基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机制造技术

基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，包括底板和平板滑车，所述底板上设置有两条平行的轮轨，所述平板滑车的车轮放置在轮轨中，使平板滑车能沿轮轨水平运动；所述底板上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯，所述定子芯的绝缘胶带外设置有三相绕组，定子通过支柱固定在底板上；所述平板滑车上设置有海尔贝克永磁阵列，所述海尔贝克永磁阵列沿与轮轨平行方向排列；海尔贝克永磁阵列和定子之间设有气隙。本实用新型专利技术中采用海尔贝克永磁阵列，大大减弱电机的齿槽效应力矩，能得到较理想正弦分布磁场，不用再采用定转子斜槽结构和分布绕组措施，结构简单，制作方便，成本低。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电机领域，具体涉及一种定位直线电机。
技术介绍
传统的平面定位系统是通过传动机把旋转电机的旋转运动转化为直线运动，因为传动机的齿轮、滚珠丝杠会有摩擦损耗、滚珠运动不确定等问题，所以很难进行高精度的定位。还有机械摩擦造成的粉尘、润滑等问题需要技术人员另外设置一个精准工作台来进行微小移动校正，十分繁杂。直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能，中间不需要经过任何转换传动装置。这种“零传动”使得直线电机有很多传统电机不具有的优点结构简单、无接触无磨损、噪声低、精度高、反应快等。近年来，直线电机受到了广泛的关注，在各个行业中也得到广泛应用，如物流系统中的应用，在数控机床中的应用，在IT行业中的应用，在交通与民用方面的应用以及在军事上的应用。目前已经研发出的可以精确定位的直线电机，可以直接承受负载，做直线运动。它是一种类似于微量进给步进电机，通过一连串电脉冲来决定电机运动件的位置，又很类似于永磁同步电机。直线电机主要由一个固定的台板和运动的活塞组成。台板是一根很长的钢杆，在上面等距离蚀刻有横向槽；最简单的活塞是由一个永久磁铁和两个电磁铁构成，两个电磁铁由同一电磁线圈控制，每个电磁铁的两极都与台板上表面靠近。活塞由球轴承导向在磁场力作用下，在台板上方来回运动。直线电机可以有一维和两维两种。这种电机定位方法的缺点是必须采用定转子斜槽结构和复杂的分布绕组等措施才能得到较理想正弦分布磁场，以及磁场磁通利用率不高。
技术实现思路
技术问题本技术对现有技术的不足与缺陷，提供一种具有理想正弦分布磁场，结构简单，摩擦损耗小的基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机。技术方案基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，包括底板和平板滑车，所述底板上设置有两条平行的轮轨，所述平板滑车的车轮放置在轮轨中，使平板滑车能沿轮轨水平运动；所述底板上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯，所述定子芯的绝缘胶带外设置有绕组，定子通过支柱固定在底板上；所述平板滑车上设置有海尔贝克永磁阵列，所述海尔贝克永磁阵列沿与轮轨平行方向排列；海尔贝克永磁阵列和定子之间设有气隙。本技术中，所述绕组为三相绕组。本技术中海尔贝克永磁阵列(即Halbach永磁体)的磁场也存在磁极的空间变化，这种磁极变化是沿着平面方向展开的，使磁场沿空间按正弦分布。本技术利用三相绕组通电后产生的磁场与海尔贝克永磁阵列的磁场相互作用，产生水平方向和垂直方向上的力，使得动子可以通过车轮和轮轨在底板上沿水平方向运动，并经过三相绕组电流反馈实现精确定位。有益效果本技术相对于现有技术具有以下优点1) Halbach永磁阵列将永磁体按照一定的顺序排列，大大减弱电机的齿槽效应力矩，能得到较理想正弦分布磁场，不用再采用定转子斜槽结构和分布绕组措施，结构简单， 制作方便，成本低。2) Halbach永磁阵列磁场分布一侧磁场很强，另一侧磁场很弱，类似于“磁单极子”。在这种情况下，可以大大提高电机气隙磁场密度。一方面可以大大减少电机漏磁现象， 减少电机对外部的磁干扰；另一方面减少轭部铁芯的质量，进一步降低成本，提高电机动态特性。还可以提高电机效率，降低电机的电磁力脉动，且容易冷却等。3) Halbach阵列可以在一侧产生很强的磁场，使得动子基体可以采用高强度低密度的铝合金材料，则使得动子质量轻，反应快。4)直线电机直接驱动没有机械噪音，没有附加的传动误差和丝杠等的附加质量， 可以获得更大的加速度和更快的响应速度，在产生单边力的同时还产生垂直力，可用作二自由度执行器。附图说明图1是本技术正面结构图。图2是本技术侧面结构图。图中有平板滑车1，海尔贝克永磁阵列2，定子芯4，定子绕组5，底板7，车轮8，轮轨9，气隙10。具体实施方式一种基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，包括底板7和平板滑车1，所述底板 7上设置有两条平行的轮轨9，所述平板滑车1的车轮8放置在轮轨9中，使平板滑车1能沿轮轨9水平运动；所述底板7上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯4，所述定子芯4的绝缘胶带外设置有三相绕组，定子通过支柱 6固定在底板7上；所述平板滑车1上设置有海尔贝克永磁阵列，所述海尔贝克永磁阵列沿与轮轨9平行方向排列；海尔贝克永磁阵列2和定子之间设有气隙10。本技术的三相绕组所绕的定子芯可以是铝合金制成的。对于Halbach永磁阵列的加工，首先要清洗磁体、模具，在模具与磁列的接触涂上脱模剂或贴上透明胶带，以防磁体和模具粘在一起；再用螺钉连接模具顶部和底部，以加工槽中恰好能放入一块磁体为标准；将磁体涂抹胶水，依次顶入加工槽，通过定位槽用顶针调整磁体位置，并敲打磁体使之与槽面紧密贴合，放好后拧紧螺钉；将模具放在一旁，待胶水完全凝固后取出磁列。对于动子基体的设计，为了能使动子平台具有快速的响应特性，可以通过使用蜂窝夹心板结构来实现高谐振频率。蜂窝夹心板具有高强度/质量比、高刚度/质量比、均勻的耐压程度、 高抗变形能力的结构特点，所以能在小质量的情况下获得最大抗变形能力。对于定子绕组结构，采用铝制定子芯，磁阻力较小，涡流也较小；采用无齿槽结构，消除齿槽力；在定子芯上贴有一层绝缘胶带可以防止绕组绝缘磨损后与定子芯短路。权利要求1.一种基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，其特征在于，该定位直线电机包括底板(7)和平板滑车(1)，所述底板(7)上设置有两条平行的轮轨(9)，所述平板滑车(1)的车轮(8 )放置在轮轨(9 )中，使平板滑车(1)能沿轮轨(9 )水平运动；所述底板(7)上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯(4)，所述定子芯(4)的绝缘胶带外设置有绕组(5)，定子通过支柱(6)固定在底板(7)上；所述平板滑车(1)上设置有与定子平行的海尔贝克永磁阵列(2)，所述海尔贝克永磁阵列(2)沿与轮轨(9)平行方向排列；海尔贝克永磁阵列(2)和定子之间设有气隙 (10)。2.根据权利要求1所述的定位直线电机，其特征在于，所述绕组(5)为三相绕组。专利摘要基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，包括底板和平板滑车，所述底板上设置有两条平行的轮轨，所述平板滑车的车轮放置在轮轨中，使平板滑车能沿轮轨水平运动；所述底板上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯，所述定子芯的绝缘胶带外设置有三相绕组，定子通过支柱固定在底板上；所述平板滑车上设置有海尔贝克永磁阵列，所述海尔贝克永磁阵列沿与轮轨平行方向排列；海尔贝克永磁阵列和定子之间设有气隙。本技术中采用海尔贝克永磁阵列，大大减弱电机的齿槽效应力矩，能得到较理想正弦分布磁场，不用再采用定转子斜槽结构和分布绕组措施，结构简单，制作方便，成本低。文档编号H02K41/02GK202085060SQ20112019056公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日专利技术者周赣, 洪丽, 蒋浩, 黄学良 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于海尔贝克永磁阵列的定位直线电机，其特征在于，该定位直线电机包括底板（７）和平板滑车（１），所述底板（７）上设置有两条平行的轮轨（９），所述平板滑车（１）的车轮（８）放置在轮轨（９）中，使平板滑车（１）能沿轮轨（９）水平运动；所述底板（７）上设置有与其平行并位于两条轮轨之间的定子，所述定子包括缠绕有绝缘胶带的定子芯（４），所述定子芯（４）的绝缘胶带外设置有绕组（５），定子通过支柱（６）固定在底板（７）上；所述平板滑车（１）上设置有与定子平行的海尔贝克永磁阵列（２），所述海尔贝克永磁阵列（２）沿与轮轨（９）平行方向排列；海尔贝克永磁阵列（２）和定子之间设有气隙（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋浩，黄学良，周赣，洪丽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84