低推力脈動的永磁直線電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁直線電機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種在保持推力密度不變的前提下，可有效抑制推力脈動的低推力脈動的永磁直線電機。
【背景技術(shù)】
[0002]直線電機是近期發(fā)展起來的一種新型直接驅(qū)動技術(shù)，由于直線電機具有零傳動鏈、無接觸、無反向間隙、高剛度、響應(yīng)快速等突出優(yōu)勢，直線電機正逐步取代伺服電機與滾珠絲杠等間接伺服機構(gòu)，成為高速、精密高端裝備的核心功能部件。由于直線電機的特殊結(jié)構(gòu)，使得其磁路不再像永磁同步電機那樣連續(xù)、閉合，存在邊端效應(yīng)；而由于鐵芯開槽使得磁路不再均勻，導(dǎo)致不同位置初級與次級的合成力的大小和方向不斷變化，即齒槽效應(yīng)，兩者均表現(xiàn)為直線電機的推力脈動或磁阻力，推力的不均勻?qū)Φ退龠\行和快速精密定位的運動系統(tǒng)有不利影響，因此有效抑制端部效應(yīng)與齒槽效應(yīng)而不削弱推力密度是永磁同步直線電機的重要研宄方向。
[0003]通常的永磁直線電機最常用的是斜槽或斜極，如果斜槽或斜極的角度足夠大，可最大限度地削弱推力脈動，與此同時有效推力也將顯著削弱，從而影響推力密度；并且斜槽或斜極的設(shè)置，也增加了制造的難度。還有采用異性永磁體如菱形永磁體、端部設(shè)置不等高附加齒、或者端部單獨設(shè)置附加斜齒等，雖然可減小對有效推力的影響，但是推力脈動依然較大，不能完全滿足高速、精密運動系統(tǒng)的要求。
[0004]中國專利授權(quán)公開號:CN101789675A，授權(quán)公開日2010年7月28日，公開了一種圓筒形永磁直線電機的次級，所述次級為軸對稱結(jié)構(gòu)，由多個鐵芯、外套筒、內(nèi)套筒或圓柱和多個永磁體組成，所述外套筒和內(nèi)套筒或圓柱均由非導(dǎo)磁材料制成，鐵芯和永磁體均為圓環(huán)狀，多個鐵芯和多個永磁體都固定在外套筒和內(nèi)套筒或圓柱之間，并且多個鐵芯和多個永磁體相間緊密排列，在次級徑向截面上，每相鄰的兩個永磁體組成正V字形或者倒V字形，并且相鄰的兩個永磁體之間夾角為B，所述夾角B的取值范圍是(0°，180° )，連續(xù)相鄰的4個永磁體組成W形，所述連續(xù)相鄰的4個永磁體及其中間的鐵芯組成一對磁極，內(nèi)套筒或圓柱的中心軸線與每對磁極中的4個永磁體的充磁方向之間的夾角依次為:A1 =B/2，A2= 180° -B/2, A3 = 180° +B/2，A4 = 360° _B/2。該發(fā)明的不足之處是，推力脈動較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的永磁直線電機推力脈動較大的不足，提供了一種在保持推力密度不變的前提下，可有效抑制推力脈動的低推力脈動的永磁直線電機。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種低推力脈動的永磁直線電機，包括長條形次級和設(shè)于次級上方并可沿次級的長度方向移動的初級；設(shè)于支撐架上的初級下表面和次級上表面之間設(shè)有間隙，初級由若干個鐵芯片前后依次豎向疊壓排列構(gòu)成，每個鐵芯片下部均設(shè)有呈分數(shù)槽結(jié)構(gòu)的直齒，相鄰直齒之間構(gòu)成直槽，從左至右排列的各個奇數(shù)直齒或各個偶數(shù)直齒上均設(shè)有線圈；所述次級包括長條形磁軛、設(shè)于磁軛上表面上的前后兩行間隔排列的條形永磁體；同行永磁體中相鄰的永磁體間隔排列，同行永磁體中相鄰的永磁體的同向端的極性互異，前后兩行永磁體的相對永磁體的相近端極性相同；從左至右的每6個線圈為一個單元繞組，每個單元繞組中的線圈按照排列順序劃分為3對，3對線圈分別與三相電源的3相相對應(yīng)，各個單元繞組中的同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)后構(gòu)成分數(shù)槽繞組，分數(shù)槽繞組與三相電源電連接；
[0008]每個鐵芯片的左下端均設(shè)有左附加齒，每個鐵芯片的右下端均設(shè)有右附加齒，左附加齒的左下端和右附加齒的右下端均設(shè)有不等邊倒角；所述初級位于下端開口的長方形殼體內(nèi)，初級與殼體之間通過環(huán)氧樹脂真空封裝。
[0009]每個單元繞組中的3對線圈分別與三相電源的3相相對應(yīng)，線圈的相位是根據(jù)其所在直齒的位置確定的。
[0010]具有呈分數(shù)槽結(jié)構(gòu)的直齒鐵芯片能削弱磁極磁場非正弦分布所產(chǎn)生的高次諧波電勢；能有效地削弱諧波電勢的幅值，改善電動勢的波形；減小了因氣隙磁導(dǎo)變化引起的每極磁通的脈振幅值，減少了磁極表面的脈振損耗。
[0011 ] 本發(fā)明的各個線圈在直齒上是間隔設(shè)置的，并且從左至右的6個線圈為一個單元繞組，每個單元繞組按照排列順序劃分為3對，每單元繞組中的同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)后構(gòu)成分數(shù)槽繞組，分數(shù)槽繞組與三相電源電連接。
[0012]通常的永磁直線電機存在初級不能與次級準確定位，定位所花費的時間長，初級低速移動時存在微小蠕動的問題。
[0013]本發(fā)明的初級采用分數(shù)槽鐵芯片，并且各個線圈在直齒上是間隔設(shè)置的，每個鐵芯片的兩端分別設(shè)有左附加齒、右附加齒，左附加齒、右附加齒上均設(shè)有不等邊倒角，可調(diào)節(jié)諧波磁導(dǎo)的幅值和相位，使各個鐵芯片的端部力和齒槽力大部分抵消，從而有效抑制推力脈動，減少了定位所花費的時間，初級低速移動時不會婦動，初級與次級可準確定位。
[0014]作為優(yōu)選，左附加齒和右附加齒的寬度均為ε，不等邊倒角的長邊α為ε的35%至45%，不等邊倒角的短邊δ為長邊α的50%至60%。
[0015]不等邊倒角的長邊α和短邊δ的長度的限定，可進一步抑制端部效應(yīng)引起的推力脈動。
[0016]作為優(yōu)選，所述ε為相鄰直齒的齒距T的70%至80%，ε長度的限定可進一步有效抑制端部效應(yīng)引起的推力脈動。
[0017]作為優(yōu)選，所述永磁體均呈長方體狀，同行永磁體的長邊相鄰，每個永磁體的寬度β均為相鄰永磁體的極距τ的82%至90%。
[0018]每個永磁體的寬度β的限定，顯著改善由于鐵芯開槽引起的齒槽力。
[0019]作為優(yōu)選，所述殼體的上板體、左側(cè)板和右側(cè)板上均設(shè)有若干個螺釘孔。
[0020]作為優(yōu)選，每個永磁體的下表面與磁軛上表面粘貼連接。
[0021]作為優(yōu)選，鐵芯片的極槽配合為12Ζ/11Ρ。
[0022]因此，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023](I)通過設(shè)置附加齒和附加齒上的不等邊倒角，抑制端部效應(yīng)引起的磁阻力；
[0024](2)調(diào)節(jié)永磁體的極弧系數(shù)(β和τ的比值)抑制鐵芯開槽引起的齒槽力；
[0025](3)通過抑制端部磁阻力和齒槽力有效抑制了直線電機推力脈動。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明去掉殼體后的一種主視圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的一種推力脈動對比圖。
[0029]圖中:次級1、初級2、鐵芯片3、直齒4、直槽5、磁軛6、永磁體7、左附加齒8、右附加齒9、不等邊倒角10、殼體11、上板體12、左側(cè)板13、右側(cè)板14、螺釘孔15、電纜接頭16。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述。
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