永磁同步直線電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種永磁同步直線電機。
【背景技術】
[0002]高速高精的直線運動，一般會用直線電機進行驅動，例如磁懸浮列車、物料輸送機、先進機床等等。1840年英國人惠斯頓發明了世界上第一臺直線電機，但由于理論與技術上的缺陷，直到20世紀中葉，直線電機才進入新的發展階段。
[0003]直線電機伺服系統是一種直接將電能轉換成直線運動的機械能的動力裝置，它沒有旋轉電機的中間轉換環節，能有效克服傳統轉換機構的體積大、精度低、效率低、響應慢、噪音大等諸多缺點。直線電機可以看作是旋轉電機沿著徑向刨開，并拉直展開。由定子演變而來的一側稱為初級，由轉子演變而來的一側稱為次級。考慮到實際情況，一般將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需要的行程范圍內初級與次級的之間能有效的進行耦合。對于直線電機，一般將運動的一級稱為動子，靜止的一級稱為定子。
[0004]對于很多種類的直線電機，僅在一邊安放初級，對于這樣的結構單邊式直線電機，最大的特點是在初級與初級之間存在一個很大的法向吸力，在剛次級時約為推力的10倍左右，這樣會導致單邊式直線電機的運行的不穩定。對于絕大多數直線電機懸浮力都是用的電磁鐵的斥力或者吸力:斥浮型的直線電機采用電磁圈相互感應產生斥力，同時會產生渦流效應，導致系統產生大量的熱量，需要冷卻裝置，由于懸浮力無法準確控制，導致運行不穩定，同時也會產生強磁場，對人體以及其他環境的影響尚不清楚，直線電機的加速運動時阻力大，并且需要在靜止和加速時提供輔助懸浮力，需要加入輔助電流補償線路，。吸浮型的直線電機采用U型結構，懸浮高度非常小，對軌道的加工精度和裝修工作要求高，動子必須有帶有勵磁電源，導致運行動子的質量大而且不方便。

【發明內容】

[0005]為了克服現有直線電機存在的上述缺陷，本實用新型提供一種能夠有效避免電機的發熱，運行穩定，對軌道的質量要求低以及能夠準確控制電機動子的永磁同步直線電機。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:
[0007]永磁同步直線電機，其特征在于:包括動子和若干對稱式布置在動子兩側的定子導軌，若干所述的定子導軌構成動子運動的運動軌道；所述的動子的底部兩側分別對稱布置有三組陣列式永磁體，所述的定子導軌具有U字形結構，并且兩側所述的定子導軌的U字形結構的開口端相對；所述的U字形結構的開口端的上、下位置均固定安裝有結構相同的牽引力線圈，所述的U字形結構的底部的內側固定安裝有懸浮力線圈；
[0008]位于所述的U字形結構的底部內側的懸浮力線圈與位于所述的動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用同時產生動子向上懸浮的牽引力以及法向吸力，動子兩側對稱式布置的定子導軌上的懸浮力線圈與陣列式永磁體產生的法向吸力相互作用使直線電機的動子始終在導軌中間運動；
[0009]位于所述的U字形結構的開口端上、下位置的牽引力線圈分別與位于動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用同時產生沿運動導軌的長度方向移動的導向力以及法向吸力；并且位于開口端上端位置的牽引力線圈與位于動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用產生的法向吸力和位于開口端下端位置的牽引力線圈與位于動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用產生的法向吸力相互抵消。
[0010]所述的動子的底部兩側分別開設有放置陣列式永磁體的永磁體固定槽。
[0011]所述的U字形結構的開口端的上下位置分別開設有放置牽引力線圈的牽引力線圈固定槽。
[0012]所述的U字形結構的底部的內側開設有放置懸浮力線圈的懸浮力線圈固定槽。
[0013]所述的運動軌道由若干所述的定子導軌可拆卸式地連接。
[0014]使用時，控制懸浮力線圈供電，作為直線電機的初級，采用陣列式永磁體使永磁體下方的磁場大大加強，而其上方的磁場減弱，這樣能更充分的利用磁場能提供動子行引力，有效提高了能源的使用率，有效降低了能耗；且永磁體無需相關的控制部件，有效簡化了動子供電控制設備。陣列式永磁體由不同方向角度的永磁塊組成，永磁塊采用Halbach排列方式陣列，作為直線電機的次級，控制懸浮力線圈的通電區域以及電壓頻率、大小，懸浮力線圈與陣列式永磁體相互作用產生動子向上懸浮的牽引力，產生向上懸浮的牽引力的同時會產生法向吸力，但是由于有二個對稱的定子導軌，另一邊也會提供相反方向的法向吸力，這就會抵消這種力，同時這二個法向吸力相互作用，最終會使得動子始終在二個定子導軌的中間位置運動，起到直線電機動子運動導向力的作用。
[0015]控制牽引力線圈供電，作為直線電機的初級，陣列式永磁體由不同方向角度的永磁塊組成，永磁塊采用Halbach排列方式陣列，作為直線電機的次級，控制牽引力線圈的通電區域以及電壓頻率、大小，牽引力線圈與陣列式永磁體相互作用產生動子的牽引力。其中，安裝在動子底部的陣列式永磁體起勵磁線圈作用，牽引力線圈起電樞作用，由變頻裝置給在定子軌道內側的懸浮力線圈和牽引力線圈供電，動子的運行速度與供給牽引力線圈的電流頻率成正比，其推力的大小又與該電流的幅值成正比。
[0016]同時，位于開口端上端位置的牽引力線圈與位于動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用產生的法向吸力和位于開口端下端位置的牽引力線圈與位于動子的底部對應位置的陣列式永磁體相互作用產生的法向吸力相互抵消。因此懸浮力線圈與陣列式永磁體產生的向上的牽引力，只需抵消動子的重力，一般動子的質量不會變，這就使得動子懸浮控制的簡便有效，由相互對稱的牽引力線圈和陣列式永磁體相互作用產生運行的牽引力能極大改變動子的運行精度和速度。
[0017]本實用新型的有益效果體現在:
[0018]1，直線電機的動子的懸浮力由一組線圈與永磁體產生的牽引力提供，不再是傳統的靠電磁感應的斥力或者U型電磁感應的吸力而提供直線電機的懸浮力，能有效的避免電機的發熱，運行不穩定，對軌道的質量要求高，無法準確控制電機動子的弊端。
[0019]2，本發明永磁體采用汝鐵硼材料，釹鐵硼磁性材料，作為稀土永磁材料發展的最新結果，由于其優異的磁性能而被稱為“磁王”。使得本發明不僅具有永磁電機的特點，且兼有直線電機的性能，作為永磁電機，省去了勵磁線圈，不存在勵磁線圈，能提高電機的效率降低直線電機的溫升。同時汝鐵硼永磁具有強磁力和高矯頑力，能有效的減少電機的體積和重量，永磁體代替勵磁，使得電機結構更為簡單，能有效的改善直線同步電機的啟動性能。-
[0020]3，直線電機采用對稱式導軌，定子導軌是可以自由拆卸的，可以方便移動，隨時組裝在一起。
[0021]4，采用對稱式的結構，對稱分布的陣列式永磁體與懸浮力線圈產生的法向力保證動子始終在定子導軌中間運動，控制動子的導向，陣列式永磁體與牽引力線圈產生的法向吸力等無用力都可以相互抵消，使得電機動子運行更穩定，控制起來更加簡單。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型整