專利名稱：基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種定位直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的平面定位系統(tǒng)是通過傳動機(jī)把旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，因為傳動機(jī)的齒輪、滾珠絲杠會有摩擦損耗、滾珠運動不確定等問題，所以很難進(jìn)行高精度的定位。還有機(jī)械摩擦造成的粉塵、潤滑等問題需要技術(shù)人員另外設(shè)置一個精準(zhǔn)工作臺來進(jìn)行微小移動校正，十分繁雜。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動的機(jī)械能，中間不需要經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換傳動裝置。這種“零傳動”使得直線電機(jī)有很多傳統(tǒng)電機(jī)不具有的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、無接觸無磨損、噪聲低、精度高、反應(yīng)快等。近年來，直線電機(jī)受到了廣泛的關(guān)注，在各個行業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，如物流系統(tǒng)中的應(yīng)用，在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，在IT行業(yè)中的應(yīng)用，在交通與民用方面的應(yīng)用以及在軍事上的應(yīng)用。目前已經(jīng)研發(fā)出的可以精確定位的直線電機(jī)，可以直接承受負(fù)載，做直線運動。它是一種類似于微量進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)，通過一連串電脈沖來決定電機(jī)運動件的位置，又很類似于永磁同步電機(jī)。直線電機(jī)主要由一個固定的臺板和運動的活塞組成。臺板是一根很長的鋼桿，在上面等距離蝕刻有橫向槽；最簡單的活塞是由一個永久磁鐵和兩個電磁鐵構(gòu)成，兩個電磁鐵由同一電磁線圈控制，每個電磁鐵的兩極都與臺板上表面靠近?；钊汕蜉S承導(dǎo)向在磁場力作用下，在臺板上方來回運動。直線電機(jī)可以有一維和兩維兩種。這種電機(jī)定位方法的缺點是必須采用定轉(zhuǎn)子斜槽結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的分布繞組等措施才能得到較理想正弦分布磁場，以及磁場磁通利用率不高。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種具有理想正弦分布磁場，結(jié)構(gòu)簡單，摩擦損耗小的基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)。技術(shù)方案基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)，包括底板和平板滑車，所述底板上設(shè)置有兩條平行的輪軌，所述平板滑車的車輪放置在輪軌中，使平板滑車能沿輪軌水平運動；所述底板上設(shè)置有與其平行并位于兩條輪軌之間的定子，所述定子包括纏繞有絕緣膠帶的定子芯，所述定子芯的絕緣膠帶外設(shè)置有繞組，定子通過支柱固定在底板上；所述平板滑車上設(shè)置有海爾貝克永磁陣列，所述海爾貝克永磁陣列沿與輪軌平行方向排列；海爾貝克永磁陣列和定子之間設(shè)有氣隙。本實用新型中，所述繞組為三相繞組。本實用新型中海爾貝克永磁陣列(即Halbach永磁體)的磁場也存在磁極的空間變化，這種磁極變化是沿著平面方向展開的，使磁場沿空間按正弦分布。本實用新型利用三相繞組通電后產(chǎn)生的磁場與海爾貝克永磁陣列的磁場相互作用，產(chǎn)生水平方向和垂直方向上的力，使得動子可以通過車輪和輪軌在底板上沿水平方向運動，并經(jīng)過三相繞組電流反饋實現(xiàn)精確定位。有益效果本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點1) Halbach永磁陣列將永磁體按照一定的順序排列，大大減弱電機(jī)的齒槽效應(yīng)力矩，能得到較理想正弦分布磁場，不用再采用定轉(zhuǎn)子斜槽結(jié)構(gòu)和分布繞組措施，結(jié)構(gòu)簡單， 制作方便，成本低。2) Halbach永磁陣列磁場分布一側(cè)磁場很強(qiáng)，另一側(cè)磁場很弱，類似于“磁單極子”。在這種情況下，可以大大提高電機(jī)氣隙磁場密度。一方面可以大大減少電機(jī)漏磁現(xiàn)象， 減少電機(jī)對外部的磁干擾；另一方面減少軛部鐵芯的質(zhì)量，進(jìn)一步降低成本，提高電機(jī)動態(tài)特性。還可以提高電機(jī)效率，降低電機(jī)的電磁力脈動，且容易冷卻等。3) Halbach陣列可以在一側(cè)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，使得動子基體可以采用高強(qiáng)度低密度的鋁合金材料，則使得動子質(zhì)量輕，反應(yīng)快。4)直線電機(jī)直接驅(qū)動沒有機(jī)械噪音，沒有附加的傳動誤差和絲杠等的附加質(zhì)量， 可以獲得更大的加速度和更快的響應(yīng)速度，在產(chǎn)生單邊力的同時還產(chǎn)生垂直力，可用作二自由度執(zhí)行器。

圖1是本實用新型正面結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實用新型側(cè)面結(jié)構(gòu)圖。圖中有平板滑車1，海爾貝克永磁陣列2，定子芯4，定子繞組5，底板7，車輪8，輪軌9，氣隙10。
具體實施方式
一種基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)，包括底板7和平板滑車1，所述底板 7上設(shè)置有兩條平行的輪軌9，所述平板滑車1的車輪8放置在輪軌9中，使平板滑車1能沿輪軌9水平運動；所述底板7上設(shè)置有與其平行并位于兩條輪軌之間的定子，所述定子包括纏繞有絕緣膠帶的定子芯4，所述定子芯4的絕緣膠帶外設(shè)置有三相繞組，定子通過支柱 6固定在底板7上；所述平板滑車1上設(shè)置有海爾貝克永磁陣列，所述海爾貝克永磁陣列沿與輪軌9平行方向排列；海爾貝克永磁陣列2和定子之間設(shè)有氣隙10。本實用新型的三相繞組所繞的定子芯可以是鋁合金制成的。對于Halbach永磁陣列的加工，首先要清洗磁體、模具，在模具與磁列的接觸涂上脫模劑或貼上透明膠帶，以防磁體和模具粘在一起；再用螺釘連接模具頂部和底部，以加工槽中恰好能放入一塊磁體為標(biāo)準(zhǔn)；將磁體涂抹膠水，依次頂入加工槽，通過定位槽用頂針調(diào)整磁體位置，并敲打磁體使之與槽面緊密貼合，放好后擰緊螺釘；將模具放在一旁，待膠水完全凝固后取出磁列。對于動子基體的設(shè)計，為了能使動子平臺具有快速的響應(yīng)特性，可以通過使用蜂窩夾心板結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高諧振頻率。蜂窩夾心板具有高強(qiáng)度/質(zhì)量比、高剛度/質(zhì)量比、均勻的耐壓程度、 高抗變形能力的結(jié)構(gòu)特點，所以能在小質(zhì)量的情況下獲得最大抗變形能力。對于定子繞組結(jié)構(gòu)，采用鋁制定子芯，磁阻力較小，渦流也較??；采用無齒槽結(jié)構(gòu)，消除齒槽力；在定子芯上貼有一層絕緣膠帶可以防止繞組絕緣磨損后與定子芯短路。
權(quán)利要求1.一種基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)，其特征在于，該定位直線電機(jī)包括底板(7)和平板滑車(1)，所述底板(7)上設(shè)置有兩條平行的輪軌(9)，所述平板滑車(1)的車輪(8 )放置在輪軌(9 )中，使平板滑車(1)能沿輪軌(9 )水平運動；所述底板(7)上設(shè)置有與其平行并位于兩條輪軌之間的定子，所述定子包括纏繞有絕緣膠帶的定子芯(4)，所述定子芯(4)的絕緣膠帶外設(shè)置有繞組(5)，定子通過支柱(6)固定在底板(7)上；所述平板滑車(1)上設(shè)置有與定子平行的海爾貝克永磁陣列(2)，所述海爾貝克永磁陣列(2)沿與輪軌(9)平行方向排列；海爾貝克永磁陣列(2)和定子之間設(shè)有氣隙 (10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位直線電機(jī)，其特征在于，所述繞組(5)為三相繞組。
專利摘要基于海爾貝克永磁陣列的定位直線電機(jī)，包括底板和平板滑車，所述底板上設(shè)置有兩條平行的輪軌，所述平板滑車的車輪放置在輪軌中，使平板滑車能沿輪軌水平運動；所述底板上設(shè)置有與其平行并位于兩條輪軌之間的定子，所述定子包括纏繞有絕緣膠帶的定子芯，所述定子芯的絕緣膠帶外設(shè)置有三相繞組，定子通過支柱固定在底板上；所述平板滑車上設(shè)置有海爾貝克永磁陣列，所述海爾貝克永磁陣列沿與輪軌平行方向排列；海爾貝克永磁陣列和定子之間設(shè)有氣隙。本實用新型中采用海爾貝克永磁陣列，大大減弱電機(jī)的齒槽效應(yīng)力矩，能得到較理想正弦分布磁場，不用再采用定轉(zhuǎn)子斜槽結(jié)構(gòu)和分布繞組措施，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低。
文檔編號H02K41/02GK202085060SQ20112019056
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者周贛, 洪麗, 蔣浩, 黃學(xué)良 申請人:東南大學(xué)