一种平板型混合永磁直线电机
阅读说明：本技术 一种平板型混合永磁直线电机 (Plate type hybrid permanent magnet linear motor ) 是由 刘小梅 贾宛英 张志艳 栗三一 邱洪波 杨存祥 王凤仙 任航丽 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种平板型混合永磁直线电机,包括底板、电机初级和电机次级,底板上端面的前后侧分别设置有第一导轨和第二导轨,第二导轨的外侧设置有磁栅尺,第一导轨与第二导轨之间的底板上设置有带有电机次级的次级背板,第一导轨与第二导轨上均设置滑行块,滑行块上设置有电机初级,电机初级包括初级绕组和初级铁芯,初级铁芯通过第一螺栓固定在初级背板内,初级绕组设置在初级铁芯内部,电机次级包括第一永磁体组和第二永磁体组,第一永磁体组与第二永磁体组按照不同极性交替排列后平铺固定在次级背板的上端面上；第一永磁体组与第二永磁体组内均分别包括按照同极性顺序排列的一个第一永磁体和两个第二永磁体。本发明结构及生产工艺简单,整体造价低。(The invention discloses a plate type hybrid permanent magnet linear motor, which comprises a bottom plate, a motor primary and a motor secondary, wherein the front side and the rear side of the upper end surface of the bottom plate are respectively provided with a first guide rail and a second guide rail, the outer side of the second guide rail is provided with a magnetic grid ruler, a secondary back plate with the motor secondary is arranged on the bottom plate between the first guide rail and the second guide rail, sliding blocks are respectively arranged on the first guide rail and the second guide rail, the motor primary is arranged on the sliding blocks and comprises a primary winding and a primary iron core, the primary iron core is fixed in the primary back plate through a first bolt, the primary winding is arranged in the primary iron core, the motor secondary comprises a first permanent magnet group and a second permanent magnet group, and the first permanent magnet group and the second permanent magnet group are alternately arranged according to different polarities and then are flatly laid and fixed on; the first permanent magnet group and the second permanent magnet group respectively comprise a first permanent magnet and two second permanent magnets which are arranged according to the same polarity sequence. The invention has simple structure and production process and low overall cost.)
技术领域
本发明涉及一种直线伺服电机，特别是涉及一种平板型混合永磁直线电机。
背景技术
近年来，随着智能分拣平台系统发展以及稀土永磁材料的出现及性价比的提高，定位精度高、发热量低、效率高、结构紧凑，响应速度快、安全可靠性高的永磁同步直线电机也越来越多的应用于物流分拣系统；由于物流线的特点，直线电机一般做成长次级的结构，嵌有绕线的次级一般作为定子，而永磁体部分所在的初级一般位于物流分拣运动平台的运动部分；然而目前，稀土永磁材料的价格却在逐年递增，这在无形中增加了物流分拣平台的成本，因此为了降低智能分拣平台的成本并且提高智能分拣平台的控制精度，亟需研究一种高功率密度、高定位精度、安全可靠且造价低的直线电机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种安全可靠且能够降低整体造价的平板型混合永磁直线电机。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种平板型混合永磁直线电机，包括底板、电机初级和电机次级，所述底板上端面的前侧设置有第一导轨，后侧设置有第二导轨，所述第一导轨与所述第二导轨的左右两侧均分别设置有一个限位块，每个所述限位块上与所述第一导轨或所述第二导轨连接面上均设置有缓冲垫，所述第二导轨的外侧设置有磁栅尺，所述第一导轨与所述第二导轨之间的所述底板上设置有次级背板，所述次级背板上设置有所述电机次级，所述第一导轨与所述第二导轨上均分别设置有两个能够在所述第一导轨与所述第二导轨上自由滑动的滑行块，四个所述滑行块上共同设置有一个所述电机初级，所述电机初级的下端面与所述电机次级的上端面之间留有气隙面；所述电机初级包括初级绕组和初级铁芯，所述初级铁芯通过第一螺栓固定在初级背板内，所述初级绕组设置在所述初级铁芯内部，所述电机初级通过所述初级背板利用第二螺栓与所述滑行块连接；所述电机次级包括第一永磁体组和第二永磁体组，所述第一永磁体组与所述第二永磁体组按照不同极替排列后平铺固定在所述次级背板的上端面上；所述第一永磁体组与所述第二永磁体组内均分别包括一个第一永磁体和两个第二永磁体，两个所述第二永磁体分设在所述第一永磁体的两侧，且所述第一永磁体与所述第二永磁体按照同极性顺序排列。
所述初级背板为下端开口式箱体结构，且所述初级背板的左右两侧面均设置有开口，所述开口上设置有与所述开口相匹配的初级端部挡板，所述初级端部挡板的上端通过第三螺栓与所述初级背板连接，所述初级背板的前侧与所述第一导轨平行，且利用其上的所述第二螺栓与设置在所述第一导轨上的所述滑动块连接，所述初级背板的后侧与所述第二导轨平行，且利用其上的所述第二螺栓与设置在所述第二导轨上的所述滑动块连接。
所述初级铁芯由硅钢片沿z轴方向叠加而成；成型后的所述初级铁芯中初极槽设置的个数和所述电机次级中的极数的个数与电机设计的极槽配合数相适配，所述极数的个数是指每一时刻所述初级绕组所覆盖的所述电机次级极数的个数；辅助槽设置有两个，分别设置在所述初级铁芯的左右两侧边端，所述初级槽中填充有所述初级绕组，且所述初级绕组为分布式集中初级绕组排列，所述初级绕组的排列方式为A+A-A-A+A+A-、B+B-B-B+B+B-和C+C-C-C+C+C-。
一个所述第一永磁体组或一个所述第二永磁体组代表一个所述极数。
所述磁栅尺的磁尺固定在所述电机次级上，磁头与所述电机初级连接固定，所述磁栅尺采集到的信号通过信号线与驱动器连接，从而控制电机运行。
所述缓冲垫位于所述第一导轨或所述第二导轨的上方,用于防止所述初级背板与所述限位块碰撞。
所述电机次级的宽度与所述电机初级的宽度相适配，所述电机次级的长度大于所述电机初级的长度。
所述第一永磁体内的磁能积大于所述第二永磁体内的磁能积，所述第一永磁体内的磁能积为40 J/m3，所述第二永磁体的磁能积为3.5 J/m3；所述第一永磁体为稀土永磁体，所述第二永磁体为铁氧体永磁体。
本发明的积极有益效果是：
1、本发明提供的一种平板型混合永磁直线电机，采用在次级背板上交替安装不同极性的第一永磁体组和第二永磁体组，第一永磁体组与第二永磁体组内均分别包括一个第一永磁体和两个第二永磁体，两个第二永磁体分设在第一永磁体的两侧，且第一永磁体与第二永磁体按照同极性顺序排列，第一永磁体内的磁能积大于第二永磁体内的磁能积，通过这种排列优化，电机气隙磁密正弦性更好，从而减小了电机的齿槽效应对电机定位力及推力波动的影响。
2、本发明中铁氧体的第二永磁体价格较稀土永磁体的第一永磁体价格低廉，经过排列布置，从而合理的对电机电磁进行优化，虽然总的永磁量增加，但是稀土永磁有所降低，一定程度降低了电机的造价，尤其是对于长次级直线电机，效果更加明显。
3、本发明提供的一种平板型混合永磁直线电机，具有结构及生产工艺简单，电机初级中硅钢片叠片降低铁耗，电机次级混合永磁体利用率高，永磁磁路磁导均匀、定位力小、电力推力密度高、涡流小，铁氧体永磁材料的引入使得电机整体造价降低。
附图说明
图1是本发明一种平板型混合永磁直线电机的结构示意图；
图2是图1中电机初级、电机次级和底板之间的结构示意图；
图3是图2中初级铁芯结构图；
图4是图1中次级背板的结构示意图；
图5是图1中底板的结构示意图；
图6是图1中初级背板的结构示意图；
图7是图1中初级端部挡板的结构示意图；
图8是图1中限制块的结构示意图；
图9是部分第一永磁体组和第二永磁体组极性相反交替排列示意图；
图10是图9中第一永磁铁和第二永磁体极性相同顺序排列示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释和说明：
参见附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10，图中：1-底板，2-第一导轨，3-第二导轨，4-限位块，5-缓冲垫，6-磁栅尺，7-次级背板，8-滑行块，9-气隙面，10-初级绕组，11-初级铁芯，12-初级背板，13-第二螺栓，14-第一永磁体组，15-第二永磁体组，16-第一永磁体，17-第二永磁体，18-初级端部挡板，19-第三螺栓，20-第一螺栓，21-初级槽，21-1-第一半槽，21-2-第二半槽，22-辅助槽。
实施例：一种平板型混合永磁直线电机，包括底板1、电机初级和电机次级，底板1上端面的前侧设置有第一导轨2，后侧设置有第二导轨3，第一导轨2与第二导轨3的左右两侧均分别设置有一个限位块4，每个限位块4上与第一导轨2或第二导轨3连接面上均设置有缓冲垫5，第二导轨3的外侧设置有磁栅尺6，第一导轨2与第二导轨3之间的底板1上设置有次级背板7，次级背板7上设置有电机次级，第一导轨2与第二导轨3上均分别设置有两个能够在第一导轨2与第二导轨3上自由滑动的滑行块8，四个滑行块8上共同设置有一个电机初级，电机初级的下端面与电机次级的上端面之间留有气隙面9；电机初级包括初级绕组10和初级铁芯11，初级铁芯11通过第一螺栓20固定在初级背板12内，初级绕组10设置在初级铁芯11内部，电机初级通过初级背板12利用第二螺栓13与滑行块8连接；电机次级包括第一永磁体组14和第二永磁体组15，第一永磁体组14与第二永磁体组15按照不同极替排列后平铺固定在次级背板7的上端面上；第一永磁体组14与第二永磁体组15内均分别包括一个第一永磁体16和两个第二永磁体17，两个第二永磁体17分设在第一永磁体16的两侧，且第一永磁体16与第二永磁体17按照同极性顺序排列。
初级背板12为下端开口式箱体结构，且初级背板12的左右两侧面均设置有开口，开口上设置有与开口相匹配的初级端部挡板18，初级端部挡板18的上端通过第三螺栓19与初级背板12连接，初级背板12的前侧与第一导轨2平行，且利用其上的第二螺栓13与设置在第一导轨2上的滑动块连接，初级背板12的后侧与第二导轨3平行，且利用其上的第二螺栓13与设置在第二导轨3上的滑动块连接。
初级铁芯11由硅钢片沿z轴方向叠加而成；成型后的初级铁芯11中初极槽21设置的个数和电机次级中的极数的个数与电机设计的极槽配合数相适配，极数的个数是指每一时刻初级绕组10所覆盖的电机次级极数的个数；辅助槽22设置有两个，分别设置在初级铁芯11的左右两侧边端，初级槽21中填充有初级绕组10，且初级绕组10为分布式集中初级绕组10排列，初级绕组10的排列方式为A+A-A-A+A+A-、B+B-B-B+B+B-和C+C-C-C+C+C-。
在本实施例中，初极槽21的个数为九个，即与电机次级极数相对应的槽数为九个，其中由于采用分布式集中绕组，有一个初极槽21被分成了两个半槽，即第一半槽21-1和第二半槽21-2，初级铁芯11边端的辅助槽22的个数为两个，这里辅助槽22是优化设计电机时增加的辅助槽22；电机次级的极数为十个，这里的极数是指每一时刻初级绕组10所覆盖的电机次级极数为十个。
一个第一永磁体组14或一个第二永磁体组15代表一个极数。
磁栅尺6的磁尺固定在电机次级上，磁头与电机初级连接固定，磁栅尺6采集到的信号通过信号线与驱动器连接，从而控制电机运行。
缓冲垫5位于第一导轨2或第二导轨3的上方,用于防止初级背板12与限位块4碰撞。
电机次级的宽度与电机初级的宽度相适配，电机次级的长度大于电机初级的长度。
第一永磁体16内的磁能积大于第二永磁体17内的磁能积，第一永磁体16内的磁能积为40 J/m3，第二永磁体17的磁能积为3.5 J/m3；第一永磁体16为稀土永磁体，第二永磁体17为铁氧体永磁体。
操作时，将直线电机连接驱动器，驱动器中设置好电机极距、速度等相关参数，启动电机，磁栅尺6将采集到的位置信号传输至驱动器，控制电机初级在电机次级的上方利用导轨、滑行块8、缓冲垫5和限位块4做循环往复运动，等电机初级滑行到导轨的一侧的限定位置后，驱动器控制初级往与之前运动方向相反的方向运动，直至运行到导轨另一侧的固定位置此时驱动器控制初级往与之前运动方向相反的方向运动，就这样驱动器控制电机初级在导轨上做往复运动。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
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