永磁直线电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁直线电机。本实用新型专利技术的永磁直线电机包括电枢绕组和永磁体阵列组件，电枢绕组和永磁体阵列组件被配置为能够沿着第一方向相对运动。永磁体阵列组件包括安装板、导轨和永磁体阵列。永磁体阵列包括多个永磁体，多个永磁体布置为多行四列的阵列，列的方向为第一方向，行的方向为垂直于第一方向的第二方向，其中，每一行的四个永磁体排列为“W”字形。本实用新型专利技术通过使用四列对称斜置的永磁体阵列，可以在减小齿槽力、增加永磁体的有效长度的同时，抵消斜置齿槽力，避免了斜置齿槽力对电机运行的精度和稳定性的影响。

【技术实现步骤摘要】
永磁直线电机
本技术涉及永磁直线电机。
技术介绍
在永磁直线电机的设计中，为了提高电磁效率和电机单位体积输出力，通常采用有铁芯结构。图1示出了传统永磁直线电机的铁芯结构，其中电机线圈101埋于铁芯102中。在有铁芯102的永磁直线电机中，铁芯102一般开有齿槽103，以便将线圈101安装进去。这样，在电机的运行过程中，铁芯102上的齿槽103就会产生齿槽力，影响电机运行的精度和稳定性。为了减小齿槽力，在永磁直线电机的设计中，常采用斜置永磁体(例如磁铁)，如图2所示。图2示出了采用斜置永磁体的永磁直线电机的示意图。如图2所示，永磁体阵列201和两条直线导轨202平行地固定在安装板上。永磁体阵列201中的每一条永磁体205相对于导轨202的方向成一角度，从而斜置。电枢绕组组件203被配置为能够沿着导轨202滑动，电枢绕组则位于永磁体阵列201中的永磁体205上方。为便于描述，下文中将电机运动方向，也就是导轨延伸方向，或者说电枢绕组组件相对于永磁体阵列运动的方向，定义为X方向；将电机运动平面内垂直于电机运动方向的方向定义为Y方向；而将垂直于电机运动平面的方向定义为Z方向，即图2中垂直于纸面向里的方向。图3示出了图2所示永磁直线电机中电枢绕组203的简化受力分析图。将永磁体205斜置之后，虽然总齿槽力Fc(方向与电机运动方向相反)有效地减小，但在电机的运行过程中，原来在Z方向上的永磁体和铁芯之间吸引力Fa(就是这个力的变化产生了齿槽力)会变得不再垂直于电机运动平面，这样除了Z方向上的垂直分力Faz，还会产生一个Y方向上的侧向分力Fay，即斜置齿槽力。图4示出了传统直线电机的示意性立体图。其中示意性地标出了上述斜置齿槽力Fay。电枢绕组203通过滑块301在导轨202上滑动。为使滑块301能够沿导轨202相对运动，导轨202和滑块301之间在Y方向上需要有间隙。而斜置齿槽力Fay使得电机在Y方向会有少量的窜动(由导轨202和滑块301的精度等级决定窜动的大小)。而斜置齿槽力Fay在电机运行过程中是随着电机处于不同位置而不断变化的，并且侧向垂直于滑块的运动方向，自然就造成滑块与导轨之间在Y方向上的间隙在不断地变化，这样会影响电机的运行精度。并且滑块长期受到不断变化的斜置齿槽力Fay的影响，也会影响直线导轨的疲劳寿命和电机的可靠性。另外，如图5所示，斜置的永磁体205中，并不是整个永磁体长度l都对电机输出力有贡献。只有投影到垂直于电机运动方向(X方向)的垂直方向(Y方向)上的有效长度leff(leff＝l*cosθ，θ为斜置角，即永磁体205的长度方向与Y方向之间的夹角)才提供电机输出力。这样就降低了永磁体205的利用率。为了便于加工制造和减小斜置力，永磁体205的长度l和斜置角θ(较大的斜置角对减小齿槽力是有利的)都不能选得过大，这样就限制了电机输出力的提高。因此，需要有效消除斜置齿槽力对永磁直线电机造成的不良影响。
技术实现思路
本技术要解决的一个技术问题是提供一种永磁直线电机，其能够减小乃至消除斜置齿槽力。根据本技术的一个方面，提供了一种永磁直线电机，包括电枢绕组和永磁体阵列组件。其中，永磁体阵列组件可以包括：安装板；导轨，沿第一方向固定在安装板上，电枢绕组被配置为沿导轨移动，以及永磁体阵列，固定在安装板上，永磁体阵列包括多个永磁体，多个永磁体布置为多行四列的阵列，列的方向为第一方向，行的方向为垂直于第一方向的第二方向，其中，每一行的四个永磁体排列为“W”字形。可选地，永磁体的上表面可以为平行四边形，该平行四边形具有较长边和较短边，较长边可以与同一组列永磁体中的相邻永磁体相邻近，较短边可以与同一行的相邻永磁体相接或相邻近。可选地，该永磁体被布置为较长边与第二方向之间的夹角大于0°且小于45°。可选地，该永磁体被布置为较长边与第二方向之间的夹角大于6°且小于40°。可选地，该永磁体被布置为较长边与第二方向之间的夹角大于8°且小于40°。可选地，该永磁体的较短边可以沿第一方向布置。可选地，两条导轨可以设置在永磁体阵列两侧。可选地，电枢绕组可以包括：铁芯，铁芯上开有齿槽；线圈，设置在铁芯上的齿槽中。可选地，齿槽和线圈基本上为矩形。可选地，矩形的短边基本上平行于第一方向，矩形的长边基本上平行于第二方向。本技术通过采用“W”字形四列对称斜置的永磁体阵列，抵消了磁铁斜置后产生的斜置齿槽力，从而可以有效地避免电机运行的精度受到斜置齿槽力的影响。通过使用“W”字形四列对称斜置的永磁体阵列，还可以附加地获得一些其它优点和益处，将在下文中加以详细描述。附图说明通过下面参考附图对本技术实施例的描述，本技术的上述特征和优点将变得明显，其中：图1示出了传统永磁直线电机的铁芯结构；图2示出了采用斜置永磁体的永磁直线电机的示意图；图3示出了图2所示永磁直线电机中电枢绕组在仅考虑永磁体阵列621和622时的简化受力分析图；图4示出了传统直线电机的示意性立体图；图5示出了斜置永磁体的有效长度与斜置角的关系；图6示出了根据本技术的永磁直线电机的示意图；图7示出了根据本技术的永磁直线电机中的电枢绕组的简化受力分析图。具体实施方式下面参考附图描述本技术的实施例。本技术的一个方面公开了一种永磁直线电机和用于永磁直线电机的永磁体阵列组件。图6示出了根据本技术的永磁直线电机的示意图。如图6所示，根据本技术的永磁直线电机包括电枢绕组(线圈绕组)610和永磁体阵列组件。永磁体阵列组件包括安装板、导轨和永磁体阵列。其中，导轨沿第一方向固定在安装板上，在一个实施例中，两条导轨可以设置在永磁体阵列两侧，电枢绕组610可以被配置为沿第一方向在导轨上运动。在一个实施例中，永磁体阵列621、622、623、624在运动方向上的长度可以大于电枢绕组610在运动方向上的长度。即，永磁体阵列组件可以固定，而电枢绕组610运动。为便于描述，在下文中将上述第一方向(运动方向)定义为X方向。布置永磁体阵列621、622、623、624的平面(阵列平面)可以与过图6中两条直线导轨630的平面(也即图6中平行于纸面的平面)基本上平行，在此通称为“电机运动平面”或“阵列平面”。电枢绕组610平行于电机运动平面进行相对运动。电枢绕组610和永磁体彼此相对的表面也基本上与阵列平面平行。电机运动平面上垂直于运动方向(X方向)的方向定义为Y方向。垂直于电机运动平面的方向(也即图6中垂直于纸面的方向)定义为Z方向。电枢绕组610在Z方向上位于永磁体阵列620、625上方。在根据本技术的永磁体阵列组件中，永磁体阵列被固定在安装板上，包括多个永磁体，多个永磁体可以布置为多行四列的阵列，列的方向为第一方向，行的方向为垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括电枢绕组和永磁体阵列组件，所述永磁体阵列组件包括：/n安装板；/n导轨，沿第一方向固定在安装板上，所述电枢绕组被配置为沿所述导轨移动，以及/n永磁体阵列，固定在安装板上，所述永磁体阵列包括多个永磁体，所述多个永磁体布置为多行四列的阵列，所述列的方向为所述第一方向，所述行的方向为垂直于第一方向的第二方向，/n其中，每一行的四个永磁体排列为“W”字形。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括电枢绕组和永磁体阵列组件，所述永磁体阵列组件包括：
安装板；
导轨，沿第一方向固定在安装板上，所述电枢绕组被配置为沿所述导轨移动，以及
永磁体阵列，固定在安装板上，所述永磁体阵列包括多个永磁体，所述多个永磁体布置为多行四列的阵列，所述列的方向为所述第一方向，所述行的方向为垂直于第一方向的第二方向，
其中，每一行的四个永磁体排列为“W”字形。


2.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，
所述永磁体的上表面为平行四边形，所述平行四边形具有较长边和较短边，所述较长边与同一列的相邻永磁体相邻近，所述较短边与同一行的相邻永磁体相接或相邻近。


3.根据权利要求2所述的永磁直线电机，其特征在于，
所述永磁体被布置为所述较长边与所述第二方向之间的夹角大于0°且小于45°。


4.根据权利要求3所述的永磁直线电...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊东，
申请(专利权)人：肖俊东，
类型：新型
国别省市：中国香港;81