一种线性电机及其场磁铁成员，该线性电机包括：一个场磁铁成员，含有沿着移动方向排列的复数个各自具有两磁极的含永久磁铁的磁性元件，一个电枢成员，含有沿着移动方向排列的复数个磁性隔离的具有成对极的电磁体元件，每一个磁性元件的两磁极极面彼此在第一个方向上被配置以实质上相反，前述电枢成员至少部分被前述场磁铁成员磁性元件包含，该电枢成员与场磁铁成员的其中一个形成定子，另一个形成一动子。其借由磁铁的安排以提供非常集中的磁通分布，与降低电磁力相互作用于垂直移动方向的额外力矩，并增加穿过气隙的动子与相应定子极的表面面积以促使磁通集中在相对更大的表面上，并降低周围环境的磁通泄漏，进一步增进线性电机的线性驱动力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电机，尤指一种线性电机及该线性电机的场磁铁成员，更特别的是永磁式线性电机的场磁铁成员的复数个磁性隔离的含永久磁铁的磁性元件与电枢成员的复数个磁性隔离的含线圈的电磁体元件间以电磁相互作用。
技术介绍
以通用旋转电机而言，不论直流电机或交流电机的运作，其转子与定子间均采用磁极同性相斥、异性相吸的磁原理。早期，线性力量常借由一旋转电动机和一机械转换装置来达成。然而，此种系统因构造复杂而导致高制造成本、高维护费用的缺点；而且，因转换装置所造成的额外损失，也会使系统的效率降低、输出力矩减少。因线性电机直接产生一线性力量而不需任何力的转换装置，故使系统简化与系统效率增加。为了产生一线性力量，旋转电机的定子和转子被以线性电机的定子和动子替换，但操作原理相同。对一线性力量而言，从一旋转电机的构造的水平发展而得到的传统线性电机具有一简单的构造，这是因为线性电机直接产生一线性力量而不需要经过任何转换装置。在早期的传统线性电机里，由于在定子和动子之间的磁作用力一般多为单向，造成在动子支持机构上被施加一个不想要的垂直于移动方向的额外力，不但影响到驱动力，也同时在动子支持机构上施加了一个额外负担。为了提供更大的线性力量与防止因单向的磁力而造成动子支持机构被歪曲，一传统永磁式线性电机的定子具有彼此面对且具有相反磁性的成对磁铁所成的磁极，动子在成对的相反磁性磁铁间的空间内移动，以降低在动子支持机构上的额外负担。但传统永磁式线性电机结构的磁铁磁极的上方会有漏磁通，以及会因毗邻磁铁磁极而造成磁铁磁极的磁通集中受到影响。Maslov等人在美国专利授权第6791222号证书中提出一种旋转电动机，其借由定子上各自独立的电磁体极对的安排以处理毗邻线圈间的磁通转换干扰效应，且以沿轴方向排列的转子磁铁与定子极对提供了非常集中的磁通分布，使磁通可以被集中在相对大的表面以促成高的力矩。并以感知器侦测转子与定子的相对位置，在不同的时间，分别合宜地控制定子上电磁体极对上的线圈电流，来造成电动机的平顺运转。为了可以获得更大的总有效气隙表面面积，而在美国专利号第6891306号中，Maslov等人将上述电动机的结构加以增益。通过电动机的定子极表面和转子磁铁的增加，借由磁通的集中使磁通分布被改进，以提供更大的磁通分布。使电动机构造提供了在转子与定子间的更大连续磁通产生路径。此电动机架构的构造借由增加穿过复数个气隙的转子极与相应的定子极的表面面积，以促使磁通集中在相对更大的表面上，以进一步增进电动机的高转矩能力。借由磁通集中、磁通尽量利用、磁通的损失与转换干扰效应的极小化，以获得电动机的高效率与高力矩，已经被描述在上述专利应用中。这些原理被应用至本专利技术的线性电机中，以及进一步在本专利技术中增益，使线性电机的磁铁磁通不但集中在相对更大的磁极表面上，且因考虑到线性电机的磁极在垂直于移动方向上的几何学上平衡，使线性电机周围环境的磁通泄漏可被降低，也降低在动子支持机构上施加的额外负担。图10A及图10B为先前技术例示，以显示在一传统永磁式线性电机里一定子场磁铁的安排。图10A是一传统永磁式线性电机里的传统定子的透视图；而图10B是一传统永磁式线性电机里的传统定子的正面截面图。如图10A及图10B所示，所述线性电机中，定子上具有彼此面对与沿着移动方向排列的成对相反磁性的复数个场磁铁1被安置在固定条状物5上，该固定条状物5通常由铁磁性的材料制造；被放入定子磁铁中的电枢(未显示于图中)为复数个具有一连接电流的导体的线圈构成，电枢的线圈电流被激磁时，线圈所建立的电磁场与定子成对场磁铁的磁场相互作用，以引起电枢移动在成对相反磁性的场磁铁间的空间内。其中，沿着电枢移动方向，定子复数个永久磁铁通常以等距且磁极极性交替安排成一直线；并借由提供电枢电流作为动力，使电枢相对于定子的成对相反磁性的场磁铁移动。但线性电机沿着移动方向毗邻的场磁铁磁极会影响场磁铁磁极的磁通集中。此外，在传统永磁式线性电机中，线性电机的含铁心电枢线圈会因顿转力矩而造成控制上的困扰，但与线性电机的电枢线圈不含铁心相比却能产生较大的电磁力矩。然而，不论线性电机的电枢线圈是否含铁心，均可适用于高响应、高精度定位的伺服控制系统。而且，不论永久磁铁式线性电机的电枢线圈是否含铁心，场磁铁成员的稀土类永久磁铁的强大磁场的泄漏容易影响到周围，也需要注意。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线性电机及线性电机的场磁铁成员，其借由磁铁的安排以提供非常集中的磁通分布，与降低电磁力相互作用于垂直移动方向的额外力矩，并增加穿过气隙的动子与相应的定子极的表面面积以促使磁通集中在相对更大的表面上，并降低周围环境的磁通泄漏，来更进一步地增进线性电机的线性驱动力。为实现上述目的，本专利技术提供一种线性电机，其组成以一个场磁铁成员及一个含复数个线圈的电枢成员；并且，本专利技术的线性电机特色是场磁铁成员含有沿着移动方向排列的复数个以导磁性材料形成结合座的含永久磁铁的磁性元件，而前述永久磁铁安置在每一个磁性元件的结合座内侧表面以形成磁性元件的两磁极，与每一个磁性元件的两永久磁铁磁极极面彼此在第一个方向上被配置以实质上相反，且每一个磁性元件的两永久磁铁磁极的每一个磁极极面只显示出一个单一磁场极性并与另一个磁极极面的磁场极性相反，以及沿着移动方向毗邻的永久磁铁彼此不但以间隙分隔且相互间以磁性隔离且以磁场极性N/S连续交替配置。因而，磁性元件上的永久磁铁借作为磁性元件的轭铁功用的结合座提供的磁通回归路径产生极性相反的两磁极；借沿着移动方向毗邻磁性元件的彼此间隔与磁性隔离以降低毗邻场磁铁的影响与增进磁极磁通的集中。而且，对应于垂直移动方向两边的磁性元件两磁极可降低动子支持机构上的额外负担(未显示)。本专利技术以复数个磁性隔离的含永久磁铁的磁性元件作为线性电机的场磁铁为主要特征。每一个含永久磁铁的磁性元件具有磁场极性相反的两磁极与作为轭铁的结合座，且每一个磁性元件的两磁极极面彼此在第一个方向上被配置以实质上相反，借沿着移动方向毗邻磁性元件的彼此磁性隔离以降低毗邻场磁铁的影响与增进磁极磁通的集中。本专利技术的另一特征，线性电机中场磁铁成员的每一个磁性元件的结合座部分在围绕着移动方向形成封闭，使场磁铁成员的磁性元件的两磁极极面的磁通分布可以更平衡，并减少场磁铁成员的磁通泄漏。在一具体化的另一特征中，在线性电机的磁性元件的封闭结合座中加入额外永久磁铁以指引作为轭铁的结合座中的磁通回归分布，使磁性元件两磁极的磁通分布被确定，并进一步减少场磁铁成员的磁通泄漏。在一较佳具体化的另一特征中，在几乎不额外增加线性电机的体积下，磁铁成员的磁性元件在每一个磁极增加额外的永久磁铁磁极极面在第二个方向上具有对应的永久磁铁极面。此种增益，对动子支持机构几乎不额外增加负担，却使磁通集中在相对大的表面，以增加线性电机的气隙磁通表面面积，提供线性电机相对更大的力矩输出。在一具体化的另一特征，为了对应磁铁成员的磁性元件在每一个磁极增加额外的永久磁铁极面在第二个方向上具有对应的永久磁铁极面，电枢成员含有复数个磁性隔离且以导磁性的核心部分连接成对极的含线圈的电磁体元件，虽然导磁性的核心部分连接成对极形成电磁体对电机的操作有不利的影响，但当电磁体元件的线圈被以电流激磁时，导磁性的核心部分连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线性电机，它包含有：一个场磁铁成员，含有沿着移动方向排列的复数个各自具有两磁极的含永久磁铁的磁性元件，而前述每一个磁性元件两磁极的每一个磁极极面只显示出一个单一磁场极性并与另一个磁极极面的磁场极性相反；一个电枢成员，含有沿着移动方向排列的复数个磁性隔离的具有成对极的电磁体元件，而前述每一个电磁体元件成对极的每一个极都含有各自的极面；其特征在于：前述每一个磁性元件的两磁极极面彼此在第一个方向上被配置以实质上相反，以及前述每一个磁性元件的两磁极极面的每一个极面在第二个方向上具有对应的极面；前述电枢成员至少部分被前述场磁铁成员磁性元件包含，使前述电枢成员的电磁体元件的成对极的每一个极分别隔着各自的气隙与前述场磁铁成员的磁性元件的两磁极其中之一相应；并且，前述电枢成员与前述场磁铁成员的其中一个形成前述线性电机的一定子，而另一个形成前述线性电机的一动子。
【技术特征摘要】
1.一种线性电机，它包含有一个场磁铁成员，含有沿着移动方向排列的复数个各自具有两磁极的含永久磁铁的磁性元件，而前述每一个磁性元件两磁极的每一个磁极极面只显示出一个单一磁场极性并与另一个磁极极面的磁场极性相反；一个电枢成员，含有沿着移动方向排列的复数个磁性隔离的具有成对极的电磁体元件，而前述每一个电磁体元件成对极的每一个极都含有各自的极面；其特征在于前述每一个磁性元件的两磁极极面彼此在第一个方向上被配置以实质上相反，以及前述每一个磁性元件的两磁极极面的每一个极面在第二个方向上具有对应的极面；前述电枢成员至少部分被前述场磁铁成员磁性元件包含，使前述电枢成员的电磁体元件的成对极的每一个极分别隔着各自的气隙与前述场磁铁成员的磁性元件的两磁极其中之一相应；并且，前述电枢成员与前述场磁铁成员的其中一个形成前述线性电机的一定子，而另一个形成前述线性电机的一动子。2.如权利要求1所述的线性电机，其特征在于前述电枢成员的每一个电磁体元件的成对极以导磁性的核心部分连接，且有一个线圈在电磁体元件的核心部分上形成，当线圈加以电流激磁时，在电磁体元件成对极的两极的各自的极面产生相反的磁场极性，并使每一个极的极面产生的磁场极性相同，而且当线圈中通过的电流逆转时，在成对极的两极极面的磁场极性也随之逆转。3.如权利要求2所述的线性电机，其特征在于前述电枢成员的每一个电磁体元件都各自经由非导磁性材料组成的构造分别固定至电枢成员上，使电枢成员的每一个电磁体元件相互间无铁磁性的接触。4.如权利要求1所述的线性电机，其特征在于前述每一个含永久磁铁的磁性元件具有以导磁性材料形成的结合座；且有复数个永久磁铁安置在每一个磁性元件的结合座的内侧表面，以形成磁性元件的两磁极；而形成磁性元件磁极的每一个永久磁铁在面向气隙的表面显示出一个单一磁场极性，并与结合至磁性元件的结合座内侧表面的永久磁铁背面表面的磁场极性相反。5.如权利要求1所述的线性电机，其特征在于前述场磁铁成员的复数个磁性元件的每一个磁极在沿着移动方向排列的毗邻磁性元件磁极，以磁极极性...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆纬庭，
申请(专利权)人：联塑杭州机械有限公司，陆孝庭，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。