一种双边混合励磁型高推力直线同步电机制造技术

一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，包含磁极和电枢，电枢为双排背向形式，磁极设置在电枢两侧。磁极包含齿形背铁，嵌入设置在背铁齿间的可调直流励磁绕组，以及设置在背铁齿上的永磁体。电枢包含两个背向设置的齿形电枢铁芯，该电枢铁芯的背部设置冷却管槽，在电枢铁芯齿间设置电枢绕组，在电枢铁芯背部冷却管槽内设置横向式冷却管道或纵向式冷却管道。本发明专利技术的磁极上安装永磁体与电励磁绕组，采用混合励磁的方式提供气隙磁场，电枢上安装电枢绕组、电枢铁芯与冷却管道，本发明专利技术的电枢采用双排式错位拼装结构，减小了边端效应，电枢采用内置冷却结构，提高了推力密度，磁极采用混合励磁结构，使得气隙磁场灵活可调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双边混合励磁型高推力直线同步电机。
技术介绍
永磁直线同步电机与直线感应电机相比，优点是推力密度大，缺点是推力波动大。高速数控机床目前采用的大推力直线同步电机都是永磁结构，为了进一步增大推力并克服推力波动大的缺点，双边冷却型结构是一种可选的结构。目前检索到的大推力永磁直线电机，永磁体基本都是面贴式的单边型结构，永磁体安装在背铁上作为长定子，电枢绕组嵌入叠片铁芯作为动子，系统存在很大的边端力，而且动子存在很大的单边法向力。
技术实现思路
本专利技术提供一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，适用于高速数控床、直线输送装置、直线试验平台等需要高平稳大推力的应用场合，解决了目前永磁直线同步电机存在边端力、气隙磁场调磁困难、推力密度不高的问题。 为了达到上述目的，本专利技术提供一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，该直线同步电机包含磁极和电枢，所述磁极设置在电枢两侧。所述的磁极包含齿形背铁，嵌入设置在背铁齿间的可调直流励磁绕组，以及设置在背铁齿上的永磁体。相邻的永磁体的极性相反。所述的电枢包含两个背向设置的齿形电枢铁芯，该电枢铁芯的背部设置有若干冷却管槽，该电枢还包含设置在电枢铁芯齿间的电枢绕组，以及设置在电枢铁芯背部冷却管槽内的冷却管道。所述的背部冷却管槽内的冷却管道内冷却介质可以是水、或是油、或是汽液混合介质、或仅仅开通风道。所述的背部冷却管槽可以是横向设置、也可以是纵向设置。所述的磁极和电枢都可作为动子。当磁极作为动子时，电枢作为定子，两侧磁极错位长度1，I范围为磁极极距的(Γ1/2倍，当电枢作为动子时，磁极作为定子，双排齿形电枢铁芯错位长度1，I范围为磁极极距的(Γ1/2倍。根据需要，如在高推力场合，磁极上也设置冷却系统。本专利技术的磁极上安装永磁体与电励磁绕组，采用混合励磁的方式提供气隙磁场，电枢上安装电枢绕组、电枢铁芯与冷却管道，与现有的动电枢型永磁型结构相比，本专利技术的电枢采用双排式错位拼装结构，减小了边端效应，电枢采用内置冷却结构，提高了推力密度，磁极采用混合励磁结构，使得气隙磁场灵活可调。附图说明图1是本专利技术的结构示意 图2是本专利技术的结构示意 图3是本专利技术的安装示意 图4是本专利技术中电枢的结构示意图。具体实施例方式以下根据图1 图4，具体说明本专利技术的较佳实施例。本专利技术提供一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，包含磁极I和电枢2，所述电枢为双边背向形式，双边磁极I设置在电枢2两侧。所述的磁极I包含齿形背铁1-3，嵌入设置在背铁1-3齿间的可调直流励磁绕组1-2，以及设置在背铁1-3齿上的永磁体1-1。相邻的永磁体1-1的极性相反。如图4所示，所述的电枢2包含两个背向设置的齿形电枢铁芯2-3，该电枢铁芯2-3的背部设置有若干冷却管槽。该电枢2还包含设置在电枢铁芯2-3齿间的电枢绕组2-1，以及设置在电枢铁芯2-3背部冷却管槽内的横向式冷却管道2-2，大大提高电流密度。冷却介质可以是水、或是油、或是汽液混合介质，由外部冷却系统提供。也可仅仅开通风道。所述的磁极I和电枢2都可作为动子，当磁极I作为动子时，电枢2作为定子，两侧磁极错位长度1，I范围为磁极极距的(Γ1/2倍，当电枢2作为动子时，磁极2作为定子，双排齿形电枢铁芯2-3错位长度1，I范围为磁极极距的(Γ1/2倍。动子一般为电枢，但也可为磁极。动电枢时，冷却管安装于电枢是由于电机主要的损耗产生在电枢上，根据需要，如在高推力场合，磁极部分也可增加冷却系统。本专利技术的工作原理:永磁体1-1与电枢绕组2-1共同提供可调节的气隙磁场，电枢绕组2-1中通入相应的三相交流电流，产生电磁推力，驱动动子运行。动子互相错开一定的位置1，使两侧边端效应相互抵消，因此本专利技术电机的优点是边端效应小，动子无单边法向力,推力大,调节灵活。如图1所示，是本专利技术横向冷却型式双边混合励磁型直线同步电机的第一实施例，该实施例中，动子为电枢2，定子为磁极1，电枢铁芯2-3采用双排式结构，拼装时错开一定的位置1，且双排电枢铁芯2-3中间夹置横向式水冷管道2-2。外部泵的输出软管与冷却管道2-2中管接口连接，提供冷却介质，连接时保证其密封性。连接软管安装在拖链上。本电机中能量损耗主要产生在电枢部分，冷却系统(冷却管道2-2、外部泵、输出软管、冷却介质和拖链等)安装在电枢上，根据需要，如若在推力密度进一步提高时，也可在磁极部分增加冷却系统。移动电枢时电机的效率较高，但动子部分存在移动的电缆与冷却管，需要加装拖链。当动子电枢铁芯中通入所需频率的三相对称交流电，产生电枢磁场，与定子磁极提供的气隙磁场相互作用，产生电磁推力，驱动动子前进。动子中冷却系统快速带走热量，电枢电流密度高，因此推力密度增大；如果电机发热不厉害，仅仅开通风槽也可改善散热效果；动子铁芯两侧端部错位I长度，使边端效应尽量抵消，因此推力波动小；当可调直流励磁绕组电流为零时，仅由永磁体提供气隙磁通，相当于永磁直线同步电机；当可调直流励磁绕组电流为负时，起弱磁扩速作用。图2是本专利技术双边混合励磁型直线同步电机的第二实施例。该实施例中，动子为磁极1，定子为电枢2，两侧磁极I安装在同一个移动平台5上，此时两侧磁极错位长度1，使得两侧的边端力尽量抵消。动子磁极主要用在高速长行程时，其优点是动子磁极上采用小功率直流电源励磁，无需外接电缆，但为了提高效率需要采用分段供电技术。如图3所示，该双边混合励磁型直线同步电机的动子为电枢，且应用在直线运动场合时，动子2安装在移动平台5上，定子I安装在固定平台3上，两者之间通过直线导轨4保持恒定气隙，根据设备的运行要求，控制相应的电枢电流与励磁电流。低速时可调直流励磁电流为零，作为永磁直线电机使用；高速时可调直流励磁电流为负，起弱磁扩速的作用。与现有文献中的永磁直线同步电机相比，本冷却型式双边混合励磁型直线同步电机优点十分突出，动子内置冷却管道，电枢铁芯采用两排拼装式结构且端部错位，双励磁方式，因此产生的推力大，波动小，速度范围广，而且电枢无法向力。本专利技术附图所示是短电枢形式，产生的损耗主要在电枢部分，因此电枢需要冷却，可提高2-3倍左右的推力密度；也可在磁极部分增加冷却系统，更好提高推力密度和效率。励磁采用混合励磁结构，由永磁体与电励磁共同提供磁场。永磁体提供的磁通约为电励磁的2倍，恒转矩运行时无直流励磁，在弱磁控制时提供弱磁电流。电枢铁芯采用双排式结构，背部开设冷却管槽，错位拼装使铁芯端部错开一定的位置I，减小端部力及力的波动。电枢上采用双边冷却式结构，电枢铁芯内置横向或纵向式冷却管道。本专利技术采用双边冷却结构，电枢铁芯端部错位,采用电磁永磁双励磁方式,这与目前所见的永磁直线同步电机结构不同，其突出特点是推力大、推力波动小、磁场调节方便。本专利技术是永磁直线同步电机的优选方案，适用于高速数控加工机床、工业输送等高平稳大推力的直线运动场合。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，其特征在于，该直线同步电机包含磁极（1）和电枢（2），所述电枢为双边背向形式，双边磁极（1）设置在电枢（2）两侧。

【技术特征摘要】
1.一种双边混合励磁型高推力直线同步电机，其特征在于，该直线同步电机包含磁极(I)和电枢(2 )，所述电枢为双边背向形式，双边磁极(I)设置在电枢(2 )两侧。2.如权利要求1所述的双边混合励磁型高推力直线同步电机，其特征在于，所述的磁极(I)包含齿形背铁(1-3)，嵌入设置在背铁(1-3)齿间的可调直流励磁绕组(1-2)，以及设置在背铁(1-3)齿上的永磁体(1-1)。3.如权利要求2所 述的双边混合励磁型高推力直线同步电机，其特征在于，所述的电枢(2 )包含两个背向设置的齿形电枢铁芯(2-3 ),该电枢铁芯(2-3 )的背部设置有若干冷却管槽，该电枢(2)还包含设置在电枢铁芯(2-3)齿间的电枢绕组(2-1 )，以及设置在电枢铁芯(2-3)背部冷却管槽内的冷却管道(2-2)。4.如权利要求3所述的双边混合励磁型高推力直线同步电机，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：史黎明，卢琴芬，叶云岳，方华，
申请(专利权)人：上海磁浮交通发展有限公司，上海磁浮交通工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：