[发明专利]电动机磁性组合

说明书

用于与电动机的驱动线圈相互作用的磁体装置(100)包括第一驱动磁体(110)，第二驱动磁体(120)，以及补偿磁体(130)，其配置于面向线圈的该磁体装置(100)的一侧(103)及面脱机圈的磁体装置(100)的一侧(104)。补偿磁体(130)配置于第一驱动磁体(110)与第二驱动磁体(120)之间。第一驱动磁体(110)具有第一截面区域(112)，第二驱动磁体(120)具有第二截面区域(122)，且补偿磁体(130)具有第三截面区域(132)。面向线圈的第一截面区域(112)的宽度(113)与面向线圈的第二截面区域(122)的宽度(123)分别大于面向线圈的第三截面区域(132)的宽度(133)。面脱机圈的第三截面区域(132)的宽度(134)是大于面向线圈的第三截面区域(132)的宽度(133)，且第三截面区域(132)底切面脱机圈的一侧(104)上的第一与第二截面区域(112，122)。

技术领域

本发明与电动机的磁性装置有关，与电动机的动子(mover)有关，以及与电动机有关。

背景技术

电动机特别是使用于自动化技术中作为伺服马达、步进马达、或线性驱动。电动机可被配置作为旋转马达或线性马达。在旋转马达的情形中，旋转的动子或转子是通过与固定的定子的电磁相互作用而受驱动。在线性马达的情形中，用于驱动所需要的电磁相互作用是发生在定子和可沿着路径移动的动子之间。

在永久激励型的电动机的情形中，驱动力是由马达的驱动磁体和驱动线圈(其间电流流过)之间的电磁相互作用所产生。依马达的建构类型而定，马达的定子包括驱动线圈、而动子包括驱动磁体，或者是定子包括驱动磁体、而动子包括驱动线圈。

作为驱动磁体，通常在由多个驱动磁体所组成的磁体装置中使用永久磁体。在此，磁体装置的相邻驱动磁体具有相反的磁化，使得交变的磁场会沿着磁体装置而生成。驱动线圈通常缠绕在具有高磁导率且可增加磁通量密度的材料(通常为铁)的极齿上。

在具有永久励磁的电动机的情况下，会产生由驱动磁体与极齿的磁性相互作用引起的破坏性齿槽效应转矩，特別是齿槽效应转矩。齿槽效应转矩尤其可以通过驱动磁体和极齿的几何形状的适配来降低，特別是通过驱动磁体和极齿的数量和尺寸的适当适配，以及通过驱动磁体的极覆盖因子的适当适配。

在设计电动机时，不仅要尝试实现齿槽效应转矩的降低，还要实现将力导入动子尽可能大且尽可能均匀地、可能最高的动力性、以及尽可能高的功率密度。可以施加在电动机的动子上的驱动力通常受到驱动磁体在驱动线圈位置处所能产生的最大磁场强度的限制。

为了增加驱动磁体在驱动线圈位置处的磁场强度，通常在磁体装置的移开驱动线圈的一侧上配置有由铁磁性材料所组成的返回板。借助于返回板，可增进其线圈移开侧上驱动磁体的磁场线的返回，并且可增加面向线圈侧上的通量密度。文献DE 10 2011 075445A1中特別是描述了一种具有返回板的磁体装置。在驱动磁体被配置在可移动动子上的电动机的情况下，返回板增加了马达的转动矢量，这对其动力学产生不利影响。

在驱动线圈处产生的磁场也可以通过被配置作为海尔贝克(Halbach)装置的磁体装置中配置驱动磁体而增加。在海尔贝克装置的情况下，在每种情况下相反极性的两个驱动磁体之间配置补偿磁体，该补偿磁体的磁场增强了磁体装置的面对线圈侧上的驱动磁体的磁场，并且补偿了所述磁体装置的线圈移开侧上的所述磁场。文献US 8 863 669 B2描述了在电动线性马达中被配置成海尔贝克装置的磁体装置的使用。这种磁体装置的缺点为在此产生了高的齿槽效应转矩。

文献US 7 538 469 B2已经公开了一种电动线性马达，其具有被配置作为改良型海尔贝克装置的磁体装置。在改良型海尔贝克装置的情况中，在每种情况下磁体装置的补偿磁体具有驱动磁体一半的宽度。这减少了齿槽效应转矩，但是导致仅线圈移开侧的磁场的不完全补偿。因此，文献US 7 538 469 B2中描述的磁体装置包括返回板，以便减小从线圈移开侧上的磁体装置出现的磁场的磁阻。

发明内容