一种双边直线开关磁阻电机

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种双边直线开关磁阻电机。


背景技术：

2.直线开关磁阻电机因其结构简单，成本低，可靠性高等优点被广泛应用，直线开关磁阻电机无机械传动结构，一般由定子、动子铁芯和绕组构成，绕组缠绕在动子铁芯上组成动子，定子固定不动，绕组通电后，由于磁阻最小原理，产生磁拉力使动子相对定子直线移动。现有技术中的直线开关磁阻电机，定子的下端直接与基座固定连接，上端悬空，在直线开关磁阻电机工作过程中，由于定子受到较大的法向力，法向力会导致定子的结构产生形变，会影响直线开关磁阻电机的运动精度，甚至使动子和定子互相接触，缩短电机的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种双边直线开关磁阻电机，以解决现有技术中定子的下端直接与基座固定连接，上端悬空，受法向力影响可能导致定子的结构产生形变的问题。
4.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种双边直线开关磁阻电机，包括：
6.基座；
7.两个定子固定座，两个所述定子固定座沿所述基座的宽度方向间隔且固定设置于所述基座；
8.两个定子组件，两个所述定子组件分别固定设置于两个所述定子固定座，且两个所述定子组件均位于两个所述定子固定座之间；
9.动子固定座，所述动子固定座沿所述基座的长度方向滑动设置于所述基座；
10.多个动子，多个所述动子沿所述基座的长度方向间隔且固定设置于所述动子固定座，多个所述动子均位于两个所述定子组件之间。
11.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述定子固定座设有容纳槽，所述定子组件位于所述容纳槽内。
12.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述定子组件包括多个定子，多个定子依次固定连接于所述定子固定座。
13.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述定子包括定子轭部和多个间隔分布的的定子齿，多个所述定子齿均固定设置于所述定子轭部靠近所述动子的一侧，所述动子包括动子轭部、多个间隔分布的动子齿和线圈，所述动子轭部分别朝向两个所述定子组件的两侧均设有多个所述动子齿，所述线圈缠绕于所述动子轭部，所述定子齿与所述动子齿之间为电机气隙，所述动子齿的宽度与所述定子齿的宽度相等，相邻的两个所述定子齿之间的距离以及相邻的两个所述动子齿之间的距离均为极距l，当其一所述动子的
所述动子齿与所述定子齿对齐时，其他的所述动子的所述动子齿与所述定子齿之间的距离为2/3l。
14.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述动子轭部一侧的所述动子齿的个数为n，n是2的倍数，且n≥4。
15.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述定子齿的宽度与所述动子齿的宽度均为d，d与l的比值为0.45。
16.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述定子轭部的厚度h为20mm。
17.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述动子固定座包括动子平台和固定设置于所述动子平台的平台盖，所述动子平台滑动设置于所述基座，所述动子位于所述动子平台和所述平台盖之间，所述动子平台和所述平台盖均与所述动子固定连接。
18.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述基座设有滑轨，所述动子平台设有滑块，所述滑块滑动设置于所述滑轨。
19.作为上述双边直线开关磁阻电机的一种优选方案，所述基座、所述定子固定座、所述动子平台和所述平台盖均由铝合金材料制成。
20.本实用新型的有益效果：
21.本实用新型提供一种双边直线开关磁阻电机，该双边直线开关磁阻电机，由于动子位于两个定子组件之间，动子受到的一对法向力方向相反，能相互抵消，能防止动子受法向力影响而产生形变。虽然动子受到的一对法向力能抵消，但动子两侧的定子组件仍会受到法向力影响，通过将两个定子固定座沿基座的宽度方向间隔且固定设置于基座，定子组件固定设置于定子固定座，且两个定子组件均位于两个定子固定座之间，定子固定座能对定子组件沿基座的宽度方向进行支撑，能减小定子组件的形变，提高双边直线开关磁阻电机的运动精度，延长双边直线开关磁阻电机的使用寿命。
附图说明
22.图1是本实用新型具体实施例提供的双边直线开关磁阻电机的结构示意图；
23.图2是本实用新型具体实施例提供的双边直线开关磁阻电机中动子固定座与动子的装配示意图；
24.图3是本实用新型具体实施例提供的双边直线开关磁阻电机中动子和定子沿第一视角的结构示意图；
25.图4是本实用新型具体实施例提供的双边直线开关磁阻电机中动子和定子沿第二视角的结构示意图；
26.图5是图4中x处的放大图。
27.图中：
28.1、基座；11、滑轨；
29.2、定子固定座；21、容纳槽；22、螺纹孔；
30.3、定子；31、定子轭部；32、定子齿；
31.4、动子固定座；41、动子平台；42、平台盖；411、滑块；
32.5、动子；51、动子轭部；52、动子齿；53、线圈。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
34.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.本实用新型提供一种双边直线开关磁阻电机，如图1-5所示，该双边直线开关磁阻电机包括基座1、两个定子固定座2、两个定子组件、动子固定座4和多个动子5，两个定子固定座2沿基座1的宽度方向间隔且固定设置于基座1，两个定子组件分别固定设置于两个定子固定座2，且两个定子组件均位于两个定子固定座2之间，动子固定座4沿基座1的长度方向滑动设置于基座1，多个动子5沿基座1的长度方向间隔且固定设置于动子固定座4，多个动子5均位于两个定子组件之间。
38.该双边直线开关磁阻电机，由于动子5位于两个定子组件之间，动子5受到的一对法向力方向相反，能相互抵消，能防止动子5受法向力影响而产生形变。虽然动子5受到的一对法向力能抵消，但动子5两侧的定子组件仍会受到法向力影响，通过将两个定子固定座2沿基座1的宽度方向间隔且固定设置于基座1，定子组件固定设置于定子固定座2，且两个定子组件均位于两个定子固定座2之间，定子固定座2能对定子组件沿基座1的宽度方向进行支撑，能减小定子组件的形变，提高双边直线开关磁阻电机的运动精度，延长双边直线开关磁阻电机的使用寿命。
39.可选地，如图1所示，定子固定座2设有容纳槽21，定子组件位于容纳槽21内。定子固定座2朝向动子5的一侧设有容纳槽21，定子组件嵌设于容纳槽21后，再将定子组件与定子固定座2通过螺栓连接。定子固定座2与定子组件的上端面、下端面以及远离动子5的一面均接触，能提高定子组件与定子固定座2的连接强度，且能提高定子固定座2对定子组件的支撑作用，减小定子组件的形变。可选地，定子组件包括多个定子3，多个定子3依次固定连接于定子固定座2。定子组件由多个定子3拼接而成，可以通过增加定子3的数量来增加定子组件的长度，从而实现双边直线开关磁阻电机的长行程的直线运动。本实施例中，定子3的
个数为3个，定子组件的总长度为1.5m。
40.可选地，如图3-5所示，定子3包括定子轭部31和多个间隔分布的的定子齿32，多个定子齿32均固定设置于定子轭部31靠近动子5的一侧，动子5包括动子轭部51、多个间隔分布的动子齿52和线圈53，动子轭部51分别朝向两个定子组件的两侧均设有多个动子齿52，线圈53缠绕于动子轭部51，定子齿32与动子齿52之间为电机气隙，动子齿52的宽度与定子齿32的宽度相等，相邻的两个定子齿32之间的距离以及相邻的两个动子齿52之间的距离均为极距l，当其一动子5的动子齿52与定子齿32对齐时，其他的动子5的动子齿52与定子齿32之间的距离均为2/3l。动子5的个数为至少两个，本实施例中，动子5的个数为3个，定义三个动子5分别为a相、b相和c相，每个动子5具有一个线圈53，且线圈53缠绕在动子轭部51上，降低了该双边直线开关磁阻电机运行时线圈53的端部受损的可能性，增强了线圈53的端部的可靠性。当其一动子5的动子齿52与定子齿32对齐时，其他的动子5的动子齿52与定子齿32之间的距离为2/3l，能保证动子5在任意位置处双边直线开关磁阻电机都能够向两个相反的方向运动。如图4所示，此时b相的动子齿52与定子齿32完全对齐，a相和c相的动子齿52均与定子齿32距离2/3l，若对a相通电，a相的线圈53产生磁通，磁通在动子轭部51、动子齿52、电机气隙、定子齿32和定子轭部31之间形成闭合回路，由于磁阻最小原理，磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合，故产生磁拉力作用于a相，使得a相向右运动；同理，对c相通电时，产生的磁通同样会在动子5和定子3内形成闭合回路，产生磁拉力作用于c相，使得c相向左运动。
41.而且，该双边直线开关磁阻电机的动子5不包括永磁体，因此不需要设有容纳永磁体的槽，能使动子5的结构简单且坚固，适用于各种恶劣工况，且成本低，相比于永磁辅助式直线开关磁阻电机，力脉动较低，磁场非线性程度更低，更适用于高精度系统。
42.可选地，定子3和动子5均采用硅钢片堆叠而成。硅钢片的结构是一个整体，动子轭部51两侧结构对称，能使动子5的结构更加稳固可靠，使用寿命长，且有利于该双边直线开关磁阻电机的高速、高精度运动。
43.可选地，在定子轭部31设有多个间隔分布的螺纹孔22，螺栓依次与螺纹孔22和定子3螺接，使定子3固定在定子固定座2上。为了保证定子3良好地固定在定子固定座2上以抑制定子3形变，动子5在任意位置时，存在至少一个螺纹孔22沿基座1宽度方向与动子5对齐。可选地，螺纹孔22为m6螺纹孔22，螺纹孔22的中心与定子3远离动子5的一侧面之间的距离为7mm，相邻的两个螺纹孔22的距离为3倍的极距l。可选地，极距l为7.8mm，电机气隙的高度e为0.3mm。
44.可选地，定子轭部31的厚度h为20mm。将定子轭部31加厚，能进一步有效抑制定子3的形变，以提高双边直线开关磁阻电机的运动精度，延长双边直线开关磁阻电机的使用寿命。通过有限元方法得到双边直线开关磁阻电机的定子3形变量最多占电机气隙的高度的1.03％，形变量很小，验证了双边直线开关磁阻电机的可靠性。
45.可选地，动子轭部51一侧的动子齿52的个数为n，n是2的倍数，且n≥4。动子齿52的个数增加会使双边直线开关磁阻电机的推力增大。动子齿52的个数应根据具体情况决定，本实施例中，动子轭部51一侧的动子齿52的个数为6个。
46.可选地，定子齿32的宽度与动子齿52的宽度均为d，d与l的比值为0.45。双边直线开关磁阻电机的推力大小还与d与l的比值有关，本实施例中，d与l的比值为0.45，经有限元方法分析，d与l的比值为0.45，双边直线开关磁阻电机的推力最大，且动子齿52和定子齿32
不会存在磁密过饱和现象。
47.可选地，如图2所示，动子固定座4包括动子平台41和固定设置于动子平台41的平台盖42，动子平台41滑动设置于基座1，动子5位于动子平台41和平台盖42之间，动子平台41和平台盖42均与动子5固定连接。由于加工精度的影响，可能会存在两侧的电机气隙不相等的情况，从而存在不平衡的一对法向力作用于动子5，动子平台41和平台盖42能够稳固地与动子5连接，使动子5平稳地移动，且能减小动子5的形变和偏心，提高双边直线开关磁阻电机的运动精度，延长双边直线开关磁阻电机的使用寿命。可以理解的是，动子5的线圈53可以从平台盖42上方引出。
48.可选地，如图1和图2所示，基座1设有滑轨11，动子平台41设有滑块411，滑块411滑动设置于滑轨11。动子平台41底部设有滑块411，滑块411配合基座1上的滑轨11，能使双边直线开关磁阻电机的运动精度更高，摩擦小，噪声小。
49.可选地，基座1、定子固定座2、动子平台41和平台盖42均由铝合金材料制成。
50.双边直线开关磁阻电机相邻动子5之间需保证磁通解耦，如果动子5间耦合作用可以忽略，则无需采用解耦控制算法，使得控制方法更加简单。通过有限元方法分析相邻的两相是否磁通解耦：励磁相动子5与定子3之间的电机气隙磁通密度应为相邻相的动子5与定子3之的电机间气隙磁通密度的100倍以上。
51.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。