[实用新型]推力脉动低的永磁直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁直线电机技术领域，尤其是涉及一种在保持推力密度不变的前提下，可有效抑制推力脉动的推力脉动低的永磁直线电机。

背景技术

直线电机是近期发展起来的一种新型直接驱动技术，由于直线电机具有零传动链、无接触、无反向间隙、高刚度、响应快速等突出优势，直线电机正逐步取代伺服电机与滚珠丝杠等间接伺服机构，成为高速、精密高端装备的核心功能部件。由于直线电机的特殊结构，使得其磁路不再像永磁同步电机那样连续、闭合，存在边端效应；而由于铁芯开槽使得磁路不再均匀，导致不同位置初级与次级的合成力的大小和方向不断变化，即齿槽效应，两者均表现为直线电机的推力脉动或磁阻力，推力的不均匀对低速运行和快速精密定位的运动系统有不利影响，因此有效抑制端部效应与齿槽效应而不削弱推力密度是永磁同步直线电机的重要研究方向。

通常的永磁直线电机最常用的是斜槽或斜极，如果斜槽或斜极的角度足够大，可最大限度地削弱推力脉动，与此同时有效推力也将显著削弱，从而影响推力密度；并且斜槽或斜极的设置，也增加了制造的难度。还有采用异性永磁体如菱形永磁体、端部设置不等高附加齿、或者端部单独设置附加斜齿等，虽然可减小对有效推力的影响，但是推力脉动依然较大，不能完全满足高速、精密运动系统的要求。

中国专利授权公开号：CN101789675A，授权公开日2010年7月28日，公开了一种圆筒形永磁直线电机的次级，所述次级为轴对称结构，由多个铁芯、外套筒、内套筒或圆柱和多个永磁体组成，所述外套筒和内套筒或圆柱均由非导磁材料制成，铁芯和永磁体均为圆环状，多个铁芯和多个永磁体都固定在外套筒和内套筒或圆柱之间，并且多个铁芯和多个永磁体相间紧密排列，在次级径向截面上，每相邻的两个永磁体组成正V字形或者倒V字形，并且相邻的两个永磁体之间夹角为B，所述夹角B的取值范围是(0°，180°)，连续相邻的4个永磁体组成W形，所述连续相邻的4个永磁体及其中间的铁芯组成一对磁极，内套筒或圆柱的中心轴线与每对磁极中的4个永磁体的充磁方向之间的夹角依次为：A1＝B/2，A2＝180°-B/2，A3＝180°+B/2，A4＝360°-B/2。该发明的不足之处是，推力脉动较大。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的永磁直线电机推力脉动较大的不足，提供了一种在保持推力密度不变的前提下，可有效抑制推力脉动的推力脉动低的永磁直线电机。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种推力脉动低的永磁直线电机，包括长条形次级、下端开口的壳体、位于壳体内及次级上方并可沿次级的长度方向移动的初级；初级与壳体之间真空密封连接，设于支撑架上的初级下表面和次级上表面之间设有间隙；初级由若干个硅钢片前后依次竖向叠压排列构成，每个硅钢片下部均设有呈分数槽结构的直齿，相邻直齿之间构成直槽，每个直齿下边缘左右侧均设有极靴，从左至右排列的各个奇数直齿或各个偶数直齿上均设有线圈；所述次级包括条形板状的磁轭、设于磁轭上表面上并呈2行n列矩阵排列的条形永磁体；同行永磁体中相邻的永磁体的同向端的极性互异，前后两行永磁体的相对永磁体的相近端极性相同；从左至右的每6个线圈为一个单元绕组，每个单元绕组中的线圈按照排列顺序划分为3对，3对线圈分别与三相电源的3相相对应，各个单元绕组中的同相的线圈串联或并联后构成分数槽绕组，分数槽绕组与三相电源电连接；

每个硅钢片的左下端均设有左附加齿，每个硅钢片的右下端均设有右附加齿，左附加齿的左下端设有向左下端弧形拱起的左不等边倒角，右附加齿的右下端设有向右下端弧形拱起的右不等边倒角。

每个单元绕组中的3对线圈分别与三相电源的3相相对应，线圈的相位是根据其所在的直齿的位置确定的。极靴的设置，使缠绕在直齿上的线圈不会脱落。

具有呈分数槽结构的直齿铁芯片能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势；能有效地削弱谐波电势的幅值，改善电动势的波形；减小了因气隙磁导变化引起的每极磁通的脉振幅值，减少了磁极表面的脉振损耗。

本实用新型的各个线圈在直齿上是间隔设置的，并且从左至右的6个线圈为一个单元绕组，每个单元绕组按照排列顺序划分为3对，每单元绕组中的同相的线圈串联或并联后构成分数槽绕组，分数槽绕组与三相电源电连接。

通常的永磁直线电机存在初级不能与次级准确定位，定位所花费的时间长，初级低速移动时存在微小蠕动的问题。