[实用新型]一种直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种直线电机。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是由一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。其中由定子演变而来的一侧作为初级，由转子演变而来的一侧作为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。以直线感应电动机为例：当初级线圈绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的控制系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须在安全可靠的前提下满足技术与经济共同需求。

最早的直线电机通常为单边型直线同步电机，如图1所示，包括由永磁体11’和定子轭12’构成的定子1’和由动子轭21’和线圈绕组22’构成的动子2’，动子2’设于定子1’上方，相对定子1’进行直线运动，该种直线电机在运行过程中会产生巨大的单边磁拉力，给电机的制造和运行造成很大的困难，同时由于直线电机自身的边端效应和漏磁及其较大的气隙宽度，造成运行效率的低下和能量的损耗。

针对以上问题，之后出现了双边型直线电机，如图2所示，将永磁铁11’作为定子1’部分，将线圈绕组22’作为动子2’部分。但是采用这种结构的电机由于线圈绕组22’部分与电缆线之间有物理连接，在电机动子2’作往复运动时必将造成电缆线的损坏和漏电等问题，同时制约电机的行程，降低了电机系统运行的可靠性。同时，该直线电机采用传统方法排列永磁铁11’，形成的气隙磁密没有很好的正弦性，导致在电机的气隙中形成大量的高次谐波，从而降低电机的性能。此外，该直线电机使用硅钢片作为动子2’和定子1’的材料，硅钢片具有很好的导磁作用，然而硅钢片容易引起涡流效应和磁滞效应，而且过高的磁密会造成硅钢片的饱和现象，增加损耗和发热，加上硅钢片的材质重，降低了直线电机的工作效率。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上不足，提供了一种有效提高气隙磁密和输出推力，降低电机的重量和损耗，提高电机性能和工作效率的直线电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种直线电机，包括定子和动子，所述定子沿YZ平面的截面为U型结构，所述动子设于所述定子的U型结构内，所述定子和动子之间设有气隙；所述动子包括两组沿Y轴平行分布的磁铁阵列、设于两组所述磁铁阵列之间的动子轭和与所述动子轭连接的滑块，每组所述磁铁阵列由至少一个Halbach单元构成，所述滑块与定子滑动连接，所述动子轭采用非导磁材料制成。

进一步的，所述滑块设于所述动子轭的上下两侧。

进一步的，所述滑块通过内六角螺钉与动子轭固定连接。

进一步的，所述定子包括两组与所述U型结构的开口相对应的定子轭、连接两组所述定子轭的固定板、以及设于所述定子轭相对一侧的直线导轨，两组所述定子轭相对一侧均设有若干定子齿，所述定子齿之间设有线圈绕组，所述滑块与所述直线导轨滑动连接，所述气隙位于所述定子齿和磁铁阵列之间。

进一步的，所述线圈绕组通过槽楔与所述定子齿进行固定。

进一步的，所述线圈绕组与三相交流电连接。

进一步的，所述固定板、定子轭和定子齿由非导磁材料制成。

进一步的，所述非导磁材料为铝。

进一步的，每组所述磁铁阵列中Halbach单元的数量为一个。

进一步的，所述Halbach单元由三块永磁铁构成，所述三块永磁铁依次为第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁或依次为第三磁铁、第二磁铁和第一磁铁，所述第一磁铁和第三磁铁沿XY平面的截面为T型，且第一磁铁的磁化方向沿Y轴正向，第三磁铁的磁化方向沿Y轴负向，所述第二磁铁沿XY平面的截面为倒T型，且第二磁铁的磁化方向沿X轴负向，两组所述磁铁阵列中永磁铁的排列次序不同。