高效大推力双边直线电机制造技术

本实用新型专利技术属于直线电机及其驱动领域，具体涉及一种高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面布置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体充磁方向相对或背离，采用该结构可大幅降低甚至完全消除次级内部的漏磁，解决了长期制约直线电机工程应用的瓶颈问题。相同体积和制造成本下，可大幅增加电机功率和出力，或相同功率下，大幅降低电机体积、制造和使用成本，特别适用于长行程、大推力、大功率等直线电机工程应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于直线电机及其驱动领域，具体涉及高效大推力双边直线电机。
技术介绍
直线电机已经广泛应用于直线电机地铁、磁悬浮列车、直线电机加工中心、自动化流水线、直驱电梯等多个应用领域和场合。现有的永磁直线电机结构主要有隐极式和凸极式两种，凸极式永磁直线电机结构如图1（凸极单边结构）和图2（凸极双边结构）所示，N、S交替排列的永磁体20（磁化方向沿纵向）和凸铁块24粘贴在次级非磁性轭部23上，该结构要求次级非磁性轭部23为非磁性材料且要求足够的厚度以便与外界铁磁区域隔绝，永磁场磁通路径为两个，第一个为主磁路：（沿纵向）永磁体A（沿纵向）—凸铁块A—（沿法向）气隙—初级铁芯—气隙—永磁体A；第二个为漏磁路（不经过气隙）：永磁体A（沿纵向）—凸铁块A—次级非磁性轭部或外层空间—永磁体A；因此，凸极式永磁直线电机次级漏磁大，永磁体相当一部分磁场能量漏到次级轭部及轭部之外空间中了，因此永磁体利用率不高，出力小。隐极式永磁直线电机的次级轭部为铁磁材料以便作为磁通路径一部分，如图3所示。图3中，N、S交替排列的永磁体20粘贴在次级磁性铁轭22上，永磁场磁通路径为：永磁A（沿法向）—气隙—初级铁芯—气隙—永磁B——磁性次级轭铁—永磁A。由于永磁体可等效为通电的空芯线圈，故永磁体20的厚度对于初级电枢磁场和永磁励磁场的磁通路径来说，可以看做空气隙，隐极电机的总等效气隙较大，出力小，导致电机体积大，成本高，一般只适用于工作气隙小、永磁体厚度比较薄的场合。已成为制约直线电机工程应用的瓶颈问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是现有直线电机出力小、体积大、成本高等问题，提供了一种结构简单、出力大、性价比高的高效大推力双边直线电机。本技术的目的是以下述方式实现的：高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面布置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体充磁方向相对或背离。磁体的法向高度等于或者小于导磁铁的法向高度，当磁体的法向高度小于导磁铁的法向高度时，磁体为至少一列，当磁体为至少两列时，磁体为并行布置，并行布置的磁体法向总高度小于或者等于导磁铁的法向高度。磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体，导磁铁的横向端部通过连接板连接成统一的双边次级。导磁铁靠近初级的表面开有槽，槽内设置有法向磁体，法向磁体表面极性与导磁铁表面极性一致。在导磁铁的两侧设置有交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，相邻纵向磁体的充磁方向相对或者背离，导磁凸铁极设置在导磁铁的两端部与导磁铁连接成一体，导磁凸铁极的法向高度大于等于导磁铁的法向高度，导磁凸铁极的宽度大于等于导磁铁的宽度，纵向磁体的宽度小于等于磁体的宽度。导磁铁、凸铁极、磁体或纵向磁体的截面为矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形、“中”字形、“工”字形或圆弧形。凸铁极靠近初级的表面设置有至少一个开口槽，开口槽内设置有法向磁体，法向磁体表面极性与凸铁极或导磁铁表面极性一致。凸铁极或导磁铁表面设置一层连接薄片，将凸铁极或者导磁铁连成一个整体，连接薄片为导电薄片、导磁导电复合薄片或带若干槽的导磁齿槽薄片，槽内嵌导电体，各导电体横向端部通过导电短路环连成一体。双边次级每边的凸铁极和/或导磁铁的横向端部通过连接板连接成统一的双边次级。所述的磁体、法向磁体和纵向磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体。本技术所述的双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体充磁方向相反，可大幅降低甚至完全消除次级内部的漏磁，解决了长期制约直线电机工程应用的瓶颈问题。相同体积和制造成本下，可大幅增加电机功率和出力，或相同功率下，大幅降低电机体积和制造使用成本，特别适用于长行程、大推力、大功率等直线电机工程应用场合。附图说明图1为现有单边凸极永磁直线电机示意图；图2为现有双边凸极永磁直线电机示意图；图3为现有隐极式永磁直线电机示意图；图4为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图一；图5为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图二；图6为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图三；图7为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图四；图8为本技术的导磁铁和磁体的截面图一；图9为本技术的导磁铁和磁体的截面图二；图10为本技术的导磁铁和磁体的截面图三；图11为本技术的导磁铁和磁体的截面图四；图12为本技术的导磁铁和磁体的截面图五；图13为本技术的导磁铁和磁体的截面图六；图14为本技术的导磁铁和磁体的截面图七；图15为本技术的导磁铁和磁体的截面图八；图16为本技术的导磁铁和磁体的截面图九；图17为本技术的导磁铁和磁体的截面图十；图18为本技术的导磁铁和磁体的截面图十一；图19为本技术的导磁铁和磁体的截面图十二；图20为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图五；图21为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图六；图22为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图七；图23为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图八；图24为本技术次级结构示意图；图25为本技术连接板结构示意图一；图26为本技术设有连接板的三维结构示意图一；图27为连接板结构示意图二；图28为本技术双边设有连接板的三维结构示意图二；图29为本技术的高效大推力双边直线电机磁场有限元仿真磁力线分布图。其中，1.初级铁芯；2.初级绕组；3.凸铁极；4.导磁铁；5.纵向磁体；6.磁体；8.法向磁体；20.永磁体；22.磁性铁轭；23.非磁性轭部；24.凸铁块。具体实施方式图4、图5所示为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图一、二，包括两个面对面设置的单边初级组成双边初级，单边初级由初级铁芯1和初级绕组2组成或仅由无铁芯初级绕组组成，所述的双边次级由带导磁铁的一组或两组凸极磁体阵列组成，凸极磁体阵列由m个导磁凸铁极3、n个沿纵向充磁的纵向磁体5交替贴装组成，相邻纵向磁体5的磁方向相对或者背离，m、n为大于1的整数，相邻两凸铁极3中心线之间的距离为次级极距Ts，m为电机的极数，n为纵向磁体的个数，纵向为凸铁极3表面切向方向或次级运动方向，法向为凸铁极3中心线方向或气隙方向，横向为垂直于纵向、法向的方向，在相邻凸铁极3上形成N、S极性交替的磁极，双边次级一侧凸铁极3与另一侧对应凸铁极3之间通过导磁铁4接成一体，各导磁铁4互不相交，任意相邻的两个导磁铁4之间设置至少一组沿纵向充磁的磁体6，双边次级置于双边初级之间与双边初级配合构成双边直线电机。图6、图7所示为本技术的高效大推力双边直线电机结构示意图三、四，所述的任意相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面布置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，其特征在于：双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体充磁方向相对或背离。

【技术特征摘要】
1.高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面布置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，其特征在于：双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体充磁方向相对或背离。
2.根据权利要求1所述的高效大推力双边直线电机，其特征在于：磁体的法向高度等于或者小于导磁铁的法向高度，当磁体的法向高度小于导磁铁的法向高度时，磁体为至少一列，当磁体为至少两列时，磁体为并行布置，并行布置的磁体法向总高度小于或者等于导磁铁的法向高度。
3.根据权利要求2所述的高效大推力双边直线电机，其特征在于：磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体，导磁铁的横向端部通过连接板连接成统一的双边次级。
4.根据权利要求2所述的高效大推力双边直线电机，其特征在于：导磁铁靠近初级的表面开有槽，槽内设置有法向磁体，法向磁体表面极性与导磁铁表面极性一致。
5.根据权利要求2所述的高效大推力双边直线电机，其特征在于：在导磁铁的两侧设置有交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，相邻纵向磁体的充磁方向相对或者背离，导磁凸铁极设置在导磁铁的两端部与导磁铁连接成...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪旭东，许孝卓，封海潮，
申请(专利权)人：河南理工大学，焦作市华鹰机电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41