帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于直線電機(jī)及其驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在直線電機(jī)直驅(qū)電梯、直線電機(jī)地鐵、磁懸浮列車、直線電機(jī)加工中心、自動化流水線等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域和場合，不但要求直線電機(jī)推力大，還經(jīng)常需要對直線電機(jī)進(jìn)行增磁與弱磁調(diào)節(jié)、推力調(diào)節(jié)、法向力調(diào)節(jié)、無接觸導(dǎo)向控制等，需要對勵(lì)磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的永磁直線電機(jī)結(jié)構(gòu)主要有隱極式和凸極式兩種，凸極式永磁直線電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 (凸極單邊結(jié)構(gòu))和圖2 (凸極雙邊結(jié)構(gòu))所示，N、S交替排列的永磁體20 (磁化方向沿縱向)和凸鐵塊24粘貼在次級非磁性軛部23上，該結(jié)構(gòu)要求次級非磁性軛部23為非磁性材料且要求足夠的厚度以便與外界鐵磁區(qū)域隔絕，永磁場磁通路徑為兩個(gè)，第一個(gè)為主磁路:(沿縱向)永磁體A(沿縱向)一凸鐵塊A— (沿法向)氣隙一初級鐵芯一氣隙一永磁體A;第二個(gè)為漏磁路(不經(jīng)過氣隙):永磁體A(沿縱向)一凸鐵塊A—次級非磁性軛部或外層空間一永磁體A;因此，凸極式永磁直線電機(jī)次級漏磁大，永磁體相當(dāng)一部分磁場能量漏到次級軛部及軛部之外空間中了，因此永磁體利用率不高，出力小。次級軛部為非磁性材料的特點(diǎn)也決定了其不適合加裝直流勵(lì)磁線圈(因?yàn)椴荒軜?gòu)成直流勵(lì)磁通路)?，F(xiàn)在一般利用隱極式永磁直線電機(jī)的磁性次級軛部加裝直流勵(lì)磁線圈的方式。圖3中，次級軛部為鐵磁材料以便作為磁通路徑一部分，N、S交替排列的永磁體20 (磁化方向沿法向氣隙方向)粘貼在次級磁性鐵軛22上，永磁體20作為主磁場，直流勵(lì)磁線圈21設(shè)置在永磁體20后面的次級磁性鐵軛22上用來產(chǎn)生直流勵(lì)磁場作為輔助勵(lì)磁調(diào)節(jié)，磁通路徑也為兩個(gè)，第一個(gè)為永磁場主磁通路徑(經(jīng)過氣隙):永磁A(沿法向)一氣隙一初級鐵芯一氣隙一永磁體B—一磁性次級軛鐵一永磁體A;第二個(gè)為直流勵(lì)磁磁通路徑(經(jīng)過氣隙):勵(lì)磁線圈(沿法向)一永磁體A—?dú)庀兑怀跫夎F芯一氣隙一永磁體B—一磁性次級軛鐵一(回到)勵(lì)磁線圈。由于永磁體可等效為通電的空芯線圈，故永磁體20的厚度對于勵(lì)磁磁路來說，可以看做空氣隙，會產(chǎn)生很大的磁阻和磁壓降，使得勵(lì)磁磁勢(即勵(lì)磁電流與繞組匝數(shù)的乘積)大部分消耗到永磁體等效空氣隙中了，故其出力不大，勵(lì)磁場調(diào)節(jié)能力小、調(diào)節(jié)效果不佳，而且需要提供的勵(lì)磁電流和供電功率大，線圈容易發(fā)熱，導(dǎo)致電機(jī)體積大，成本高，一般只適用于工作氣隙小、永磁體厚度比較薄的場合，對于多數(shù)應(yīng)用場合，難以實(shí)現(xiàn)大推力和有效的勵(lì)磁調(diào)節(jié)。已成為制約直線電機(jī)工程應(yīng)用的瓶頸問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有混合勵(lì)磁直線電機(jī)出力小、調(diào)節(jié)能力低、勵(lì)磁功率與體積大、成本高等問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、出力大、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、勵(lì)磁功率小、性價(jià)比高的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0005]帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)，包括由兩個(gè)面對面設(shè)置的單邊初級構(gòu)成的雙邊初級，單邊初級由帶鐵芯或不帶鐵芯的初級繞組組成，雙邊初級與設(shè)置在雙邊初級之間的雙邊次級配合構(gòu)成雙邊直線電機(jī)，雙邊次級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵和磁體組成，相鄰磁體的充磁方向相對或者背離，每個(gè)導(dǎo)磁鐵上設(shè)置勵(lì)磁線圈。
[0006]勵(lì)磁線圈套設(shè)在導(dǎo)磁鐵上，勵(lì)磁線圈位于導(dǎo)磁鐵側(cè)方的凹槽I內(nèi)，或者勵(lì)磁線圈伸出導(dǎo)磁鐵位于相鄰磁體的凹槽Π內(nèi)。
[0007]磁體的法向高度小于或者等于導(dǎo)磁鐵的法向高度，當(dāng)磁體的法向高度小于導(dǎo)磁鐵的法向高度時(shí)，磁體可以為多列并行設(shè)置，多列磁體的法向總高度小于導(dǎo)磁鐵的法向高度。
[0008]相鄰導(dǎo)磁鐵之間并行設(shè)置有至少一列線圈和至少一列磁體，磁體和線圈的法向總高度分別小于或等于導(dǎo)磁鐵的法向高度。
[0009]導(dǎo)磁鐵的兩側(cè)設(shè)置有交替貼裝的導(dǎo)磁凸鐵極和縱向磁體，導(dǎo)磁凸鐵極設(shè)置在導(dǎo)磁鐵的兩端與導(dǎo)磁鐵連成一體，導(dǎo)磁凸鐵極的寬度大于等于導(dǎo)磁鐵的寬度，縱向磁體的寬度小于等于磁體的寬度。
[0010]導(dǎo)磁鐵、導(dǎo)磁凸鐵極、縱向磁體和磁體截面為矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形、“中”字形、“工”字形或圓弧形。
[0011 ]凸鐵極或?qū)Т盆F的表面開設(shè)至少一個(gè)開口槽，開口槽內(nèi)設(shè)置有法向磁體，法向磁體的表面極性與凸鐵極或?qū)Т盆F的表面極性一致。
[0012]在凸鐵極或?qū)Т盆F的表面設(shè)置一層連接薄片，將個(gè)凸鐵極或?qū)Т朋w連成一個(gè)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?yàn)閹舾刹鄣膶?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 ]所述的磁體、法向磁體和縱向磁體為永磁體、超導(dǎo)磁體或者電勵(lì)磁體。
[0014]所述的雙邊次級每邊的凸鐵極和/或?qū)Т盆F的橫向端部通過相應(yīng)的端部連接板彼此連接成一體構(gòu)成統(tǒng)一的雙邊次級。
[0015]本實(shí)用新型所述的雙邊次級由雙邊次級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵和磁體組成，相鄰磁體的極性相反，導(dǎo)磁鐵和磁體之間設(shè)置有線圈，漏磁大幅降低甚至完全消除，勵(lì)磁功率小，勵(lì)磁調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)，解決了長期制約直線電機(jī)工程應(yīng)用的瓶頸問題。相同體積和制造使用成本下，可大幅增加電機(jī)功率和出力，或相同功率下，大幅降低電機(jī)體積和制造使用成本，特別適用于大氣隙、大推力、大功率、長行程和需要磁懸浮導(dǎo)向控制等直線電機(jī)工程應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有單邊凸極永磁直線電機(jī)示意圖；
[0017]圖2為現(xiàn)有雙邊凸極永磁直線電機(jī)示意圖；
[0018]圖3為現(xiàn)有混合勵(lì)磁直線電機(jī)示意圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0020]圖5為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0021]圖6為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0022]圖7為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖四；
[0023]圖8為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖五；
[0024]圖9為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面不意圖一；
[0025]圖10為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖二；
[0026]圖11為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖三；
[0027]圖12為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖四；
[0028]圖13為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖五；
[0029 ]圖14為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖六；
[0030]圖15為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖七；
[0031 ]圖16為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖八；
[0032]圖17為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖九；
[0033]圖18為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面示意圖十；
[0034]圖19為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面不意圖十一；
[0035]圖20為本實(shí)用新型凸鐵極和縱向磁鐵截面不意圖十一.；
[0036]圖21為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖六；
[0037]圖22為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖七；
[0038]圖23為本實(shí)用新型次級局部三維結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0039]圖24為本實(shí)用新型連接板三維結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0040]圖25為本實(shí)用新型三維結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0041]圖26為本實(shí)用新型次級局部三維結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0042]圖27為本實(shí)用新型連接板三維結(jié)構(gòu)示意圖二
[0043]圖28為本實(shí)用新型三維結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0044]圖29為本實(shí)用新型勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈不通電磁場有限元仿真磁力線分布圖。
[0045]其中，1.初級鐵芯;2.初級繞組;3.凸鐵極;4.導(dǎo)磁鐵;5.縱向磁體;6.磁體;7.勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈；8.法向磁體;20.永磁體;21.直流勵(lì)磁線圈；22.磁性鐵軛;23非磁性軛部;24.凸鐵塊。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖3所示為本實(shí)用新型的帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)高效大推力雙邊直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一，包括兩個(gè)面對面設(shè)置的單邊初級組成雙邊初級，單邊初級由初級鐵芯I和初級繞組2組成或僅由無鐵芯初級繞組組成，雙邊次級位于雙邊初級之間，與各單邊初級保持一定的氣隙，所述的雙邊次級由帶導(dǎo)磁鐵4的一組或兩組凸極磁體陣列組成，凸極磁體陣列由m個(gè)導(dǎo)磁凸鐵極
3、n個(gè)沿縱向充磁的縱向磁體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為縱向磁體的個(gè)數(shù)，m、η為大于I的整數(shù)，縱向?yàn)橥硅F極3表面切向方向或次級運(yùn)動方向，法向?yàn)橥硅F極3中心線方向或氣隙方向，橫向?yàn)榇怪庇诳v向、法向的方向，相鄰縱向磁體5充磁方向相對或者背離，在相鄰?fù)硅F極3上形成N、S極性交替的磁極，