一種凸極開槽永磁陣列及直線電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直線電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種凸極開槽永磁陣列及直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如直線電機(jī)磁懸浮列車、直驅(qū)電梯、直線電機(jī)自動化流水線等很多應(yīng)用領(lǐng)域和場合。永磁直線電動機(jī)有多種類型。按結(jié)構(gòu)可分為平面型、圓筒型(管型)、弧型四種。按動子永磁體的布置方式可分為隱極型、凸極型、混合型等，按初級的布置方式還可分為雙邊型和單邊型以及復(fù)合型三種。現(xiàn)有的隱極型永磁直線電機(jī)結(jié)構(gòu)中，次級軛部由導(dǎo)磁的鐵軛材料構(gòu)成，永磁體的磁化方向與氣隙磁通軸線一致，極間漏滋小，工藝簡單，但永磁體本身不僅要承受推力，還要承受比推力大4~9倍的法向力，而且，永磁體可等效為通電的空芯線圈，故永磁體對于勵磁磁路來說，可看做空氣隙，會產(chǎn)生很大的磁阻和磁壓降，使得勵磁磁勢有相當(dāng)大一部分消耗到永磁體等效空氣隙中了，導(dǎo)致電機(jī)功率密度、出力和效率降低。對于現(xiàn)有的凸極型結(jié)構(gòu)，次級軛部由非磁性材料構(gòu)成，永磁體磁化方向與氣隙磁通軸線垂直，電機(jī)產(chǎn)生的推力和很大的法向力主要由凸鐵極承受，故永磁體本身基本不受力，機(jī)械強(qiáng)度比隱極機(jī)要好，但次級軛部漏磁明顯增大，永磁體利用率低。導(dǎo)致上述隱極型和凸極型永磁直線電機(jī)的功率密度、推力/自重比較低，造成電機(jī)體積大，制造和使用成本高。已成為制約直線電機(jī)工程應(yīng)用的瓶頸問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有直線電機(jī)輸出功率低、推力/自重比小、力能指標(biāo)低、體積過大、成本過高的工程應(yīng)用瓶頸問題，為解決上述問題，采用一種凸極開槽永磁陣列及直線電機(jī)。
[0004]為達(dá)到上述目的，采用以下技術(shù)方案:
一種凸極開槽永磁陣列，包括交替貼裝的導(dǎo)磁凸鐵極和縱向磁體，相鄰縱向磁體的充磁方向相對或背離，在導(dǎo)磁凸鐵極靠近氣隙的表面上開有槽，槽內(nèi)設(shè)置有法向磁體，法向磁體的表面極性與凸鐵極表面極性一致。
[0005]法向磁體的形狀為矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形或半圓形，槽形與法向磁體配合設(shè)置。
[0006]導(dǎo)磁凸鐵極或縱向磁體的截面形狀為矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形“中”字形、“工”字形或半圓形。
[0007]應(yīng)用一種凸極開槽永磁陣列的單邊直線電機(jī)，包括單邊初級和單邊次級，單邊初級和單邊次級之間具有氣隙，其特征在于:單邊次級為凸極開槽永磁陣列。
[0008]在凸極開槽永磁陣列遠(yuǎn)離單邊初級的一側(cè)連接有非磁性軛部。
[0009]應(yīng)用一種凸極開槽永磁陣列的雙邊直線電機(jī)，雙邊初級和設(shè)置在雙邊初級之間的雙邊次級，其特征在于:所述的雙邊次級包括兩個背靠背設(shè)置的凸極開槽永磁陣列。
[0010]兩個凸極開槽永磁陣列中間連接一個共用的非磁性軛部。
[0011]兩個凸極開槽永磁陣列對應(yīng)凸鐵極之間采用導(dǎo)磁連接橋連接，各連接橋互不相交，任意相鄰兩個連接橋之間設(shè)置有至少一列磁體。
[0012]在凸鐵極表面設(shè)置一層連接薄片，將各凸鐵極連成一個整體；連接薄片為導(dǎo)磁薄片、導(dǎo)電薄片或?qū)Т艑?dǎo)電復(fù)合薄片，或為帶若干槽的導(dǎo)磁齒槽薄片，槽內(nèi)嵌導(dǎo)電體，各導(dǎo)電體橫向端部通過導(dǎo)電短路環(huán)連成一體。
[0013]所述的雙邊次級每邊的凸鐵極和/或?qū)Т胚B接橋的橫向端部通過相應(yīng)的連接板彼此連接成一體構(gòu)成統(tǒng)一的雙邊次級。
[0014]所述的磁體、法向磁體和縱向磁體為永磁體、超導(dǎo)磁體或者電勵磁體。
[0015]本發(fā)明由于在雙邊次級設(shè)置了內(nèi)嵌法向磁體的導(dǎo)磁鐵和縱向磁體，使漏磁大幅降低甚至完全消除，相同體積和制造成本下，可大幅增加電機(jī)功率和出力。從而提供了一種體積和成本可大幅減小、輸出功率可大幅增加、結(jié)構(gòu)簡單、性價比極高，特別適用于大氣隙、長行程、大功率和大推力應(yīng)用場合的凸極開槽大推力永磁直線電機(jī)。
【附圖說明】
[0016]圖1為單邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖2為單邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖3為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖一；
圖4為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖5為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖三；
圖6為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖四；
圖7為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖五；
圖8為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖六；
圖9為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖七；
圖10為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖八；
圖11為雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖九；
圖12為雙邊凸極開槽永磁陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13為連接板結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖14為設(shè)有連接板的雙邊凸極永磁直線電機(jī)示意圖一；
圖15為連接板結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖16為設(shè)有連接板的雙邊凸極永磁直線電機(jī)示意圖二。
[0017]其中:1.初級鐵芯；2.初級繞組；3.凸鐵極；4.連接橋；5.縱向磁體；6.磁體；
7.非磁性軛部；8.法向磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1-圖16所示，一種單邊直線電機(jī)，包括單邊次級，與單邊次級對應(yīng)的單邊初級，初級和次級之間具有氣隙，所述的單邊次級由帶非磁性軛部7或不帶非磁性軛部的開槽凸極磁體陣列組成，所述的開槽凸極磁體陣列由m個表面開設(shè)至少一個開口槽的導(dǎo)磁凸鐵極3、m個嵌放在凸鐵極開口槽中的法向磁體8、η個沿運(yùn)動方向充磁的縱向磁體5交替貼裝組成，相鄰兩凸鐵極3中心線之間的距離為次級極距Ts，m為電機(jī)的極數(shù)，η為縱向磁體5的個數(shù)，縱向為凸鐵極表面切向方向或次級運(yùn)動方向，法向為凸鐵極3中心線方向或氣隙方向，橫向為垂直于縱向、法向的方向，相鄰縱向磁體5的充磁方向相反，在相鄰?fù)硅F極3上形成N、S極性交替的磁極，嵌放在凸鐵極3開口槽中的法向磁體8表面極性與凸鐵極3表面極性相同，單邊次級與對應(yīng)的單邊初級配合構(gòu)成一種單邊直線電機(jī)。其中，所述的法向磁體8形狀為矩形或梯形或三角形或“凸”形或閉口弧形，開口槽槽形與法向磁體8配合設(shè)置。
[0019]圖3中，兩個不帶非磁性軛部7的單邊次級背靠背設(shè)置，兩者中間連接一個共用的非磁性軛部7 —起構(gòu)成雙邊次級，所述的雙邊次級兩側(cè)對應(yīng)凸鐵極3表面形成的磁極相同或相反，雙邊次級與對應(yīng)的雙邊初級配合構(gòu)成了一種雙邊直線電機(jī)。
[0020]圖4、圖5、圖6所示為本發(fā)明的凸極開槽永磁雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖三，所述的兩個不帶非磁性軛部7的單邊次級背靠背設(shè)置，凸極磁體陣列由表面開設(shè)一個開口槽的導(dǎo)磁凸鐵極3、在凸鐵極3開口槽中嵌放一個法向磁體8，兩側(cè)對應(yīng)凸鐵極3之間采用導(dǎo)磁連接橋4相連，各連接橋4互不相交，任意相鄰兩個連接橋4之間設(shè)置至少一組縱向充磁的磁體6構(gòu)成雙邊次級，所述的雙邊次級兩側(cè)對應(yīng)