[发明专利]一种U型结构聚磁式永磁电机

说明书

本发明公开一种U型结构聚磁式永磁电机，主要结构包括动子和定子两个部件，可以为直线电机或旋转电机。本发明的主要特点在于，定子(动子)为U型结构，动子(定子)嵌入于U型定子(动子)内部，并与U型定子(动子)保持一定气隙。动子与定子上具有多个按照特性安装方式所安装的永磁体，具有强聚磁效应，显著增大主磁路磁场工作点，并且降低了漏磁系数，进而在更小的体积重量下获取更大的推力密度，同时具备更低廉的成本和更简单的装配方式。另外，通过节省U型定子(动子)上的永磁体用量，可以将本发明简化为成本更低廉，装配更简单，更适用于长行程场合的定子(动子)无磁轨电机结构。

技术领域

本发明涉及的是永磁电机技术领域，具体涉及一种U型结构聚磁式永磁电机。

背景技术

近些年来，随着智能机器人、高端机床、3C行业、激光切割、液晶面板、锂电行业的快速发展，对于高速度、高精度、以及长行程直线行进的应用场合，基于丝杆或皮带传动的滑动型直线运动系统，已经难以满足实际应用需求。直线电机可以再基于传统旋转电机工作原理的基础上，直接产生直线运动，适合长行程，高精度，高动态响应，高寿命等工况，近年来越发受到市场的青睐。

目前直线电机主流方案通常采用永磁直线电机。传统永磁直线电机的工作原理为在定子上放置永磁体，在动子上放置线圈绕组，当采用变频器或驱动器为线圈绕组通入三相或多相交流电，从而产生推力。目前所有厂商生产的永磁直线电机大部分存在以下五个缺陷：

(1) 功率密度受限：现有直线电机普遍采用定子永磁体表贴式结构，功率密度已难以进一步提高；

(2) 价格极其昂贵：定子上铺满N-S交替的永磁体，因为永磁体的主要成分铷铁硼或钐钴，均为稀土材料，成本高昂且稀缺，在定子上铺满稀土永磁体，应用于长行程场合时价格及其昂贵；

(3)安装运输附加成本高：永磁体会在周围产生强大的磁场，在定子的制作过程中需要做特殊的隔磁防护罩，进一步增加成本；

(4)电机寿命短：定子上的强磁场在电机运行时，会吸引铁屑，灰尘进电机，影响电机寿命。虽然一些厂家会在防尘上采用手段，如采用屏蔽罩、风琴罩等防尘措施，但此举无疑会增加电机成本；

(5)产生电磁干扰：定子上的永磁体会在周围产生强力磁场，会干扰周围电子元器件的正常运行，导致在3C行业的精密检测领域应用受限；

(6)安全隐患大：强力永磁体在电机的搬运，安装和使用过程中，若操作不当，会导致工人受伤。

为解决上述问题，专利202110550150.X报道了一种聚磁式直驱永磁电机，该类电机具有更大的功率密度大，可以产生高于传统表贴式永磁直线电机的推力。为了进一步提升功率密度，降低成本，减小体积重量，本发明设计了一种U型结构聚磁式永磁电机。

发明内容