阅读说明：本技术 马蹄铁型绕组直线永磁电机 (Horseshoe-shaped winding permanent magnet linear motor ) 是由 吴凡 张华� 张少文 石先平 曹宏 汪源 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种马蹄铁型绕组直线永磁电机,包括定子单元和动子单元,动子单元滑动设置在定子单元上,动子单元包括动子座和由多个马蹄铁型动子排列成的直线动子；定子单元包括水平导磁板、两条平行的直线移动副和多个粘贴在水平导磁板表面上的磁铁。优点,本永磁电机通过对动子上绕组的安装结构进行设计,提出了一种复合磁路结构,从而提高永磁电机转矩密度和功率密度实现轻量化,并将定子总成采用真空灌封方案,提高散热效果,具有较高的转矩密度优。(The invention discloses a kind of horseshoe-shaped winding permanent magnet linear motors, including stator unit and subunit, subunit to be slidably arranged on stator unit, and subunit includes mover seat and the straight line mover that is arranged in by multiple horseshoe-shaped movers；Stator unit includes horizontal magnetic conductive board, the secondary and multiple magnet being pasted onto horizontal magnetic conduction plate surface of two parallel linear movements.Advantage, this magneto is designed by the mounting structure to winding on mover, propose a kind of composite magnetic circuit structure, lightweight is realized to improve magneto torque density and power density, and field frame assembly is used into vacuum encapsulation scheme, heat dissipation effect is improved, torque density with higher is excellent.)

马蹄铁型绕组直线永磁电机

技术领域

本发明涉及一种马蹄铁型绕组直线永磁电机，属于永磁电机技术领域。

背景技术

与传统电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、紧凑，运行可靠性高，体积小、轻量化，损耗低，效率高，控制精度高等优势。永磁电机的形状和尺寸已经类型不像常规感应电机，可以灵活多样等显著优点。因而受到工业和民用各个行业的广泛关注。

发明内容

本发明提出一种马蹄铁型绕组直线永磁电机，采用马蹄铁型动子铁芯，具体技术方案为：

一种马蹄铁型绕组直线永磁电机，包括定子单元和动子单元，动子单元滑动设置在定子单元上，

动子单元包括动子座和由多个马蹄铁型动子排列成的直线动子，马蹄铁型动子由硅钢片叠成，在马蹄铁型动子的两条腿上缠绕动子绕组形成马蹄铁型动子铁芯，定义马蹄铁型动子铁芯的U型绕组一端磁场为N极，另一端磁场为S极；马蹄铁型动子铁芯的每条腿端部固定铁芯框架，每个马蹄铁型动子铁芯上的两个铁芯框架之间留有间隙；构成直线动子的每相邻两个马蹄铁型动子铁芯上的相邻两个铁芯框架之间留有间隙，且构成直线动子的每相邻两个马蹄铁型动子铁芯的N极和S极交替布置；动子座与直线动子采用环氧树脂真空浇注，并固化成型，使得动子铁芯、绕组和动子座成为一个整体动子总成；

定子单元包括水平导磁板、两条平行的直线移动副和多个粘贴在水平导磁板表面上的磁铁，两条直线移动副平行固定在水平导磁板上，动子总成跨设在两条直线移动副上，动子座与两条直线移动副上的滑块固定，马蹄铁型动子铁芯朝向磁铁，水平导磁板上粘贴的磁铁对应马蹄铁型动子铁芯设置两排，每排相邻两个磁铁之间留有间隙，每排相邻两个磁铁为N极和S极交替设置。

本发明的马蹄铁型绕组直线永磁电机的原理为，马蹄铁型动子绕组利用U型绕组一端磁场为N，则另一端磁场必定是S极原理，并充分利用此原理，将N-S极的两端同时放置于气隙磁场内。这样电机即形成轴向磁通分路又形成了径向磁通分路，极大的利用了磁场作用，马蹄铁型动子相邻两个绕组某一时候通电，形成了N-S/N-S定子磁极，并将这两对N-S/N-S磁极对应转子上相邻磁钢N-S/N-S。

对本发明技术方案的优选，铁芯框架为方板，在方板上开设供马蹄铁型定子铁芯的腿***的孔。铁芯框架采用导磁材料制成，为45号钢板或Q235钢板或Q195钢板。由于每个马蹄铁型动子铁芯均是独立的单元，马蹄铁型动子铁芯固定在铁芯框架上，铁芯框架是导磁材料，有聚磁作用，而每个铁芯框架N-S之间不能短路磁路，需要被隔断，因此相邻两个铁芯框架之间留有间隙。

对本发明技术方案的优选，磁铁采用磁钢胶水粘贴在水平导磁板的表面。磁钢胶水为外购件。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本永磁电机通过对动子上绕组的安装结构进行设计，提出了一种复合磁路结构，从而提高永磁电机转矩密度和功率密度实现轻量化，并将定子总成采用真空灌封方案，提高散热效果，具有较高的转矩密度优。

1、采用集中绕组方式，节省铜材，同时大幅降低铜耗。

2、采用马蹄铁型铁芯，铁芯采用硅钢片叠压或粘结成型，节约硅钢片材料耗费。

3、采用马蹄铁型铁芯，一端N极，另一端必定是S极，马蹄铁型铁芯两端均绕制线圈，具有加倍聚磁作用，利用率高。

4、采用马蹄铁型铁芯，定子损耗低，磁路大幅缩短，损耗降低。

5、马蹄铁型铁芯，既利用轴向磁路，又利用了径向磁路，属于混合型磁路永磁电机。

6、采用马蹄铁型铁芯，可以做成多极，适合低速大扭矩场合应用，整机重量会大幅减轻。

附图说明

图1是马蹄铁型定子铁芯的结构示意图。

图2是模拟电机形成轴向磁通分路的示意图。

图3是模拟电机形成径向磁通分路的示意图。

图4是相邻两个马蹄铁型定子铁芯绕组通电形成N-S/N-S定子磁极的示意图。

图5是将图4的两对N-S/N-S磁极对应转子上相邻磁钢N-S/N-S的示意图。

图6是马蹄铁型绕组直线永磁电机的定子单元和动子单元装配示意图。

图7是图6中的马蹄铁型动子铁芯与磁铁的位置示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图7和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据图1、图2和图3所示，马蹄铁型绕组直线永磁电机的马蹄铁型定子绕组利用U型绕组一端磁场为N，则另一端磁场必定是S极原理，并充分利用此原理，将N-S极的两端同时放置于气隙磁场内。这样电机即形成轴向磁通分路又形成了径向磁通分路，极大的利用了磁场作用，没有常规电机定子轭部，增大永磁电机的转矩密度和功率密度。

根据图4和5所示，定子相邻两各绕组某一时候通电，形成了N-S/N-S定子磁极，并将这两对N-S/N-S磁极对应转子上相邻磁钢N-S/N-S。

将n个马蹄铁型定子铁芯固定在铁芯框架上，由于每个马蹄铁型定子铁芯均是独立的单元，固定在铁芯框架上，框架是导磁材料，有聚磁作用，而每个框架N-S之间不能短路磁路，需要被隔断，如图2和图3所示。

实施例1

如图6所示，马蹄铁型绕组直线永磁电机，包括定子单元和动子单元，动子单元滑动设置在定子单元上。

如图6和7所示，动子单元包括动子座7和由多个马蹄铁型动子1排列成的直线动子，马蹄铁型动子1由硅钢片叠成，在马蹄铁型动子1的两条腿上缠绕动子绕组2形成马蹄铁型动子铁芯，定义马蹄铁型动子铁芯的U型绕组一端磁场为N极，另一端磁场为S极；马蹄铁型动子铁芯的每条腿端部固定铁芯框架3，每个马蹄铁型动子铁芯上的两个铁芯框架3之间留有间隙；构成直线动子的每相邻两个马蹄铁型动子铁芯上的相邻两个铁芯框架3之间留有间隙，且构成直线动子的每相邻两个马蹄铁型动子铁芯的N极和S极交替布置；动子座7与直线动子采用环氧树脂真空浇注，并固化成型，使得动子铁芯、绕组和动子座7成为一个整体动子总成。

实施例1中铁芯框架3为方板，在方板上开设供马蹄铁型动子铁芯的腿***的孔。铁芯框架3采用导磁材料制成，为45号钢板或Q235钢板或Q195钢板。由于每个马蹄铁型动子铁芯均是独立的单元，马蹄铁型动子铁芯固定在铁芯框架上，铁芯框架是导磁材料，有聚磁作用，而每个铁芯框架N-S之间不能短路磁路，需要被隔断，因此相邻两个铁芯框架之间留有间隙。

实施例1中由于马蹄铁型动子铁芯和聚磁板框架独立，通过工装将铁芯框架和马蹄铁型动子铁芯装配，并将动子座7与马蹄铁型动子铁芯装配到一起，将马蹄铁型动子铁芯、铁芯框架和动子座7之间采用高导热系数高绝缘性能的环氧树脂真空浇注，并固化成型，使得马蹄铁型动子铁芯、铁芯框架和动子座7成为一个整体，动子总成。

高导热系数高绝缘性能的环氧树脂为外购件，本实施例中优先采用德国艾伦塔斯生产并销售的Elantas 5262的双组分环氧脚注混合物，马蹄铁型动子铁芯、铁芯框架和动子座7成为一个整体，形成动子总成。

如图7所示，定子单元包括水平导磁板8、两条平行的直线移动副9和多个粘贴在水平导磁板8表面上的磁铁6，两条直线移动副9平行固定在水平导磁板8上，动子总成跨设在两条直线移动副9上，动子座7与两条直线移动副9上的滑块固定，马蹄铁型动子铁芯朝向磁铁6，水平导磁板8上粘贴的磁铁6对应马蹄铁型动子铁芯设置两排，每排相邻两个磁铁6之间留有间隙，每排相邻两个磁铁6为N极和S极交替设置。

磁铁6采用磁钢胶水粘贴在水平导磁板8的表面。磁钢胶水为外购件，优先采用乐泰326。

如图6所示，实施例1的马蹄铁型绕组直线永磁电机，水平导磁板8在两条平行的直线移动副9的外侧设置有侧板11，在水平导磁板8的两端安装有顶板1，在顶板2内侧设置有防撞柱13。马蹄铁型绕组直线永磁电机的动子单元通过安装的拖链10通电，带动动子单元在定子单元上直线运动。

本发明未涉及部分均与现有技术相通或采用现有技术加以实现。

凡本发明说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。