复合励磁直线电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种复合励磁直线电机。

背景技术：

相关技术中，相比于传统永磁直线电机，定子励磁型永磁电机具有永磁体用量不受行程限制的优点。然而，现有的定子励磁型永磁型直线电机，在一定的空间内，其永磁体体积和槽面积相互制约，限制了直线电机力密度的提升。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种复合励磁直线电机，所述复合励磁直线电机的力密度大、结构紧凑。

根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机，包括：电机次级，所述电机次级包括导磁的磁阻侧，所述磁阻侧包括间隔排布的多个磁阻铁芯；电机初级，所述电机初级和所述电机次级间隔开形成气隙，所述电机初级包括：绕组励磁侧，所述绕组励磁侧适于感应产生磁场；永磁励磁侧，所述永磁励磁侧与所述绕组励磁侧间隔布置，且所述永磁励磁侧与所述绕组励磁侧配合。

根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机，所述绕组励磁侧产生的磁场以及所述永磁励磁侧产生的磁场经过所述磁阻侧调制，共同形成推力，推动所述初级沿次级铺设方向运动。

另外，根据本实用新型上述实施例的复合励磁直线电机还具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述绕组励磁侧适于感应产生一对极或多对极磁场；和/或所述永磁励磁侧适于形成一对极或多对极磁场。

进一步地，所述绕组励磁侧适于感应产生沿所述磁阻铁芯的排布方向依次布置的多对极磁场；和/或所述永磁励磁侧适于形成沿所述磁阻铁芯的排布方向依次布置的多对极磁场。

在本实用新型的一些实施例中，所述绕组励磁侧感应产生的每个对极磁场中的每一个磁极均与所述永磁励磁侧的一个对极磁场中的一个磁极配合形成通过磁阻铁芯的磁感应通路。

根据本实用新型的一些实施例，所述绕组励磁侧包括绕组铁芯和绕在所述绕组铁芯上的单相或多相绕组。

根据本实用新型的一些实施例，所述永磁励磁侧和所述绕组励磁侧均包括至少一个，所述永磁励磁侧与所述绕组励磁侧交错布置，相邻的永磁励磁侧和绕组励磁侧之间适于形成通过所述磁阻铁芯的至少一个磁感应回路。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述磁阻铁芯沿前后方向间隔布置，且每个所述磁阻铁芯均沿左右方向延伸，所述磁阻铁芯的上侧或下侧中的至少一侧布置有所述绕组励磁侧和所述永磁励磁侧。

进一步地，所述磁阻侧的上侧和/或下侧设有沿左右交错间隔布置的绕组励磁侧和所述永磁励磁侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机次级还包括非导磁的固定板，所述磁阻侧安装在所述固定板上。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的复合励磁直线电机的结构示意图；

图2是图1在一个方向的视图；

图3是图1中永磁励磁侧在一个方向上的视图；

图4是根据本实用新型另一个实施例的复合励磁直线电机的结构示意图；

图5是根据本实用新型再一个实施例的复合励磁直线电机的结构示意图；

图6是根据本实用新型还一个实施例的复合励磁直线电机的结构示意图；

图7至图9是根据本实用新型又一个实施例的复合励磁直线电机的结构示意图。

附图标记：

复合励磁直线电机100，

电机次级1，磁阻铁芯11，

电机初级2，绕组励磁侧21，第一磁极211，绕组铁芯212，绕组213，永磁励磁侧22，第二磁极221，永磁铁芯222，

气隙3。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的目的在于提出一种利用磁阻调制效应的复合励磁直线电机，该电机的绕组和永磁体在气隙的同一侧且不互相干涉，作为初级，而磁阻式的电机次级结构简单可靠。该电机具有初级尺寸小，力密度大，结构紧凑的特点，适合应用到各种直线直驱场合。

下面结合图1至图9详细描述根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机100。

根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机100，包括：电机次级1和电机初级2。

具体而言，电机次级1包括导磁的磁阻侧，所述磁阻侧包括多个磁阻铁芯11，多个磁阻铁芯11沿图1中所示的前后方向间隔排布。使得可以视行程需要决定多个磁阻铁芯11的铺设长度。

电机初级2和电机次级1间隔开形成气隙3，而且电机初级2相对于电机次级1沿图1中所示的前后方向可移动，如此，便于实现对其他装置的驱动。

电机初级2包括：绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。其中，绕组励磁侧21适于感应产生磁场。这样便于绕组励磁侧21与所述磁阻侧的耦合。永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向间隔布置，且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21配合产生磁场。如此，便于永磁励磁侧22与所述磁阻侧的耦合。

绕组励磁侧21上可以形成有邻近所述磁阻侧的第一磁极211。也就是说，绕组励磁侧21具有第一磁极211，第一磁极211邻近所述磁阻侧设置。永磁励磁侧22具有邻近所述磁阻侧的第二磁极221。换言之，绕组励磁侧21具有第二磁极221，第二磁极221邻近所述磁阻侧设置。第一磁极211、第二磁极221适于与磁阻铁芯11配合形成磁感应通路。由此，通过所述磁阻侧使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22之间的耦合能够更好地实现，可以更好地利用磁阻调制效应，有利于提高复合励磁直线电机100的力密度。

其中，所述绕组励磁侧21产生的磁场以及所述永磁励磁侧22产生的磁场经过所述磁阻侧调制，共同形成推力，推动所述初级沿次级铺设方向运动。

根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机100，所述绕组励磁侧21产生的磁场以及所述永磁励磁侧22产生的磁场经过所述磁阻侧调制(例如耦合)，共同形成推力，推动所述初级沿次级铺设方向运动。

结合图1至图9，根据本实用新型的一些具体实施例，绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221中的至少一个包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个。也就是说，可以是绕组励磁侧21的第一磁极211包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个。也可以是永磁励磁侧22的第二磁极221包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个。还可以是绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221均包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个。由此，使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22的耦合能够进一步实现。

其中，在本实用新型的一些具体实施例中，绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221可以一一对应。

需要说明的是，这里的多个可以包括两个或两个以上。当然，本实用新型不限于此，在本实用新型的其他实施例中，绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221也可以包括一个。例如，绕组励磁侧21的第一磁极211包括一个，永磁励磁侧22的第二磁极221也包括一个。绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221的个数以及布置方式可以根据实际需要适应性设置。

根据本实用新型的一些具体实施例，绕组励磁侧21适于感应产生一对极或多对极磁场；和/或永磁励磁侧22适于形成一对极或多对极磁场。由此，使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22的耦合能够进一步实现。

参照图1，绕组励磁侧21适于感应产生一对极磁场；参照图7，绕组励磁侧21适于感应产生多对极磁场。参照图3，永磁励磁侧22适于形成一对极磁场；参照图9，永磁励磁侧22适于形成多对极磁场。

进一步地，参照图7至图9并结合图1，绕组励磁侧21适于感应产生沿磁阻铁芯11的排布方向(例如，图1中所示的前后方向)依次布置的多对极磁场；和/或永磁励磁侧22适于形成沿磁阻铁芯11的排布方向依次布置的多对极磁场。这样使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22的耦合能够更好地实现。

在本实用新型的一些具体实施例中，绕组励磁侧21感应产生的每个对极磁场中的每一个磁极均与永磁励磁侧22的一个对极磁场中的一个磁极配合形成通过磁阻铁芯11的磁感应通路。由此，使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22之间的耦合能够更好地实现，可以更好地利用磁阻调制效应，有利于提高复合励磁直线电机100的力密度。

根据本实用新型的一些具体实施例，永磁励磁侧22和绕组励磁侧21均包括至少一个，永磁励磁侧22与绕组励磁侧21交错布置，相邻的永磁励磁侧22和绕组励磁侧21之间适于形成通过磁阻铁芯11的至少一个磁感应回路。这样便于将复合励磁直线电机100设置成不同的规格，从而扩大用户的选择范围。进一步地，绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221中的至少一个包括沿图1中所示的前后方向间隔布置且相邻两个的极性相反的多个。也就是说，绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221中的至少一个包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个，且多个第一磁极211和/或第二磁极221中相邻两个第一磁极211和/或第二磁极221的极性相反。由此，有利于提高复合励磁直线电机100的力密度。

具体地，绕组励磁侧21的第一磁极211可以包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个，且多个第一磁极211中相邻两个第一磁极211的极性相反。

永磁励磁侧22的第二磁极221包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个，且多个第二磁极221中相邻两个第二磁极221的极性相反。

绕组励磁侧21的第一磁极211和永磁励磁侧22的第二磁极221均包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个，且多个第一磁极211中相邻两个第一磁极211的极性相反，且多个第二磁极221中相邻两个第二磁极221的极性相反。

在本实用新型的一些具体实施例中，第一磁极211包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个(参照图8并结合图1)，第二磁极221包括沿图1中所示的前后方向间隔布置的多个(结合图3和图9并结合图1)，多个第一磁极211与多个第二磁极221一一对应，且相互对应的第一磁极211和第二磁极221适于与一个磁阻铁芯11配合形成磁感应通路。由此，便于第一磁极211产生的磁场与磁阻铁芯11耦合，也便于第二磁极221产生的磁场与磁阻铁芯11耦合，使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22的耦合能够通过所述磁阻侧的调制更好地实现。

其中，所述绕组励磁侧21产生的磁场以及所述永磁励磁侧22产生的磁场经过所述磁阻侧调制，共同形成推力，推动所述初级沿次级铺设方向运动。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些具体实施例，绕组励磁侧21包括绕组铁芯212和绕在绕组铁芯212上的单相或多相绕组213。由此，使得绕组励磁侧21与所述磁阻侧的耦合能够更好地实现。

其中，绕组铁芯212可以由高导磁材料(例如硅钢片等)构成，绕组213为集中绕组，绕组213的相数可以为单相或多相(例如两相、三相等)，当注入对应相数的交流电流后可以形成极对数为ps的行波磁场。

进一步地，结合图7和图8，绕组励磁侧21具有间隔布置的三个第一磁极211，每相邻的两个第一磁极211之间均设有绕组213，而且两个绕组213相位相差90°。此时，绕组213的相数可以为两相，使得绕组213的相数不仅可以为单相，也可以为多相，这样可以在一定程度上扩大复合励磁直线电机100的适用范围，更好地满足用户的不同需求。

当然，在本实用新型的其他实施例中，绕组励磁侧21也可以具有间隔布置的四个第一磁极211，每相邻的两个第一磁极211之间均设有绕组213，而且三个绕组213相位相差120°。此时，绕组213的相数可以为三相。

另外，参照图2，永磁励磁侧22还包括永磁铁芯222，永磁铁芯222与第二磁极221相连，而且永磁铁芯222可以设在第二磁极221远离气隙3的一侧。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些具体实施例，多个磁阻铁芯11沿前后方向间隔布置，且每个磁阻铁芯11均沿左右方向延伸，磁阻铁芯11的上侧或下侧中的至少一侧布置有绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。由此，可以将复合励磁直线电机100制作成不同的结构形式和规格，便于用户选择。

例如，参照图1，可以是在磁阻铁芯11的上侧布置有绕组励磁侧21和永磁励磁侧22；参照图6，也可以是在磁阻铁芯11的上侧和下侧均布置有绕组励磁侧21和永磁励磁侧22；当然，还可以是在在磁阻铁芯11的下侧均布置有绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。

进一步地，所述磁阻侧的上侧和/或下侧设有沿左右交错间隔布置的绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。如此，使得绕组励磁侧21与永磁励磁侧22的耦合能够通过所述磁阻侧的调制更好地实现。

例如，结合图4和图5，可以是在所述磁阻侧的上侧设有沿左右交错间隔布置的绕组励磁侧21和永磁励磁侧22；参照图6，也可以是在所述磁阻侧的上侧和下侧设有沿左右交错间隔布置的绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。还可以是在所述磁阻侧的下侧设有沿左右交错间隔布置的绕组励磁侧21和永磁励磁侧22。

结合图1至图9，根据本实用新型的一些具体实施例，永磁励磁侧22和绕组励磁侧21均包括至少一个，且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向交错布置。由此，可以将复合励磁直线电机100制作成不同的结构形式和规格，从而可以扩大用户的选择范围。

例如，在如图1至图3所示的本实用新型的实施例中，永磁励磁侧22和绕组励磁侧21均包括一个，也就是说，永磁励磁侧22可以包括一个，绕组励磁侧21也可以包括一个，并且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向交错布置。此时的交错布置指的是永磁励磁侧22与绕组励磁侧21间隔开预定距离，所述预定距离不宜太大或太小，如果所述预定距离太小，容易漏磁，如果所述预定距离太大，复合励磁直线电机100的体积会过大，所述预定距离可以根据实际需要适应性设置。

例如，在如图4所示的本实用新型的实施例中，永磁励磁侧22包括两个，绕组励磁侧21包括一个，而且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向交错布置。这里的交错布置指的是永磁励磁侧22与绕组励磁侧21是间隔开布置的，如按照永磁励磁侧22、邻近所述永磁励磁侧22的绕组励磁侧21、邻近所述绕组励磁侧21的永磁励磁侧22、邻近所述永磁励磁侧22的绕组励磁侧21布置。

例如，在如图5所示的本实用新型的实施例中，永磁励磁侧22包括一个，绕组励磁侧21包括两个，而且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向交错布置。这里的交错布置指的是永磁励磁侧22与绕组励磁侧21是间隔开布置的，如按照绕组励磁侧21、邻近所述绕组励磁侧21的永磁励磁侧22、邻近所述永磁励磁侧22的绕组励磁侧21布置。

例如，在如图6所示的本实用新型的实施例中，永磁励磁侧22和绕组励磁侧21均包括两组，两组所述永磁励磁侧22和绕组励磁侧21关于所述磁阻侧上下对称布置。每组中永磁励磁侧22和绕组励磁侧21均包括一个，也就是说，永磁励磁侧22包括一个，绕组励磁侧21也包括一个，并且永磁励磁侧22与绕组励磁侧21沿图1中所示的左右方向交错布置。

根据本实用新型的一些具体实施例，电机次级还包括：非导磁的固定板(图中未示出)，所述磁阻侧安装在所述固定板上。多个磁阻铁芯11沿图1中所示的前后方向间隔排布在所述固定板上，而且磁阻铁芯11与所述固定板相对位置固定。由此，便于实现磁阻铁芯11在所述固定板上的定位，从而有利于复合励磁直线电机100的安装。

进一步地，所述固定板的磁导率大致为1。换言之，所述固定板可以为磁导率为1左右(与空气的磁导率接近)的材料例如塑料等，由此，有利于提高复合励磁直线电机100的使用可靠性。

参照图1，根据本实用新型的一些具体实施例，多个磁阻铁芯11沿图1中所示的前后方向均匀间隔布置，且每个磁阻铁芯11沿图1中所示的左右方向延伸。使得可以视行程需要决定多个磁阻铁芯11的铺设长度，这样有利于提高复合励磁直线电机100的运转平稳性。

本实用新型提供的一种复合励磁直线电机100包含绕组励磁侧21，永磁励磁侧22，以及磁阻侧三个主要部分，其中，绕组励磁侧21和永磁励磁侧22位于气隙3的同一侧且相互之间保持间隔，绕组励磁侧21和永磁励磁侧22共同作为电机初级，在气隙3的另一侧是磁阻侧，由多块磁阻铁芯11构成，各磁阻铁芯11均匀沿直线排布，视行程需要决定长度。该实用新型具有初级尺寸小，力密度高，结构紧凑，行程可调的特点。

根据本实用新型实施例的复合励磁直线电机100包含绕组励磁侧21，永磁励磁侧22，以及磁阻侧三个主要部分，其中，绕组励磁侧21和永磁励磁侧22位于气隙3的同一侧且相互之间保持间隔，绕组励磁侧21和永磁励磁侧22共同作为电机初级，所述绕组励磁侧21由绕组铁芯212和其上绕着的绕组213构成，所述绕组铁芯212由高导磁材料构成，所述绕组213为集中绕组，相数可以为单向或多相，当注入对应相数的AC(Alternat ing Current，交流电)电流后形成极对数为ps的行波磁场。所述永磁励磁侧22由永磁铁芯222和固定在其上的永磁体(即前述的第二磁极221)构成，所述永磁体垂直气隙方向充磁，交替极性排布，形成极对数pf的永磁磁场，所述永磁铁芯222由高磁导率材料构成。在气隙3的另一侧是磁阻侧，由非导磁材料构成的固定板和其上的多块磁阻铁芯11构成，磁阻铁芯11由高磁导率材料构成，所述各磁阻铁芯11均匀沿直线排布，视行程需要决定长度。

其中，绕组励磁侧21的极对数Ps与永磁励磁侧22的极对数Pf呈整数倍关系。由此，使得磁场分布更加均匀，还可以减小噪声，提高复合励磁直线电机100的使用性能。

例如，绕组励磁侧21的极对数Ps为3对时，永磁励磁侧22的极对数Pf可以为3对或6对等。

在上述基本构成的基础上，本实用新型可进行各种镜像对称沿拓，进而减少磁场的不对称性和不平衡力。

本实用新型具有以下优点：本实用新型由于利用磁阻调制效应产生推动力，力密度大；初级尺寸小，结构紧凑，次级成本低，不受行程长度限制。

下面结合附图描述根据本实用新型的复合励磁直线电机100的几个具体实施例。

如图1、图2和图3所示，本实用新型第一实施例主要由绕组励磁侧21，永磁励磁侧22形成短初级，由磁阻侧(例如多个磁阻铁芯11或磁阻块)构成的长次级根据实际需要铺设对应长度，所述绕组励磁侧21由高导磁材料构成的绕组铁芯212，以及其上绕指的绕组213构成，所述永磁励磁侧22由高导磁材料构成的永磁铁芯222以及第二磁极221构成，所述永磁励磁侧22和所述绕组励磁侧21保持相对固定的位置，并各自与所述长次级磁阻侧保持固定间隙(按需设置)。当所述绕组213中通入交流电流时，所述绕组励磁侧21产生的磁场和所述永磁励磁侧22产生的磁场经过所述磁阻侧的调制，共同形成行推力波，推动所述初级沿着所述磁阻铁芯11铺设的方向前行。

图4为本实用新型的第二实施例，在所述第一实施例的基础上，本实施例在所述绕组励磁侧21的另一侧镜像的增加了一组永磁励磁侧22，因此在磁场上保证了对称型。

图5为本实用新型的第三实施例，在所述第一实施例的基础上，本实施例在所述永磁励磁侧22的另一侧镜像的增加了一组绕组励磁侧21，因此在磁场上保证了对称性。

图6为本实用新型的第四实施例，在所述第一实施例的基础上，本实施例在所述磁阻侧的另一侧镜像地各增加了一组绕组励磁侧21和永磁励磁侧22，因此磁场上保证了对称性，并减小不平衡力和轴承负载。

图7、图8和图9为本实用新型的第五实施例，区别于前述实施例的单相绕组，本实施例所述绕组励磁侧，由相差90度电角度的两个绕组213构成，验证了本实用新型的相数延拓性，伴随相数的增加，所述永磁励磁侧22的第二磁极块数相应增加，但仍保持不同极性永磁体间隔排布的规律。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。