大推力、直接驱动线性永磁电机制造技术

一种大推力、直接驱动线性永磁电机，包括两个极性相反的磁场和置于两磁场之间的线圈，其特征在于：由一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的底座上，类似地，另一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的顶盖上，但极性与底座上磁铁的极性 相反；底座和顶盖以其上固定的磁铁相对的方向合拢，中间夹一块以软铁为材料的中间块，中间块上套有线圈，线圈的框架是由左连接块和右连接块对称并绝缘组合在一起，左连接块和右连接块的两侧连有隔绝被电机驱动的运动件与线圈的绝缘板，绝缘板上通有运 动件固定孔；底座和顶盖分别由螺栓固定在中间块上，三者共同形成闭合的磁通路；在上下两层磁铁和中间块之间的空气隙中形成了两个方向相反的磁场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，特别是一种适用于半导体生产设备等有高速精密运动控制需要的直接驱动线性电机。
技术介绍
现有的电机采用丝杠与旋转电机相结合的驱动方式，具有推力较小、电机电气响应时间较长、整体动态性能较差的缺陷，不能适用高端机电设备运动控制系统。随着以半导体生产设备为代表的机电设备的快速发展，高速精密运动控制系统对提供驱动力的电机提出了愈来愈高的要求，在无论是在推力、响应速度还是整体动态性能各方面都提出了前所未有的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大推力、直接驱动的线性永磁电机，解决现有电机推力较小、不能适用高端机电设备运动控制系统的问题；还解决电机电气响应的时间较长、整体动态性能较差的问题。本专利技术的技术方案这种大推力、直接驱动线性永磁电机，包括两个极性相反的磁场和置于两磁场之间的线圈，其特征在于由一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的底座上，类似地，另一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的顶盖上，但极性与底座上磁铁的极性相反；底座和顶盖以其上固定的磁铁相对的方向合拢，中间夹一块以软铁为材料的中间块，中间块上套有线圈，线圈的框架是由左连接块和右连接块对称并绝缘组合在一起，左连接块和右连接块的两侧连有隔绝被电机驱动的运动件与线圈的绝缘板，绝缘板上通有运动件固定孔；底座和顶盖分别由螺栓固定在中间块上，三者共同形成闭合的磁通路；在上下两层磁铁和中间块之间的空气隙中形成了两个方向相反的磁场。上述一组同样的磁铁是两块、三块或四块磁铁。上述电机线圈的旁边设置温度传感器。上述磁铁按相同极性由螺栓和粘合剂固定在底座上。上述中间块包裹铜皮形成铜套，该铜套形成一闭合的导体短路环。上述铜皮的接缝为焊锡焊缝。上述磁铁是钕铁硼永磁材料，高磁能积为45MGOe或45MGOe以上。本专利技术采用高磁能积稀土永磁材料的永久磁铁以获得产生大推力的强磁场。永久磁铁按相同极性并排固定在充当磁导体的软铁件上，上下两层极性相反的永久磁铁连同各自的磁导体软铁件以磁铁相对的方向合拢，中间夹一层软铁件并且三层固定在一起。在上下两层磁铁和中间软铁件之间的空气隙中就形成了两个方向相反的磁场。在中间软铁件上套一个线圈。当线圈里通入电流时，电流分别以相反的方向流过上下两个方向相反的磁场，产生同一方向两倍的合力。电机驱动力的大小和方向遵循法拉第定律。电机的力敏感度的定义为电机驱动力和产生驱动力的线圈电流之比Kf=FI---(1)]]>本专利技术电机的力敏感度可以表达为Kf=μ02nwBrtgBrHc+μ0tg---(2)]]>其中m0为自由空间磁导，Br为磁铁剩磁通密度，Hc为磁铁矫顽力，w为磁场宽度，t为磁铁厚度，g为空气隙厚度，n为线圈匝数。本专利技术与传统的电机相比，具有如下优点和积极效果该电机采用高磁能积稀土永磁材料的永久磁铁，以上下两层极性相反的永久磁铁和中间所夹的一层软铁形成上下空气隙中两个方向相反的磁场，中间软铁件上所套线圈通入电流时，电流分别以相反方向流过上下两个方向相反的磁场，产生同一方向两倍的合力，使电机获得了大推力的强磁场。本专利技术采用铜套形成短路环，它相当于单匝的绕组，与电机线圈一同构成变压器的次级线圈和初级线圈，能够显著缩短电机的电气响应时间，并提高了电机的整体动态性能。这种直接驱动线性电机的直接驱动方案适应了高端机电设备运动控制系统的必然趋势，可作为各种高效半导体生产设备的核心部件，适用于半导体生产设备等有高速精密运动控制需要的机电设备。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的分解结构示意图。1-底座、2-中间块、3-顶盖、4-左连接块、5-磁铁、6-线圈、7-温度传感器、8-右连接块、10-铜套、11-运动件固定孔。(五) 具体实施例方式实施例参见图1、2，本专利技术的结构由三块同样的磁铁5按相同极性通过螺栓和粘合剂固定在以软铁为材料的底座1上。类似地，另三块同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的顶盖3上，但极性与底座1上磁铁的极性相反。底座1和顶盖3以其上固定的磁铁相对的方向合拢，中间夹一块以软铁为材料的中间块2。中间块2上套有线圈6。底座1和顶盖3分别通过螺栓固定在中间块2上，三者共同形成闭合的磁通路。在上下两层磁铁和中间块2之间的空气隙中形成了两个方向相反的磁场。当线圈6里通入电流时，电流分别以相反的方向流过上下两个方向相反的磁场，产生同一方向两倍的合力。本专利技术线圈6的框架由两半对称的左连接块4和右连接块8组合而成，两个件之间绝缘，避免了框架本身构成回路而在磁场中产生阻碍运动的电流。绝缘板9隔绝被电机驱动的运动件和线圈之间的电气连接，运动件通过运动件固定孔11与电机连接。温度传感器7监测电机线圈的温度，及时传递温度信号。磁铁选用钕铁硼等高磁能积(45MGOe以上)的永磁材料以提供产生大推力的强磁场。铜套10用铜皮包裹中间块2制成，接缝用焊锡均匀通焊。铜套10是一个闭合的导体环，称为短路环。它相当于单匝的绕组，与电机线圈一同构成变压器的次级线圈和初级线圈。权利要求1.一种大推力、直接驱动线性永磁电机，包括两个极性相反的磁场和置于两磁场之间的线圈，其特征在于由一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的底座上，类似地，另一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的顶盖上，但极性与底座上磁铁的极性相反；底座和顶盖以其上固定的磁铁相对的方向合拢，中间夹一块以软铁为材料的中间块，中间块上套有线圈，线圈的框架是由左连接块和右连接块对称并绝缘组合在一起，左连接块和右连接块的两侧连有隔绝被电机驱动的运动件与线圈的绝缘板，绝缘板上通有运动件固定孔；底座和顶盖分别由螺栓固定在中间块上，三者共同形成闭合的磁通路；在上下两层磁铁和中间块之间的空气隙中形成了两个方向相反的磁场。2.根据权利要求1所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述一组同样的磁铁和另一组同样的磁铁是由两块、三块或四块磁铁组成。3.根据权利要求1所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述电机线圈的旁边设置温度传感器。4.根据权利要求1或2或3所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述磁铁按相同极性由螺栓和粘合剂固定在底座上。5.根据权利要求1或2或3所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述中间块包裹铜皮形成铜套，该铜套形成一闭合的导体短路环。6.根据权利要求5所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述铜皮的接缝为焊锡焊缝。7.根据权利要求1或2或3所述的大推力、直接驱动线性永磁电机，其特征在于上述磁铁是钕铁硼永磁材料，高磁能积为45MGOe或45MGOe以上。全文摘要一种大推力、直接驱动线性永磁电机，由一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的底座上，类似地，另一组同样的磁铁按相同极性固定在以软铁为材料的顶盖上，但极性与底座上磁铁的极性相反；底座和顶盖以其上固定的磁铁相对的方向合拢，中间夹一块以软铁为材料的中间块，中间块上套有线圈，线圈的框架是由左连接块和右连接块对称并绝缘组合在一起，左连接块和右连接块的两侧连有绝缘板，绝缘板上通有运动件固定孔；底座和顶盖分别由螺栓固定在中间块上，三者共同形成闭合的磁通路；在上下两层磁铁和中间块之间的空气隙中形成了两个方向相反的磁场。适用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何田，张琦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十五研究所，
类型：发明
国别省市：