一种具有三维高度差次级结构的直线电机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有三维高度差次级结构的直线电机，包括直线电机本体以及安装在直线电机本体上的初级组件、次级组件，次级组件包括次级磁背板以及排布于次级磁背板表面的多组永磁体模块，各组永磁体模块呈斜极排布在次级磁背板上，永磁体模块包括多个并排设置的小磁条，每组永磁体模块中的各小磁条为不等高结构。本发明专利技术结构设计科学合理，易于实现，立足三维视角，对直线电机的次级组件进行设计构造，在二维平面上采用次级永磁体斜极的方式，结合控制永磁体模块中小磁条高度的落差变化，抑制了气隙中的谐波分量，有效地减小直线电机推力波动，还可以极大地减小永磁体体内的涡流损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种具有三维高度差次级结构的直线电机


[0001]本专利技术涉及直线电机
，尤其涉及一种具有三维高度差次级结构的直线电机。

技术介绍

[0002]直线电机可以无需任何中间转换机构实现电能直接转换成直线运动机械能，相比传统进给方式简化了机械结构，实现了机床进给装置的“零传动”，具有加速度较大、运行噪声小、维护简单等特点。随着科技的高度集成，对制造业加工精度要求不断提高，因此在现代机床上要求进给装置在一定行程中实现高速运动与精密定位，这就要求驱动系统反应灵敏、高速和轻便。传统的旋转电机加滚轴丝杠驱动系统由于中间传动装置的存在，难以满足上述要求。因此，对直线电机的研究对于实现制造业精度提高具有重要意义。
[0003]永磁同步直线电机具有推力大、精度高、结构简单等特点。然而由于永磁同步直线电机的铁心长直、两端开断，无法向旋转电机那样具有闭合圆环形状，因此导致铁心端部气隙磁阻发生急剧变化，产生端部力。同时还存在由齿槽效应引起的齿槽力，端部力和齿槽力的存在导致直线电机产生推力波动。
[0004]目前，针对永磁同步直线电机推力波动的削弱，主要采用在二维平面上改变永磁体磁极形状的方式，即采用斜极、V型极等的方式，方式较为传统、单一，虽然在一定程度上可以有效减小电机推力波动，但是同时直线电机平均推力也会发生大幅度的下降，不利于电机的高精度运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有三维高度差次级结构的直线电机。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种具有三维高度差次级结构的直线电机，包括直线电机本体以及安装在直线电机本体上的初级组件、次级组件，所述次级组件包括次级磁背板以及排布于次级磁背板表面的多组永磁体模块，各组所述永磁体模块呈斜极排布在次级磁背板上，所述永磁体模块包括多个并排设置的小磁条。
[0008]根据上述技术方案，优选地，每组所述永磁体模块中的各小磁条为不等高结构，每组所述永磁体模块中，位于中部的小磁条高度高于位于两侧的小磁条高度。
[0009]根据上述技术方案，优选地，各组所述永磁体模块沿小磁条的长度方向排布，使各组所述永磁体模块呈斜极排布在次级磁背板上。
[0010]根据上述技术方案，优选地，各组所述永磁体模块沿斜极排布的方向为不等高结构，沿斜极排布的方向，位于中部的所述永磁体模块的高度高于位于两侧的永磁体模块的高度。
[0011]根据上述技术方案，优选地，所述次级组件固定连接于直线电机本体表面，所述初
级组件相对次级组件设置，并滑动连接于直线电机本体上方，所述初级组件包括初级铁心以及绕制在初级铁心外的初级绕组。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013]本专利技术结构设计科学合理，易于实现，立足三维视角，对直线电机的次级组件进行设计构造，在二维平面上采用次级永磁体斜极的方式，结合控制永磁体模块中小磁条高度的落差变化，抑制了气隙中的谐波分量，有效地减小直线电机推力波动，还可以极大地减小永磁体体内的涡流损耗。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的立体结构示意图。
[0015]图2是本专利技术次级组件部分的立体结构示意图。
[0016]图3是本专利技术初级组件、次级组件部分的主视结构示意图。
[0017]图4是本专利技术次级组件部分的俯视结构示意图。
[0018]图中：1、直线电机本体；2、次级组件；3、初级组件；4、次级磁背板；5、永磁体模块；6、初级绕组；7、初级铁心；8、小磁条。
具体实施方式
[0019]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。
[0020]在专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。
[0021]此外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0022]如图所示，本专利技术包括直线电机本体1以及安装在直线电机本体1上的初级组件3、次级组件2，次级组件2固定连接于直线电机本体1表面，所述初级组件3相对次级组件2设置，并滑动连接于直线电机本体1上方。所述初级组件3包括初级铁心7以及绕制在初级铁心7外的初级绕组6。所述次级组件2包括次级磁背板4以及排布于次级磁背板4表面的多组永磁体模块5，永磁体模块5包括多个并排设置的小磁条8。各组所述永磁体模块5呈斜极排布在次级磁背板4上，具体地，本例中各组永磁体模块5沿小磁条8的长度方向排布，使各组所述永磁体模块5呈斜极排布在次级磁背板4上。
[0023]其中，每组所述永磁体模块5中的各小磁条8为不等高结构。在每组所述永磁体模块5中，位于中部的小磁条8高度高于位于两侧的小磁条8高度。本例中优选设计方式为，每组永磁体模块5中，位于中部的小磁条8高度高，向两侧高度依次递减。基于PWM控制的基本原理，使用多个形状相等、高度不等的小磁条8来代替原有磁极，这种结构安排可以使电机
气隙磁场更接近正弦分布，削弱气隙磁场中的谐波分量，达到削弱电机齿槽力、减小推力波动的目的，同时，由于小磁条8之间彼此存在一定的间隙，所以这种结构还可以有效的抑制永磁体的涡流损耗。
[0024]此外，各组所述永磁体模块5沿斜极排布的方向为不等高结构。沿斜极排布的方向，位于中部的所述永磁体模块5的高度高于位于两侧的永磁体模块5的高度。具体地，本专利技术还通过控制小磁条8高度来使次级永磁体的沿斜极排布的方向(轴向)高度具有落差变化，形成“中间高，两侧高度高度依次递减”的结构。该结构可以进一步削弱电机气隙磁场的谐波分量，改善气隙磁场分布，进而有效抑制谐波磁场造成的直线电机的制动力。通过改善轴向磁场分布，还可以减小电机轴向的端部力，减小直线电机的推力波动，实现电机的高精度运行，此外轴向采用分段结构也具有抑制永磁体的涡流损耗的作用。
[0025]本专利技术结构设计科学合理，易于实现，立足三维视角，对直线电机的次级组件进行设计构造，在二维平面上采用次级永磁体斜极的方式，结合控制永磁体模块中小磁条高度的落差变化，抑制了气隙中的谐波分量，有效地减小直线电机推力波动，还可以极大地减小永磁体体内的涡流损耗。
[0026]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有三维高度差次级结构的直线电机，包括直线电机本体(1)以及安装在直线电机本体(1)上的初级组件(3)、次级组件(2)，其特征在于，所述次级组件(2)包括次级磁背板(4)以及排布于次级磁背板(4)表面的多组永磁体模块(5)，各组所述永磁体模块(5)呈斜极排布在次级磁背板(4)上。2.根据权利要求1所述一种具有三维高度差次级结构的直线电机，其特征在于，所述永磁体模块(5)包括多个并排设置的小磁条(8)。3.根据权利要求2所述一种具有三维高度差次级结构的直线电机，其特征在于，每组所述永磁体模块(5)中的各小磁条(8)为不等高结构。4.根据权利要求3所述一种具有三维高度差次级结构的直线电机，其特征在于，每组所述永磁体模块(5)中，位于中部的小磁条(8)高度高于位于两侧的小磁条(8)高度。5.根据权利要求2或4所述一种具有三维高度差次级结构的直线电机，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永建，李子龙，郭鹏，张海涛，李想，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：