The invention discloses a permanent magnet linear motor based on the stator arc and the inner step hybrid structure, including the primary side of the stator armature and the two side of the Halbach permanent magnet, and the one side of the stator armature is located on the two side of the permanent magnet, and the stator armature is composed of the stator core and the armature winding, and the end teeth on both sides of the stator core. With the internal ladder structure, the inner teeth of the stator core are arc shaped, and the two side of the permanent magnet is made up of the core and the permanent magnet attached to the surface of the core. The permanent magnet is composed of Halbach array. The permanent magnet linear motor of the invention can obtain larger air gap flux than the conventional magnet, and has good magnetic shielding effect, and can reduce the thickness of the yoke of the actuator. The analytic model of arc tooth structure is given, and the magnitude of magnetic conductance and the curve of magnetic conductance with position can be deduced through the analytical model. The optimum structure of the motor is obtained by Taguchi optimization algorithm.
【技术实现步骤摘要】
一种基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机
本专利技术属于电工、电机领域,涉及一种永磁同步直线电机。
技术介绍
随着科技进步的不断进步,机电行业日益朝着高精度,高效方向迅速发展,永磁同步直线电机直接驱动技术已成为一个最具代表性的先进技术。直线电机可以提供一个直接的线性驱动,与传统的旋转电机配合滚珠丝杠结构相比,无中间传动环节,具有高刚性、高推力、响应速度快、优势突出的节能、免维护等优点,被广泛的应用于航空航天,精密加工等领域。永磁同步直线电机直接与负载刚性相连,取代了传统滚珠丝杠的直线进给方式,由于取消了中间的传动装置,工作台受到的负载力扰动和外部环境扰动会直接反馈给永磁同步直线电机,使电机产生一定的推力波动,该推力波动会导致机械振动,噪声以及速度振荡,从而恶化其伺服运行特性,如位置跟踪精度。因此,减小直线电机的推力波动是十分必要的。此外,如何提高直线电机的功率密度或推力也是直线电机领域研究的重点问题。与常规磁体结构相比,Halbach阵列应用于永磁同步直线电机具有很好的特性,能够提供正弦度较好的气隙磁密,从而减小了转矩脉动,有利于提高永磁电机的定位精度,Halbach阵列具有良好的磁屏蔽效果,能够减轻电机的重量,同时具有聚磁效果,能够提供高气隙磁密,有利于提高永磁直线电机的功率密度。田口优化算法是质量工程领域的一种新技术,是日本著名质量管理学家TaguchiG博士于上世纪70年代创立的一种科学,是一种聚焦于最小化过程变异或使产品、过程对环境变异最不敏感的实验设计方法,能设计出环境多变条件下能够稳健和优化操作的高效方法,通过合理安排试验方案,确定最佳 ...
【技术保护点】
1.一种基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机,其特征在于,该电机包括相对设置的定子电枢一次侧(1)、气隙层(2)、永磁动子二次侧(3),位于所述定子电枢一次侧(1)和永磁动子二次侧(3)之间的气隙层(2),所述定子电枢一次侧(1)包括定子铁心(11)、设置在所述定子铁心(11)内侧的定子齿(13)、安装在两相邻定子齿(13)之间的开槽中的电枢绕组(12),定子铁心(11)的两端设置有内阶梯形结构的定子端部齿(14),所述定子齿(13)采用弧形结构;所述永磁动子二次侧(3)包括永磁动子铁心(32)、设置于所述永磁动子铁心(32)表面、采用Halbach不规则永磁阵列的永磁体(31)。
【技术特征摘要】
1.一种基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机,其特征在于,该电机包括相对设置的定子电枢一次侧(1)、气隙层(2)、永磁动子二次侧(3),位于所述定子电枢一次侧(1)和永磁动子二次侧(3)之间的气隙层(2),所述定子电枢一次侧(1)包括定子铁心(11)、设置在所述定子铁心(11)内侧的定子齿(13)、安装在两相邻定子齿(13)之间的开槽中的电枢绕组(12),定子铁心(11)的两端设置有内阶梯形结构的定子端部齿(14),所述定子齿(13)采用弧形结构;所述永磁动子二次侧(3)包括永磁动子铁心(32)、设置于所述永磁动子铁心(32)表面、采用Halbach不规则永磁阵列的永磁体(31)。2.根据权利要求1所述的基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机,所述定子端部齿(14)采用内阶梯形结构,阶梯开口方向为定子端部朝向定子中部。3.根据权利要求1所述的基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机,所述Halbach不规则永磁阵列为两种,且两种Halbach不规则永磁阵列沿永磁动子铁心(32)内侧交替设置,第一种Halbach不规则永磁阵列的永磁体充磁方向从左向右依次为:水平向右,向右上角45°方向,垂直向上,向左上角45°,水平向左;另一种Halbach不规则永磁阵列的永磁体充磁方向从左向右依次为:水平向右,向右下角45°方向,垂直向下,向左下角45°,水平向左。4.根据权利要求1、2或3所述的基于定子弧形与内阶梯型混合结构的永磁直线电机,所述定子齿(13)的弧形高度h,定子端部齿(14)的水平宽度和垂直高度按照如下方式,确...
【专利技术属性】
技术研发人员:余海涛,郭蓉,张维,夏涛,刘小梅,王琦,王尧,王安华,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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