響，因此有效抑制端部效應與齒槽效應而不削弱推力密度是永磁同步直線電機的重要研宄方向。通常的永磁直線電機最常用的是斜槽或斜極，如果斜槽或斜極的角度足夠大，可最大限度地削弱推力脈動，與此同時有效推力也將顯著削弱，從而影響推力密度；并且斜槽或斜極的設置，也增加了制造的難度。還有采用異性永磁體如菱形永磁體、端部設置不等高附加齒、或者端部單獨設置附加斜齒等，雖然可減小對有效推力的影響，但是推力脈動依然較大，不能完全滿足高速、精密運動系統的要求。中國專利授權公開號:CN101789675A，授權公開日2010年7月28日，公開了一種圓筒形永磁直線電機的次級，所述次級為軸對稱結構，由多個鐵芯、外套筒、內套筒或圓柱和多個永磁體組成，所述外套筒和內套筒或圓柱均由非導磁材料制成，鐵芯和永磁體均為圓環狀，多個鐵芯和多個永磁體都固定在外套筒和內套筒或圓柱之間，并且多個鐵芯和多個永磁體相間緊密排列，在次級徑向截面上，每相鄰的兩個永磁體組成正V字形或者倒V字形，并且相鄰的兩個永磁體之間夾角為B，所述夾角B的取值范圍是(0°，180° )，連續相鄰的4個永磁體組成W形，所述連續相鄰的4個永磁體及其中間的鐵芯組成一對磁極，內套筒或圓柱的中心軸線與每對磁極中的4個永磁體的充磁方向之間的夾角依次為:A1 =B/2，A2= 180° -B/2, A3 = 180° +B/2，A4 = 360° _B/2。該專利技術的不足之處是，推力脈動較大。
技術實現思路
本技術的專利技術目的是為了克服現有技術中的永磁直線電機推力脈動較大的不足，提供了一種在保持推力密度不變的前提下，可有效抑制推力脈動的推力脈動低的永磁直線電機。為了實現上述目的，本技術采用以下技術方案:一種推力脈動低的永磁直線電機，包括長條形次級、下端開口的殼體、位于殼體內及次級上方并可沿次級的長度方向移動的初級；初級與殼體之間真空密封連接，設于支撐架上的初級下表面和次級上表面之間設有間隙；初級由若干個硅鋼片前后依次豎向疊壓排列構成，每個硅鋼片下部均設有呈分數槽結構的直齒，相鄰直齒之間構成直槽，每個直齒下邊緣左右側均設有極靴，從左至右排列的各個奇數直齒或各個偶數直齒上均設有線圈；所述次級包括條形板狀的磁軛、設于磁軛上表面上并呈2行η列矩陣排列的條形永磁體；同行永磁體中相鄰的永磁體的同向端的極性互異，前后兩行永磁體的相對永磁體的相近端極性相同；從左至右的每6個線圈為一個單元繞組，每個單元繞組中的線圈按照排列順序劃分為3對，3對線圈分別與三相電源的3相相對應，各個單元繞組中的同相的線圈串聯或并聯后構成分數槽繞組，分數槽繞組與三相電源電連接；每個娃鋼片的左下端均設有左附加齒，每個娃鋼片的右下端均設有右附加齒，左附加齒的左下端設有向左下端弧形拱起的左不等邊倒角，右附加齒的右下端設有向右下端弧形拱起的右不等邊倒角。每個單元繞組中的3對線圈分別與三相電源的3相相對應，線圈的相位是根據其所在的直齒的位置確定的。極靴的設置，使纏繞在直齒上的線圈不會脫落。具有呈分數槽結構的直齒鐵芯片能削弱磁極磁場非正弦分布所產生的高次諧波電勢；能有效地削弱諧波電勢的幅值，改善電動勢的波形；減小了因氣隙磁導變化引起的每極磁通的脈振幅值，減少了磁極表面的脈振損耗。本技術的各個線圈在直齒上是間隔設置的，并且從左至右的6個線圈為一個單元繞組，每個單元繞組按照排列順序劃分為3對，每單元繞組中的同相的線圈串聯或并聯后構成分數槽繞組，分數槽繞組與三相電源電連接。通常的永磁直線電機存在初級不能與次級準確定位，定位所花費的時間長，初級低速移動時存在微小蠕動的問題。本技術的初級采用分數槽鐵芯片，各個線圈在直齒上是間隔設置的，每個鐵芯片的兩端分別設有左附加齒、右附加齒，左附加齒、右附加齒上均設有不等邊倒角，可調節諧波磁導的幅值和相位，使各個鐵芯片的端部力和齒槽力大部分抵消，從而有效抑制推力脈動，減少了定位所花費的時間，初級低速移動時不會婦動，初級與次級可準確定位。作為優選，左附加齒和右附加齒的寬度均為ε，不等邊倒角的長邊α為ε的34%至46%，不等邊倒角的短邊δ為長邊α的50%至60%。不等邊倒角的長邊α和短邊δ的長度的限定，可進一步抑制端部效應引起的推力脈動。作為優選，所述ε為相鄰直齒的齒距T的69%至82%。ε長度的限定可進一步有效抑制端部效應引起的推力脈動。作為優選，所述永磁體均呈長方體狀，同行永磁體的長邊相鄰，每個永磁體的寬度β均為相鄰永磁體的極距τ的81%至92%。每個永磁體的寬度β的限定，顯著改善由于鐵芯開槽引起的齒槽力。作為優選，所述殼體的上板體、左側板和右側板上均設有若干個螺釘孔。作為優選，每個永磁體的下表面與磁軛上表面粘貼連接。作為優選，鐵芯片的極槽配合為12Ζ/11Ρ。因此，本技術具有如下有益效果:(I)通過設置附加齒和附加齒上的不等邊倒角，抑制端部效應引起的磁阻力；(2)調節永磁體的極弧系數(β和τ的比值)抑制鐵芯開槽引起的齒槽力；(3)通過抑制端部磁阻力和齒槽力有效抑制了直線電機推力脈動。【附圖說明】圖1是本技術去掉殼體后的一種主視圖；圖2是本技術的一種結構示意圖；圖3是本技術與現有技術的一種推力脈動對比圖。圖中:次級1、初級2、鐵芯片3、直齒4、直槽5、磁軛6、永磁體7、左附加齒8、右附加齒9、不等邊倒角10、殼體11、上板體12、左側板13、右側板14、螺釘孔15、電纜接頭16、極靴17。【具體實施方式】下面結合附圖和【具體實施方式】對本技術做進一步的描述。[003當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種推力脈動低的永磁直線電機，其特征是，包括長條形次級(1)、下端開口的殼體(11)、位于殼體內及次級上方并可沿次級的長度方向移動的初級(2)；初級與殼體之間真空密封連接，設于支撐架上的初級下表面和次級上表面之間設有間隙；初級由若干個硅鋼片(3)前后依次豎向疊壓排列構成，每個硅鋼片下部均設有呈分數槽結構的直齒(4)，相鄰直齒之間構成直槽(5)，每個直齒下邊緣左右側均設有極靴(17)，從左至右排列的各個奇數直齒或各個偶數直齒上均設有線圈；所述次級包括條形板狀的磁軛(6)、設于磁軛上表面上并呈2行n列矩陣排列的條形永磁體(7)；同行永磁體中相鄰的永磁體的同向端的極性互異，前后兩行永磁體的相對永磁體的相近端極性相同；從左至右的每6個線圈為一個單元繞組，每個單元繞組中的線圈按照排列順序劃分為3對，3對線圈分別與三相電源的3相相對應，各個單元繞組中的同相的線圈串聯或并聯后構成分數槽繞組，分數槽繞組與三相電源電連接；每個硅鋼片的左下端均設有左附加齒(8)，每個硅鋼片的右下端均設有右附加齒(9)，左附加齒的左下端設有向左下端弧形拱起的左不等邊倒角(10)，右附加齒的右下端設有向右下端弧形拱起的右不等邊倒角(18)。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：廖有用，俞岳平，韓旭奎，陳俊峰，
申請(專利權)人：寧波億文特自動化科技有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33