磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于直線電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊次級與設(shè)置在雙邊次級之間的雙邊初級配合構(gòu)成雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊初級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵芯、磁體及繞組組成，至少一組導(dǎo)磁鐵芯上設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈，導(dǎo)磁鐵芯為雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯，與相應(yīng)的雙邊次級配合形成勵(lì)磁通道，磁阻和漏磁大幅降低，當(dāng)電機(jī)因軌道不平整或氣隙偏差出現(xiàn)不平衡法向力（正壓力）情況下，易于通過調(diào)整勵(lì)磁電流消除或減小不平衡法向力，顯著減輕或消除導(dǎo)向定位裝置的磨損及運(yùn)行噪聲。特別適用于高效低成本、大推力、高功率密度、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。
【專利說明】
磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)
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(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(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(dòng)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，都需要對勵(lì)磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)的開關(guān)磁鏈直線電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，磁體(磁化方向沿縱向)和帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈的U形鐵芯交替排列，該結(jié)構(gòu)要求初級軛部之外為非磁性材料且要求足夠的厚度以便與減少漏磁，勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈磁通路徑:勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈(沿法向)一初級鐵芯柱一氣隙一次級鐵芯齒、軛部一次級鐵芯齒一氣隙一初級鐵芯柱一初級鐵芯軛部一永磁體(沿縱向)一(回到)勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈。由于磁體可等效為通電的空芯線圈，故磁體的厚度(沿縱向)對于上述勵(lì)磁磁路來說，可以看做空氣隙，會(huì)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)大部分消耗到磁體等效空氣隙中了，故其勵(lì)磁場調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)效果很差，需要提供的勵(lì)磁電流和供電功率非常大，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很小、永磁體很薄的場合，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)磁開關(guān)磁鏈直線電機(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)比高的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0005]磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，包括由兩個(gè)面對面設(shè)置的單邊次級構(gòu)成的雙邊次級，單邊次級由開槽鐵芯組成，雙邊次級與設(shè)置在雙邊次級之間的雙邊初級配合構(gòu)成雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊初級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵芯、磁體及繞組組成，至少一組導(dǎo)磁鐵芯上設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈，導(dǎo)磁鐵芯為雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯，與相應(yīng)的雙邊次級配合形成勵(lì)磁通道。
[0006]所述的雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯包括兩貫通柱，兩貫通柱之間設(shè)置有軛部的為H形導(dǎo)磁鐵芯，兩貫通柱與軛部為一體結(jié)構(gòu);兩貫通柱之間沒有設(shè)置軛部的為II形導(dǎo)磁鐵芯，所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈套設(shè)在H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)面上。
[0007]所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈位于H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)凹槽I內(nèi)，或者勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈伸出導(dǎo)磁鐵芯位于相鄰磁體凹槽Π內(nèi)，導(dǎo)磁鐵芯兩貫通柱或磁體與勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈配合設(shè)置。
[0008]所述的磁體設(shè)置在相鄰的兩個(gè)H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)面之間，所述的繞組套設(shè)在相鄰兩個(gè)H形或11形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱內(nèi)側(cè)面上。
[0009]磁體的法向高度小于或者等于H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的法向高度。
[0010]所述的磁體為永磁體、超導(dǎo)磁體或者電勵(lì)磁體。
[0011]所述的雙邊初級橫向端部或軛部通過連接件連接成一體，與雙邊次級配合形成統(tǒng)一的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。
[0012]所述的雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯的貫通柱端面開設(shè)至少一個(gè)槽。
[0013]本實(shí)用新型所述的雙邊次級與設(shè)置在雙邊次級之間的雙邊初級配合構(gòu)成雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊初級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵芯、磁體及交流繞組組成，至少一組導(dǎo)磁鐵芯上設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈，導(dǎo)磁鐵芯為雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯，與相應(yīng)的雙邊次級配合形成勵(lì)磁通道，磁阻大幅降低，當(dāng)雙邊電機(jī)因軌道不平整或氣隙偏差出現(xiàn)不平衡法向力(正壓力)情況下，易于通過調(diào)整勵(lì)磁電流消除或減小不平衡法向力，顯著減輕或消除導(dǎo)向定位裝置磨損和運(yùn)行噪聲，解決了現(xiàn)有開關(guān)磁鏈直線電機(jī)出力小，不平衡法向力難以調(diào)整等長期制約直線電機(jī)工程應(yīng)用的瓶頸問題。特別適用于高效低成本、大推力、高功率密度、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】
[0014]圖1為現(xiàn)有帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈的開關(guān)磁鏈直線電機(jī)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0018]圖5為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)雙邊初級結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0019]圖6為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)雙邊初級結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0020]圖7為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)雙邊初級結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0021 ]圖8為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)雙邊初級結(jié)構(gòu)示意圖四。
[0022]其中，1.雙邊次級；2.氣隙；3.繞組;4.導(dǎo)磁鐵芯;5.勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈；6.磁體;7.導(dǎo)磁鐵芯I; 8.導(dǎo)磁鐵芯Π ο
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖2?圖4所示為本實(shí)用新型的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一、圖二、圖三，包括由兩個(gè)面對面設(shè)置的單邊次級構(gòu)成的雙邊次級I，單邊次級由開槽鐵芯組成，雙邊次級I與設(shè)置在雙邊次級I之間的雙邊初級配合構(gòu)成雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊初級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵芯4、磁體6及繞組3組成，至少一組導(dǎo)磁鐵芯4上設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5，導(dǎo)磁鐵芯4為雙邊貫通式有軛部H形導(dǎo)磁鐵芯4或無軛部II形導(dǎo)磁鐵芯4，與相應(yīng)的雙邊次級I配合形成勵(lì)磁通道，所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5套設(shè)在H形或II形導(dǎo)磁鐵芯4的兩貫通柱外側(cè)面上，所述的磁體6設(shè)置在相鄰的兩個(gè)H形或II形導(dǎo)磁鐵芯4的兩貫通柱外側(cè)面之間，所述的繞組3套設(shè)在相鄰兩個(gè)H形或II形導(dǎo)磁鐵芯4的兩貫通柱內(nèi)側(cè)面上。其中，圖2、圖3中米用的是H形導(dǎo)磁鐵芯4，圖4中米用的是11形導(dǎo)磁鐵芯4。
[0024]直流勵(lì)磁路徑如圖3所示:勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5(沿法向)一導(dǎo)磁鐵芯17—?dú)庀兑淮渭夎F芯一氣隙一導(dǎo)磁鐵芯Π 8一相鄰的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5(沿法向)一氣隙一次級鐵芯一氣隙一導(dǎo)磁鐵芯17—(回到)勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5。因勵(lì)磁磁路所經(jīng)過路徑的鐵芯和氣隙2均直接參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，并沒有通過磁體6，故其勵(lì)磁磁阻小，勵(lì)磁調(diào)節(jié)效果遠(yuǎn)優(yōu)于圖1中所示結(jié)構(gòu)。
[0025]所述的雙邊初級的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5位于H形或II形導(dǎo)磁鐵芯4的兩貫通柱外側(cè)凹槽I內(nèi)，如圖5、圖6、圖7所示，或者勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5伸出導(dǎo)磁鐵芯位于相鄰磁體凹槽Π內(nèi)，如圖8所示。導(dǎo)磁鐵芯4兩貫通柱或磁體6與勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5配合設(shè)置。
[0026]所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈5作為法向力或推力調(diào)節(jié)單元。當(dāng)作為法向力調(diào)節(jié)單元時(shí)，根據(jù)雙邊法向力或雙邊磁場或雙邊氣隙2的檢測偏移量通入相應(yīng)的直流勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的方向和線圈的繞向使得雙邊電機(jī)兩側(cè)的勵(lì)磁磁場及法向力一側(cè)被增強(qiáng)的同時(shí)，另一側(cè)被減弱；當(dāng)作為推力調(diào)節(jié)單元時(shí)，根據(jù)負(fù)載或功角或位置或速度或負(fù)載電流的檢測變化量通入相應(yīng)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的方向和線圈的繞向使得雙邊電機(jī)兩側(cè)的勵(lì)磁磁場及法向力同時(shí)被增強(qiáng)或同時(shí)被減弱；雙邊初級與雙邊次級I配合構(gòu)成了磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。
[0027]上述實(shí)施例中，所述的雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯4的貫通柱靠近氣隙2端面可開設(shè)至少一個(gè)槽，所述的勵(lì)磁磁體6可以采用永磁體，或者超導(dǎo)磁體，或者電勵(lì)磁體，根據(jù)具體的需要而定。一般來說，優(yōu)先采用釹鐵硼材料制成的強(qiáng)磁性永磁體。磁體6的法向高度小于或者等于H形或11形導(dǎo)磁鐵芯4的法向高度。上述磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)雙邊初級橫向端部或軛部通過連接件連接成一體，與雙邊次級I配合形成統(tǒng)一的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。
[0028]本實(shí)用新型所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，巧妙應(yīng)用了雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在初級設(shè)置了 H形或II形雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯4，為雙邊初級直流勵(lì)磁磁路提供了通道，磁阻和漏磁得以大幅降低，功率密度和推力大幅增加的同時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)。本實(shí)用新型的初級永磁主磁路和直流勵(lì)磁輔助磁路在理論上可同時(shí)達(dá)到近乎完美，也就是說永磁體和勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈磁勢在初級內(nèi)部區(qū)域能量損失小，幾乎都用于參與初、次級的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，這在普通帶勵(lì)磁調(diào)節(jié)永磁電機(jī)中是難以達(dá)到的，因此，推力可達(dá)到普通開關(guān)磁鏈直線電機(jī)的130%以上。進(jìn)一步對不平衡法向力進(jìn)行調(diào)整(使之為零)的仿真表明，推力保持不變或不影響推力情況下，對氣隙5不平衡造成的法向力調(diào)節(jié)相當(dāng)靈敏，所需直流勵(lì)磁功率小，起到“一兩撥千斤”之效，而且次級無需增加任何成本即可實(shí)現(xiàn)磁懸浮運(yùn)行。從而解決了現(xiàn)有直線電機(jī)出力小、調(diào)節(jié)能力低、成本高、體積大等長期制約工程應(yīng)用的瓶頸問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、推力大、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、性價(jià)比極高的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。
[0029]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，包括由兩個(gè)面對面設(shè)置的單邊次級構(gòu)成的雙邊次級，單邊次級由開槽鐵芯組成，雙邊次級與設(shè)置在雙邊次級之間的雙邊初級配合構(gòu)成雙邊型開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，雙邊初級由至少一組交替貼裝的導(dǎo)磁鐵芯、磁體及繞組組成，其特征在于:至少一組導(dǎo)磁鐵芯上設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈，導(dǎo)磁鐵芯為雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯，與相應(yīng)的雙邊次級配合形成勵(lì)磁通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯包括兩貫通柱，兩貫通柱之間設(shè)置有軛部的為H形導(dǎo)磁鐵芯，兩貫通柱與軛部為一體結(jié)構(gòu);兩貫通柱之間沒有設(shè)置軛部的為II形導(dǎo)磁鐵芯，所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈套設(shè)在H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)面上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈位于H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)凹槽I內(nèi)，或者勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈伸出導(dǎo)磁鐵芯位于相鄰磁體凹槽Π內(nèi)，導(dǎo)磁鐵芯兩貫通柱或磁體與勵(lì)磁調(diào)節(jié)線圈配合設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的磁體設(shè)置在相鄰的兩個(gè)H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱外側(cè)面之間，所述的繞組套設(shè)在相鄰兩個(gè)H形或11形導(dǎo)磁鐵芯的兩貫通柱內(nèi)側(cè)面上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:磁體的法向高度小于或者等于H形或II形導(dǎo)磁鐵芯的法向高度。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的磁體為永磁體、超導(dǎo)磁體或者電勵(lì)磁體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的雙邊初級橫向端部或軛部通過連接件連接成一體，與雙邊次級配合形成統(tǒng)一的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7中任一權(quán)利要求所述的磁力平衡式開關(guān)磁鏈直線電機(jī)，其特征在于:所述的雙邊貫通式導(dǎo)磁鐵芯的貫通柱端面開設(shè)至少一個(gè)槽。
【文檔編號】H02K41/03GK205490080SQ201620084752
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】汪旭東, 汪慧, 許孝卓
【申請人】焦作市華鷹機(jī)電技術(shù)有限公司