CN109167446A - 大推力直线电机 - Google Patents

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谢志明
李金冬
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Abstract

本申请涉及一种大推力直线电机，属于直线电机技术领域，大推力直线电机包括：至少三个定子轭和中枢铁芯，至少三个定子轭包括两个相互平行的定子轭和与两个相互平行的定子轭垂直连接的至少一个定子轭；每个定子轭与中枢铁芯相对的一面设置有至少两个N极和S极交替排列的永磁体；中枢铁芯的至少三个面包括与定子轭相对设置的齿部，齿部上设置有绕组；中枢铁芯每个面上的绕组对应一套控制开关，控制开关闭合的套数与中枢铁芯的运动速度呈负相关关系；至少三个定子轭与中枢铁芯之间具有气隙；可以解决凸极双边结构提供的推力较小的技术问题；可以增加直线电机中动定子耦合区域，从而提高直线电机的推力。

Description

大推力直线电机
技术领域
本发明涉及一种大推力直线电机，属于直线电机技术领域。
背景技术
直线电机已经广泛应用于直线电机地铁、磁悬浮列车、直线电机加工中心、自动化流水线、直驱电梯等多个应用领域和场合。
现有的永磁直线电机结构包括凸极双边结构，该结构包括两个相互平行的定子轭和中枢铁芯。每个定子轭上设置有北(N，north)极、南(south，S)极交替排列的永磁体；中枢铁芯与所述定子轭相对设置的面包括齿部，齿部上设置有绕组，定子轭与中枢铁芯之间具有气隙。
然而，该凸极双边结构只有两个边提供推力，导致直线电机的推力的较小的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大推力直线电机的技术方案。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：所述大推力直线电机包括：至少三个定子轭和中枢铁芯，
所述至少三个定子轭包括两个相互平行的定子轭和与所述两个相互平行的定子轭垂直连接的至少一个定子轭；
每个定子轭与所述中枢铁芯相对的一面设置有至少两个N极和S极交替排列的永磁体；
所述中枢铁芯的至少三个面包括与所述定子轭相对设置的齿部，所述齿部上设置有绕组；所述中枢铁芯每个面上的绕组对应一套控制开关，所述控制开关闭合的套数与所述中枢铁芯的运动速度呈负相关关系。
所述至少三个定子轭与所述中枢铁芯之间具有气隙。
可选地，所述绕组采用节距为1的8极6槽或者其它集中绕组的分数槽绕组方案缠绕在所述齿部上。
可选地，每套控制开关包括每个面上的绕组中每个相位的绕组对应的开关。
可选地，每个面上的绕组包括三个相位的绕组，所述三个相位的绕组对应的开关采用星型或三角型方式连接。
可选地，所述控制开关的套数为3套，3套控制开关的工作方式如下：
在所述中枢铁芯在第一速度范围内大推力运动时，所述3套控制开关全部闭合；
在所述中枢铁芯在第二速度范围内运动时，所述3套控制开关中的任意两套控制开关闭合；所述第二速度范围的最小值大于或等于所述第一速度范围的最大值；
在所述中枢铁芯在第三速度范围内运动时，所述3套控制开关中的任意一套控制开关闭合；所述第三速度范围的最小值大于或等于所述第二速度范围的最大值。
可选地，所述控制开关的控制方式采用单片机控制继电器的方式；或者，采用单片机控制三极管集电极的开关的方式。
可选地，所述两个相互平行的定子轭与所述至少一个定子轭垂直连接的方式为：采用榫卯结构，并通过螺纹加强固定连接。
本发明的有益效果在于：通过在直线电机中设置：至少三个定子轭，在中枢铁芯的至少三个面的齿部上设置绕组，且定子轭与齿部相对；可以解决凸极双边结构提供的推力较小的技术问题；可以增加直线电机中动定子耦合区域，从而提高直线电机的推力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的大推力直线电机的结构示意图；
图2是本申请一个实施例提供的中枢铁芯的结构示意图；
图3是本申请一个实施例提供的中枢铁芯每个面上的绕组的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本申请一个实施例提供的大推力直线电机的结构示意图，如图1所示，该大推力直线电机至少包括：至少三个定子轭1(图1中以三个定子轭为例进行说明，在其它实施例中，定子轭的数量也可以为4个)和中枢铁芯2。
至少三个定子轭1包括两个相互平行的定子轭1和与两个相互平行的定子轭1垂直连接的至少一个定子轭1。
可选地，两个相互平行的定子轭1与至少一个定子轭1垂直连接的方式为：采用榫卯结构，并通过螺纹加强固定连接。通过采用榫卯结构可以实现高强度、高精度的连接，通过采用螺纹加强连接可以实现高稳固性的连接。
每个定子轭1与中枢铁芯2相对的一面设置有至少两个N极和S极交替排列的永磁体3。
可选地，永磁体3在定子轭1上北(N，north)极、南(south，S)极交替排列。定子轭1为延中枢铁芯2运动方向设置的条状结构。
可选地，参考图2所示的中枢铁芯2，该中枢铁芯2的至少三个面包括与定子轭1相对设置的齿部21，该齿部上设置有绕组4。图2中以中枢铁芯2的三个面包括齿部21为例进行说明，在其它实施例中，中枢铁芯2的四个面可以均包括齿部21。中枢铁芯2还包括轭部22，齿部21设置在轭部22上。
可选地，轭部22可以为四棱柱、圆柱等形状，本实施例不对轭部22的形状作限定。
可选地，绕组4采用节距为1的8极6槽或者其它集中绕组的分数槽绕组方案缠绕在齿部21上。本实施例中，绕组4采用节距为1的8极6槽或者其它集中绕组的分数槽绕组方案可以实现较高的功率密度以及较小的端部效应。
中枢铁芯2每个面上的绕组4对应一套控制开关，控制开关闭合的套数与中枢铁芯的运动速度呈负相关关系。
其中，每套控制开关包括每个面上的绕组中每个相位的线圈对应的开关。
可选地，参考图3，中枢铁芯2每个面上的绕组包括三个相位的线圈(比如：图3中的A相、B相和C相)，三个相位的线圈对应的开关采用星型或三角型方式连接(图3中以星型连接方式为例进行说明)。控制开关的套数为3套(第一套为11、12、13，第二套为21、22、33，第三套为31、32、33)。3套控制开关的工作方式如下：
在中枢铁芯2在第一速度范围内大推力运动时，3套控制开关全部闭合，也即，11、12、13和21、22、23以及31、32、33全部闭合。
在中枢铁芯2在第二速度范围内运动时，3套控制开关中的任意两套控制开关闭合，比如：11、12、13和21、22、23闭合，或者，21、22、23和31、32、33闭合，或者，11、12、13和31、32、33闭合。第二速度范围的最小值大于或等于第一速度范围的最大值。
在中枢铁芯2在第三速度范围内运动时，3套控制开关中的任意一套控制开关闭合，比如：11、12、13闭合，或者，21、22、23闭合，或者，31、32、33闭合；第三速度范围的最小值大于或等于第二速度范围的最大值。
本实施例不对第一速度范围、第二速度范围和第三速度范围的取值作限定。
可选地，控制开关的控制方式采用单片机控制继电器的方式；或者，采用单片机控制三极管集电极的开关的方式。
本实施例中，至少三个定子轭1与中枢铁芯2之间具有气隙。
综上所述，本实施例提供的大推力直线电机，通过在直线电机中设置至少三个定子轭，在中枢铁芯的至少三个面的齿部上设置绕组，且定子轭与齿部相对；可以解决凸极双边结构提供的推力较小的技术问题；可以增加直线电机中动定子耦合区域，从而提高直线电机的推力。
另外，通过采用至少三套绕组，在直线电机提供大推力时，控制三套绕组同时工作，需要高速时，可以控制一套绕组工作，可以适用于不同的运行场景，扩大直线电机的应用范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种大推力直线电机，其特征在于，所述大推力直线电机包括：至少三个定子轭和中枢铁芯，
所述至少三个定子轭包括两个相互平行的定子轭和与所述两个相互平行的定子轭垂直连接的至少一个定子轭；
每个定子轭与所述中枢铁芯相对的一面设置有至少两个N极和S极交替排列的永磁体；
所述中枢铁芯的至少三个面包括与所述定子轭相对设置的齿部，所述齿部上设置有绕组；所述中枢铁芯每个面上的绕组对应一套控制开关，所述控制开关闭合的套数与所述中枢铁芯的运动速度呈负相关关系；
所述至少三个定子轭与所述中枢铁芯之间具有气隙。
2.根据权利要求1所述的大推力直线电机，其特征在于，所述绕组采用节距为1的8极6槽或者其它集中绕组的分数槽绕组方案缠绕在所述齿部上。
3.根据权利要求1所述的大推力直线电机，其特征在于，每套控制开关包括每个面上的绕组中每个相位的绕组对应的开关。
4.根据权利要求3所述的大推力直线电机，其特征在于，每个面上的绕组包括三个相位的绕组，所述三个相位的绕组对应的开关采用星型或三角型方式连接。
5.根据权利要求1所述的大推力直线电机，其特征在于，所述控制开关的套数为3套，3套控制开关的工作方式如下：
在所述中枢铁芯在第一速度范围内大推力运动时，所述3套控制开关全部闭合；
在所述中枢铁芯在第二速度范围内运动时，所述3套控制开关中的任意两套控制开关闭合；所述第二速度范围的最小值大于或等于所述第一速度范围的最大值；
在所述中枢铁芯在第三速度范围内运动时，所述3套控制开关中的任意一套控制开关闭合；所述第三速度范围的最小值大于或等于所述第二速度范围的最大值。
6.根据权利要求1所述的大推力直线电机，其特征在于，所述控制开关的控制方式采用单片机控制继电器的方式；或者，采用单片机控制三极管集电极的开关的方式。
7.根据权利要求1至6任一所述的大推力直线电机，其特征在于，所述两个相互平行的定子轭与所述至少一个定子轭垂直连接的方式为：采用榫卯结构，并通过螺纹加强固定连接。
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