一种平板型直线电机.pdf

本发明公开了一种平板型直线电机，属于一种伺服电机。该直线电机包括：初级电枢部件；接入一多相对称电流；次级永磁励磁部件，与所述初级电枢部件磁耦合；在所述多相对称电流作用下，所述初级电枢部件形成一与所述次级永磁励磁部件的永久磁场交链的行波磁场，产生一推力，所述初级电枢部件与所述次级永磁励磁部件形成直线相对移动。本发明直线型平板电机具有良好的散热性能，而且还有平滑的推力和适中的电磁吸力，同时避免了斜槽或斜磁对有效推力的削弱。

1、  一种平板型直线电机，其特征在于，包括：
初级电枢部件；接入一多相对称电流；
次级永磁励磁部件，与所述初级电枢部件磁耦合；
在所述多相对称电流作用下，所述初级电枢部件形成一与所述次级永磁励磁部件的永久磁场交链的行波磁场，产生一推力，所述初级电枢部件与所述次级永磁励磁部件形成直线相对移动。

2、  如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述初级电枢部件包括：
初级磁轭，为导磁材料，所述永久磁场的一部分；
绕组，由空心线圈构成，位于所述初级磁轭的表面；
档块，用于容纳所述绕组，并限制所述绕组受电磁力作用时的移动。

3、  如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述绕组、初级磁轭及档块，由导热胶封装为一体。

4、  如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述空心线圈通过串联或并联的方式，构成多相分布式绕组或多相集中式绕组。

5、  如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述空心线圈预制成两端折弯，互相嵌套构成所述多相分布式绕组。

6、  如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述空心线圈为扁平的空心线圈，构成所述多相集中式绕组。

7、  如权利要求2所述的电机，其特征在于，通过调整所述初级磁轭沿所述相对运动方向的长度，来抑制推力波动。

8、  如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述次级永磁励磁部件确定该直线相对移动的运动方向和行程范围。

9、  如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述次级永磁励磁部件包括：
永磁体阵列，由若干励磁模块构成，一个所述励磁模块包括极性相反的两块条形永久磁铁；
次级磁轭，用于固定所述永磁体阵列。

10、  如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述永磁体阵列确定所述直线相对移动的行程范围。

一种平板型直线电机
技术领域
本发明涉及一种伺服电机，尤其涉及一种平板型直线电机。
背景技术
直线电机主要的结构形式有两种：一是带铁芯的齿槽结构，另一种是无铁芯的空心绕组结构。前者由于存在铁芯开槽产生的齿槽定位力，需要通过斜槽或斜磁的方式来控制，既无法完全消除齿槽效应，又会削弱有效推力，且铁芯与永磁体之间强大的电磁吸力，容易引起支撑结构的变形和应力集中。后者虽然不存在齿槽效应，但是因为采用了骨架不能导热，散热困难，因此过载能力低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种平板型直线电机，克服现有铁芯齿槽直线电机散热较差的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种平板型直线电机，包括：
初级电枢部件；接入一多相对称电流；
次级永磁励磁部件，与所述初级电枢部件磁耦合；
在所述多相对称电流作用下，所述初级电枢部件形成一与所述次级永磁励磁部件的永久磁场交链的行波磁场，产生一推力，所述初级电枢部件与所述次级永磁励磁部件形成直线相对移动。
优选地，所述初级电枢部件包括：
初级磁轭，为导磁材料，所述永久磁场的一部分；
绕组，由空心线圈构成，位于所述初级磁轭的表面；
档块，用于容纳所述绕组，并限制所述绕组受电磁力作用时的移动。
优选地，所述绕组、初级磁轭及档块，由导热胶封装为一体。
优选地，所述空心线圈通过串联或并联的方式，构成多相分布式绕组或多相集中式绕组。
优选地，所述空心线圈预制成两端折弯，互相嵌套构成所述多相分布式绕组。
优选地，所述空心线圈为扁平的空心线圈，构成所述多相集中式绕组。
优选地，通过调整所述初级磁轭沿所述相对运动方向的长度，来抑制推力波动。
优选地，所述次级永磁励磁部件确定该直线相对移动的运动方向和行程范围。
优选地，所述次级永磁励磁部件包括：
永磁体阵列，由若干励磁模块构成，一个所述励磁模块包括极性相反的两块条形永久磁铁；
次级磁轭，用于固定所述永磁体阵列。
优选地，所述永磁体阵列确定所述直线相对移动的行程范围。
与现有技术相比，本发明直线型平板电机不仅具有良好的散热性能，而且还有平滑的推力和适中的电磁吸力，同时避免了斜槽或斜磁对有效推力的削弱。
附图说明
图1为本发明平板型直线电机一实施例的组成示意图。
图2为图1所示实施例中初级电枢部件20的结构示意图。
图3为初级电枢部件20另一种实施方式的结构示意图。
图4为图1所示实施例中次级永磁励磁部件30的结构示意图。
图5为本发明直线型平板电机沿相对移动方向的推力分布示意图。
图6为本发明直线型平板电机与齿槽电机吸力特性的对比示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
图1为本发明平板型直线电机一实施例的组成示意图。如图1所示，本实施例包括初级电枢部件20和次级永磁励磁部件30，初级电枢部件20在与次级永磁励磁部件30磁耦合后，在多相对称电流作用下，形成一与次级永磁励磁部件30的永久磁场交链的行波磁场，产生一推力；在该推力作用下，该初级电枢部件20与该次级永磁励磁部件30形成直线相对移动；该次级永磁励磁部件30确定该直线相对移动的运动方向和行程范围。本实施例是短的初级电枢部件20和长的次级永磁励磁部件30构成的动圈结构。
初级电枢部件20和次级永磁励磁部件30可以相对移动，按需要选择其中之一为可动部件，另一为固定部件，或者两者同时为可动部件。当初级电枢部件20通以多相对称电流，形成与次级永磁励磁部件30的永久磁场交链的行波磁场，即产生推力以形成相对移动。模块化结构的初级电枢部件20，可以产生不同的推力，而且模块化结构的次级永磁励磁部件30也可根据需要拼接成相对移动所需的行程。由本实施例可知，本发明无槽平板型直线电机，既有空心绕组直线电机平滑的推力特性，又有铁芯齿槽直线电机的磁力预载。
图2为上述初级电枢部件20的结构示意图。如图2所示，该初级电枢部件20包括绕组21、初级磁轭22、两个第一档块23和两个第二档块24组成。绕组21由空心线圈25构成，通过串联或并联的方式构成多相分布式绕组，安放在初级磁轭22的表面。初级磁轭22为导磁材料，为永久磁场的一部分，第一档块23与第二档块24形成一如图所示的矩形的绕组容纳区域，以容纳绕组21并限制绕组21受电磁力作用时的移动。在本实施例中，两个第一档块23与前述相对移动的方向垂直，两个第二档块24与前述相对移动的方向平行。
本实施例中，绕组21、初级磁轭22、第一档块23及第二档块24由灌封胶固定在一起，本实施例中是由导热胶封装成一体。不同数量的空心线圈25所构成的绕组21，与初级磁轭22、第一档块23及第二档块24构成不同推力的动子模块。空心线圈25预制成两端折弯，互相嵌套形成分布式的绕组21，以充分利用绕组的迭装空间。
图3为上述初级电枢部件20另一种实施方式的结构示意图。如图所示，初级电枢部件20中的绕组27，为采用扁平的空心线圈(也即两端不折弯)通过串联或并联的方式构成的多相集中式绕组，安放在初级磁轭22的表面。线圈26紧密排列，构成绕组27后采用导热胶与初级磁轭22、两个第一挡块23和两个第二档块24封装成初级电枢部件20。
图2和图3中，初级磁轭22沿相对移动方向的长度，也即两块第一档块23之间的距离L，在应用时需要调整，以使初级电枢部件20两端部对初级电枢部件20产生的推力相互抵消。
图4为上述次级永磁励磁部件30的组成示意图。如图4所示，该次级永磁励磁部件30包含次级磁轭31和若干块条形永久磁铁32组合在一构成的永磁体阵列，该若干块条形的永久磁铁32以极性相互交替的方式顺序排列，组合在一起构成该永磁体阵列，如图所示。极性相互交替的若干条形的永久磁铁32，粘接在次级磁轭31上，与次级磁轭32形成一个整体，即为次级永磁励磁部件30。两块极性相反的永久磁铁构成一励磁模块，若干励磁模块组合而成的永磁体阵列，通过次级磁轭31的固定，形成前述相对移动所需的行程。
图5为本发明直线型平板电机，通过调整如图2和图3所示的初级磁轭22沿相对移动方向的长度L后的推力分布示意图，横坐标为移动的距离即行程，纵坐标为推力的相对值。由图可见，推力波动被完全抑制，具有与空心绕组直线电机一致的推力特性。
图6为本发明直线型平板电机与齿槽电机吸力特性的对比示意图，横坐标为移动的距离即行程，纵坐标为吸力的相对值。由图看见，本发明直线型平板电机的吸力显著降低，仅为齿槽电机的8.5％。
本发明中的平板型直线电机，初级电枢部件采用无齿槽光滑电枢，取消齿槽结构，避免由于齿、槽引发的齿槽效应。通过调整初级磁轭的长度来消除齿槽定位力。绕组与初级磁轭、档板等用导热材料封装，将绕组的发热传递到导热性能优良的电机壳体。次级永磁励磁部件采用直磁永磁阵列，粘接在次级磁轭上。本发明兼备了铁芯齿槽直线电机和空心绕组直线电机的优点，既有平滑的推力和适中的电磁吸力，又有良好的散热性能，同时避免了斜槽或斜磁对有效推力的削弱。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。