[发明专利]多相横向磁场永磁直线同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线同步电机，具体涉及一种横向磁场直线同步电机。

背景技术

直线运动与控制系统在国民经济、国防等领域中有着广泛的应用。随着科学技术的发展，对直线运动系统提出了越来越高的要求，包括较大的出力与体积或重量比、灵活的控制特性、结构简单、制造容易等。实现直线运动的电驱动方案有两种。一种方案是传统的旋转电机配合丝杠将旋转运动转换成直线运动，其优点是传统的旋转电机的设计与制造工艺成熟，丝杠系统也有现成的产品，因而实现方便，价格低廉。由于丝杠机构的减速作用，系统出力较大，但是存在结构复杂、丝杠机构损失效率、存在间隙、控制精度变差等不足。另一种实现直线运动的方案是采用直线电机。近年来直线电机发展较快，在很多领域替代传统的旋转电机加丝杠的结构，其特点是不需机械转化即可实现直线运动，不存在间隙。目前直线电机种类包括直流直线电机、直线感应电机、直线同步电机等。各种直线电机均有其特点，但是直线电机共性的不足是输出力密度低，输出力密度低限制了直线电机伺服系统的应用。提高直线电机的力密度是一个重要的研究课题。对于传统磁路结构的直线电机，可以通过优化设计，选用高性能的磁性材料等来提高出力，但其效果是有限的。若大幅度提高直线电机的出力，必须从结构和原理上提出新的思想。在高转矩密度电机方面，近年来横向磁场电机发展较快。横向磁场电机是一种同步电机，具有出力大、体积小、重量轻等特点，在旋转电机中发展很快。然而现有的横向磁场电机其结构均较为复杂，其典型结构如图1所示，该种结构的横向磁场电机的定子元件数较多，对加工工艺要求较高。

发明内容

本发明为了解决现有横向磁场电机其结构均较为复杂、对加工工艺要求较高的问题，而提出的一种多相横向磁场永磁直线同步电机。

多相横向磁场永磁直线同步电机，它由机壳1、前端盖2、后端盖3、两个直线轴承4、动子组件和定子组件组成；前端盖2和后端盖3通过螺栓分别与机壳1的两端固定连接；定子组件采用机械紧配合的方式装设在机壳1的内部，动子组件通过装设在前端盖2和后端盖3上的两个直线轴承4与前端盖2和后端盖3滑动连接，动子组件与定子组件之间留有气隙；所述动子组件由圆柱形动子铁芯5-1、动子轴5-2和多片永磁体5-3组成；动子轴5-2贯穿设置在圆柱形动子铁芯5-1的中心处，动子轴5-2与圆柱形动子铁芯5-1固定连接；圆柱形动子铁芯5-1的外圆周表面上设置有数量与电机极数相同的由多个充磁方向相反的永磁体5-3沿轴向相间排布构成的永磁体条；相邻两个永磁体条为电机的一相；相邻两相的永磁体条的安装方式为沿轴向错开极距τ的2/m倍距离排布，m为电机的相数；每相相间相邻的永磁体5-3的充磁方向相反；定子组件由n个导磁铁芯环6-1、n-1个非导磁支架环6-2和电枢绕组7组成；n个导磁铁芯环6-1与n-1个非导磁支架环6-2沿轴向相间排布叠压制成定子铁芯，导磁铁芯环6-1与非导磁支架环6-2的形状和规格均相同；所述导磁铁芯环6-1由数量与圆柱形动子铁芯5-1的外圆周表面上的永磁体条数量相同的工字形定子齿6-1-1构成，所述多个工字形定子齿6-1-1的外端面为与圆柱形动子铁芯5-1的外圆周表面上的永磁体条数量相同等分圆弧共同组成导磁铁芯环6-1的外圆周表面，所述多个工字形定子齿6-1-1的内端面为数量与圆柱形动子铁芯5-1的外圆周表面上的永磁体条数量相同等分圆弧留有间隙地共同组成导磁铁芯环6-1的内表面，所述电枢绕组7沿轴向环绕在与圆柱形动子铁芯5-1的外圆周表面上的每条永磁体条相对应的一组导磁铁芯环6-1的工字形定子齿6-1-1上，所述导磁铁芯环6-1为一体式结构。