一種不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于同步電機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機。
【背景技術(shù)】
[0002]圓筒型永磁直線同步電機兼具永磁電機和直線電機的優(yōu)勢，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，不需要中間連動部分，不受離心力影響，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、高速高精度、高效率、大推力、導(dǎo)向方便等顯著優(yōu)點，在半導(dǎo)體加工、食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。圓筒型永磁直線同步電機典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0003]圓筒型永磁直線同步電機的工作原理如下所述:當電樞繞組通入交流電時，便在氣隙中產(chǎn)生電樞磁場。同時，磁極永磁體產(chǎn)生勵磁磁場。所述電樞磁場與永磁體勵磁磁場合成構(gòu)成氣隙磁場。起動時拖動磁極或電樞，電樞行波磁場和永磁體勵磁磁場相對靜止，從而電樞繞組中的電流在所述氣隙磁場的作用下產(chǎn)生電磁推力。如果電樞固定，則磁極在推力作用下牽入同步做直線運動；反之，則電樞牽入同步做直線運動。
[0004]圓筒型永磁直線同步電機推廣應(yīng)用的制約在于成本，因為不管是采用長電樞結(jié)構(gòu)，還是長磁極結(jié)構(gòu)，整體成本都很高。為了降低成本，現(xiàn)有辦法是采用圓筒型開關(guān)磁鏈永磁直線同步電機，把永磁體放置在電樞上，其永磁體用量較小，電樞長度也不長，成本大大降低，但也帶來新的問題:一方面是永磁體被線圈包圍，散熱條件太差；另一方面槽面積與永磁體互相制約，推力密度受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機，既能夠使永磁體與電樞相互獨立，又能降低永磁體的用量及電樞的長度。
[0006]一種不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機，包括短定子和長動子；
[0007]所述的短定子采用不對稱結(jié)構(gòu)的內(nèi)外雙定子，內(nèi)定子為圓筒型的磁極，外定子為圓筒型的電樞，且兩者與長動子之間均保持一定氣隙；
[0008]所述的電樞為齒狀結(jié)構(gòu)包括電樞鐵芯以及套設(shè)于電樞齒上的電樞繞組，所述的磁極為徑向充磁結(jié)構(gòu)或軸向充磁結(jié)構(gòu)；
[0009]所述的電樞采用半閉口槽或采用開口槽，且電樞齒朝向長動子；若電樞采用半閉口槽，則電樞齒部帶齒尖；若電樞采用開口槽，則電樞齒部不帶齒尖；
[0010]所述的電樞鐵芯由多個鐵芯單元沿軸向拼接組成，所述的鐵芯單元采用軟磁復(fù)合材料一次沖壓成形或采用T型硅鋼沖片沿徑向疊壓而成；若鐵芯單元采用T型硅鋼沖片，則其在圓周方向至少分成4段；
[0011]若磁極為軸向充磁結(jié)構(gòu)，則其由若干塊磁極鐵芯和永磁體呈交替排列組成，所述永磁體的充磁方向為軸向，即與長動子的運動方向一致；
[0012]若磁極為徑向充磁結(jié)構(gòu)，則其由一圓筒型的磁極鐵芯以及若干塊貼附于磁極鐵芯上且朝向長動子緊密排列的永磁體組成，所述永磁體的充磁方向為徑向，即與長動子的運動方向垂直；
[0013]所述的長動子由多個圓環(huán)型的調(diào)磁鐵塊按均勻間隔沿軸向排列組成，且調(diào)磁鐵塊個數(shù)N和電樞齒數(shù)M滿足如下關(guān)系:N = kM±l或N = kM±2，k為大于O的自然數(shù)。
[0014]所述的永磁體個數(shù)為電樞齒數(shù)M的整數(shù)倍或電樞齒數(shù)M為永磁體個數(shù)的整數(shù)倍；若兩者個數(shù)相同，則每個永磁體的中心線與對應(yīng)電樞槽的中心線對齊。
[0015]所述的永磁體均為N極和S極交替排列。
[0016]所述的長動子采用分離結(jié)構(gòu)即相鄰兩個調(diào)磁鐵塊間注入液態(tài)非導(dǎo)磁材料填充后固化或插入非導(dǎo)磁材料環(huán)作為間隔，再通過長螺栓實現(xiàn)固定。
[0017]優(yōu)選液態(tài)非導(dǎo)磁材料填充后固化，可提高加工精度與動子的強度。
[0018]所述的電樞繞組采用餅式繞組，每個電樞槽的線圈數(shù)為I?2個。
[0019]所述的短定子固定于工作平臺上；其中，外定子通過固定支架安裝于工作平臺上；內(nèi)定子被貫穿于一長軸上，長軸兩端固定于工作平臺上。
[0020]本發(fā)明電機的短定子為雙定子不對稱結(jié)構(gòu)，一邊是電樞，另一邊是磁極，兩者分別固定于工作平臺上，兩者相對靜止又相互獨立，分別處于動子的不同邊，長動子處于兩個短定子之間，既實現(xiàn)了磁通切換式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，也有效避免了磁極散熱困難、磁路與電路相互競爭的缺點；故本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益技術(shù)效果如下:
[0021](I)本發(fā)明不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機把電樞與磁極分別作為短定子中的一個定子，從而不僅大大減小了永磁體的用量，而且不影響永磁體的散熱條件，適用于工業(yè)、民用、醫(yī)藥等需要低成本直線運動的應(yīng)用場合，如半導(dǎo)體加工、食品加工等。
[0022](2)本發(fā)明長動子僅由調(diào)磁鐵塊組成，成本低，易于實現(xiàn)模塊化。
[0023](3)本發(fā)明不對稱雙定子中的電樞與磁極結(jié)構(gòu)與普通圓筒型永磁直線電機相同，加工方便，成本低。
【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有圓筒型永磁直線同步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明電機的第一種實施結(jié)構(gòu)整體示意圖。
[0026]圖3為硅鋼沖片結(jié)構(gòu)的電樞示意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明電機的第二種實施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為本發(fā)明電機的第三種實施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明電機的第四種實施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖7為本發(fā)明電機的第五種實施結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0032]實施例一:
[0033]如圖2所示，本實施例的不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機整體示意圖，短定子的磁極部分安裝于內(nèi)部的一根長軸3上，通過兩端的螺栓223固定，長軸兩端由支架固定于工作平臺4 ;長動子調(diào)磁鐵塊之間填充液體非導(dǎo)磁材料后固化后分隔，或直接由非導(dǎo)磁環(huán)分隔，調(diào)磁鐵塊中開孔，通過長螺栓14固定，然后在長動子I兩端安裝滑動軸承13，與短定子磁極部分22保持氣隙不變；短定子的電樞部分通過支架213直接固定于工作平臺4，與長動子I之間保持氣隙不變。
[0034]不對稱雙定子圓筒型永磁直線電機采用徑向充磁式結(jié)構(gòu)，包括長動子I與短定子2，短動子2包括外定子電樞21、內(nèi)定子磁極22，外定子電樞21包括電樞鐵芯211和電樞繞組212，內(nèi)定子磁極22中永磁體221貼在磁極鐵芯222上，每個電樞齒下放置兩塊永磁體，緊密排列，極性相反，充磁方向垂直于運動方向，相鄰永磁體充磁方向相反，永磁體中線與電樞槽中線一致，長動子調(diào)磁鐵塊數(shù)與短定子電樞齒數(shù)相差I(lǐng)。
[0035]電樞鐵芯211可采用硅鋼片材料，由T型沖片徑向疊壓而成，在圓筒方面分成4段或多段，組成一個電樞鐵芯單元，槽形為半閉口槽時T型沖片帶齒尖，在開口槽時沖片不帶齒尖；也可以采用軟磁SMC材料，電樞鐵芯單元則一次沖壓成形，電樞鐵芯單元與電樞繞組交替在軸向緊密排列，組成電樞。圖3顯示了硅鋼片材料時的電樞21，一個電樞鐵芯單元以及