横向磁通永磁平面电机制造技术

横向磁通永磁平面电机，它涉及电机领域，它解决了永磁同步平面电机存在动子的行程有限、推力密度低、电机的结构复杂以及电流控制精度低等问题。它的初级由若干个电机单元组成，每ｗ个电机单元由ｍ２个相电枢单元组成，ｍ２个相电枢单元组成相电枢单元阵列，其阵列的行与列间距相等；每个相电枢单元由相单元铁心和相单元绕组组成；每个相单元铁心是由两个铁心单元组成带有齿孔的相单元铁心，齿孔由两个铁心单元的齿槽叠加形成，每个铁心单元的两个齿沿横截面的水平方向排列，两个齿之间连接有磁轭段；线圈通过齿孔绕成一相相单元绕组；沿Ｘ方向或Ｙ方向相邻两个相单元铁心之间的齿距τａ为τａ＝［１＋ｊ／ｍ）］τｐ。另外，电机的结构简单，易实现模块化，且电机的行程不受限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机领域，具体涉及一种永磁平面电机。
技术介绍
现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、高精度的平面驱动装置有着迫切的 需求，如机械加工、电子产品生产、机械装卸、制造自动化仪表设备甚至机器人驱动等。通 常这些装置由旋转式电动机产生动力驱动，再由皮带、滚珠丝杆等机械装置，转换为直线运 动。由于机械装置复杂，传动精度和速度都受到限制，且需经常调校，造成成本高、可靠性 差、体积较大。最初的平面驱动装置是由两台直接驱动的直线电机来实现的，采用层叠式驱 动结构，这种结构增加了传动系统的复杂性，从本质上没有摆脱低维运动机构叠加形成高 维运动机构的模式。对于底层的直线电机，要承载上层直线电机及其相关机械部件的总质 量，从而严重影响了定位和控制精确度。而直接利用电磁能产生平面运动的平面电机，具有 出力密度高、低热耗、高速度、高精度和高可靠性的特点，因省去了从旋转运动到直线运动 再到平面运动的中间转换装置，可把控制对象同电机做成一体化结构，具有反应快、灵敏度 高、随动性好及结构简单等优点。根据平面电机电磁推力的产生原理，可以将平面电机分为 变磁阻型、同步型和感应型。其中，同步型平面电机具有结构简单、推力大、效率高和响应速 度快等良好的综合性能，在二维平面驱动装置、特别是精密二维平面驱动装置中具有广阔 的应用前景。 图14和图15所示为现有的一种平面电机结构。该电机中包括定子和动子两大部 件，它的工作原理类似于三相旋转永磁同步电机，定子包含铁心和4个相互垂直放置的推 力绕组，每个绕组有独立的3个相，X向推力绕组用于驱动动子沿X方向运动，Y向推力绕组 用于驱动动子沿Y方向运动。动子包含动子平台和4个永磁体阵列，永磁体阵列排列在动 子平台的下表面，通过控制相应的三相绕组电流，动子平台就可以在平面上做定位运动。 但是，该永磁同步平面电机存在动子的行程有限、推力密度低、电机的结构复杂以 及电流控制精度低等问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决永磁同步平面电机存在动子的行程有限、推力密度低、电机的结 构复杂以及电流控制精度低等问题，而提出了横向磁通永磁平面电机。 本专利技术由初级和次级组成；次级由永磁体阵列组成；初级由若干个电机单元组 成，每个电机单元由m2个相电枢单元组成，m2个相电枢单元组成一个m行、m列的相电枢单 元阵列，所述的相电枢单元阵列的行间距与列间距相等；每个相电枢单元由相单元铁心和 相单元绕组组成；每个相单元铁心是由两个铁心单元组成带有齿孔的相单元铁心，所述齿 孔由两个铁心单元的齿槽叠加形成，每个铁心单元由两个齿和磁轭段组成；所述的两个齿 沿横截面的水平方向排列，所述的两个齿之间连接有磁轭段；两个铁心单元沿X向或Y向排 列，线圈通过相单元铁心的齿孔绕成一相相单元绕组；沿X方向或Y方向相邻两个相单元铁心之间的齿距、为、= Tp，其中j为自然数，j^im，i为自然数，m为大于l 的自然数。 本专利技术采用了上述特殊的横向磁通电磁结构，构成一种横向磁通永磁平面电机， 消除了相间互感，提高了电机的电流及电磁力控制精度；线圈数量少，加工工艺简单、成本 低，且铜耗小、效率高；电机设计简单，推力增加容易；电枢铁心与次级永磁体的利用率高， 电机的推力密度与功率密度大；电机的行程不受限制。由于消除了相间的磁耦合，提高了绕 组电流控制精度；电枢铁心与次级永磁体的利用率高，电机的推力密度与功率密度大、效率 高；另外，电机的结构简单，易实现模块化，且电机的行程不受限制。附图说明 图1是本专利技术的横向磁通永磁平面电机的主视图；图2是本专利技术的横向磁通永磁 平面电机的俯视图；图3至图10是铁心单元5的结构示意图；图ll是具体实施方式六所述 的永磁体阵列平面展开图；图12是具体实施方式七所述的永磁体阵列的平面展开图；图13 是具体实施方式八所述的永磁体阵列的平面展开图；图14是现有的电机的结构示意图；图 15是现有的电机的永磁阵列的平面展开图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图l和图2说明本实施方式，本实施方式它由初级和次级组 成；次级由永磁体阵列组成；初级由若干个电机单元组成，每个电机单元由1112个相电枢单 元1组成，1112个相电枢单元1组成一个m行、m列的相电枢单元阵列2，所述的相电枢单元 阵列2的行间距与列间距相等；每个相电枢单元1由相单元铁心3和相单元绕组4组成；每 个相单元铁心3是由两个铁心单元5组成带有齿孔71的相单元铁心3，所述齿孔71由两个 铁心单元5的齿槽72叠加形成，每个铁心单元5由两个齿和磁轭段组成；所述的两个齿沿 横截面的水平方向排列，所述的两个齿之间连接有磁轭段；两个铁心单元5沿X向或Y向排 列，线圈41通过相单元铁心3的齿孔71绕成一相相单元绕组；沿X方向或Y方向相邻两个 相单元铁心3之间的齿距、为、=、，其中j为自然数，j^im，i为自然数， m为大于l的自然数。当电机为单相或多相电机时，每个相单元铁心3的四个齿截面为正方 形，任何相邻两个齿之间的齿距Tt与永磁体极距、之间满足关系、=、。当电机为 三相电机时，每个相单元铁心3的四个齿截面为正方形，任何相邻两个齿之间的齿距t t与 永磁体极距Tp之间满足关系3n、 = (3n士l) 、， n为自然数。其中线圈41为跑道形线 圈。具体实施方式二、结合图3至图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一 不同点在于所述的相单元铁心3中每个铁心单元5由一个长齿51、一个短齿52、一个高水 平磁轭段53、一个低水平磁轭段54和一个垂向磁轭段55组成；所述的长齿51与短齿52沿 横截面的水平方向排列，所述的长齿51与短齿52之间均依次连接有高水平磁轭段53、垂 向磁轭段55和低水平磁轭段54，所述的长齿51侧面根部与所述的高水平磁轭段53的一 端侧面相连，所述的高水平磁轭段53的另一端侧面与所述的垂向磁轭段55 —侧侧面根部 相连，所述的垂向磁轭段55的另一侧侧面端部与所述的低水平磁轭段54的一端侧面相连， 所述的低水平磁轭段54的另一端侧面与所述的短齿52侧面根部相连，并且高水平磁轭段53、垂向磁轭段55和低水平磁轭段54形成Z字形；铁心单元5的长齿51、短齿52、高水平 磁轭段53、低水平磁轭段54和垂向磁轭段55构成的内侧为齿槽72 ;两个铁心单元5的齿 槽72叠加形成两个齿孔71 ;两个铁心单元5沿X向或Y向排列；两个铁心单元5中两个铁 心单元5的齿、高水平磁轭段53、低水平磁轭段54和垂向磁轭段55的沿水平方向的排列次 序相反，其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式三、结合图3至图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二 不同点在于线圈41通过所述的两个齿孔7在长齿51的上部或高水平磁轭段53或垂直磁 轭段55上环形缠绕成一相相单元绕组。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。 具体实施方式四、结合图8、图9和图IO说明本实施方式，本实施方式与具体实施 方式一不同点在于所述的相单元铁心3中有一个长齿结构铁心单元，所述的长齿结构铁心 单元由两个长齿51和高水平磁轭段53组成，所述的长齿结构铁心单元的两个长齿51沿横 截面的水平方向排列，所述的两个长齿51之间连接有一个高水平磁轭段53，所述的两个长 齿51侧面根部分别与所述的高水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
横向磁通永磁平面电机，它由初级和次级组成；次级由永磁体阵列组成；初级由若干个电机单元组成，其特征在于每个电机单元由ｍ↑［２］个相电枢单元（１）组成，ｍ↑［２］个相电枢单元（１）组成一个ｍ行、ｍ列的相电枢单元阵列（２），所述的相电枢单元阵列（２）的行间距与列间距相等；每个相电枢单元（１）由相单元铁心（３）和相单元绕组（４）组成；每个相单元铁心（３）是由两个铁心单元（５）组成带有齿孔（７１）的相单元铁心（３），所述齿孔（７１）由两个铁心单元（５）的齿槽（７２）叠加形成，每个铁心单元（５）由两个齿和磁轭段组成；所述的两个齿沿横截面的水平方向排列，所述的两个齿之间连接有磁轭段；两个铁心单元（５）沿Ｘ向或Ｙ向排列，线圈（４１）通过相单元铁心（３）的齿孔（７１）绕成一相相单元绕组；沿Ｘ方向或Ｙ方向相邻两个相单元铁心（３）之间的齿距τ↓［ａ］为τ↓［ａ］＝［１＋ｊ／ｍ）］τ↓［ｐ］，其中ｊ为自然数，ｊ≠ｉｍ，ｉ为自然数，ｍ为大于１的自然数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：寇宝泉，张千帆，程树康，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]