线性电机的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术线性电机1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2021年2月3日提交的第2021-016003号日本专利申请的优先权，该日本专利申请的全部内容(包括说明书、权利要求书、附图和摘要)通过引用结合于本文中。技术领域3.本说明书公开了在机床等工业机械中使用的线性电机。背景技术：4.线性电机以被用于例如机床等工业机械中，以用于实现高速和高精度。在这样的线性电机当中，一些线性电机通过在动子侧设置昂贵的永磁体从而减少所使用的永磁体的数量，而实现了低成本并且被特别用于长冲程机器中。5.图6图示了传统的线性电机的示例。在图6中，定子12例如由磁性钢板层压而成。在定子12的表面上，凸极10以间距p排列以从定子的磁轭21突出。类似于定子12，动子11也由磁性钢板层压而成，并包括用于u相的齿13、用于v相的齿14和用于w相的齿15。齿13、齿14和齿15布置成使得它们彼此以120度的电角度错开；即，在x轴方向上以凸极10的间距p的三分之一错开。三相交流绕组围绕齿13、齿14和齿15中的每个齿缠绕。即，用于u相的三相交流绕组16围绕齿13缠绕，用于v相的三相交流绕组17围绕齿14缠绕，而用于w相的三相交流绕组18围绕齿15缠绕。齿13、齿14和齿15中的多个齿以间距p的二分之一排列，并且永磁体19设置在齿之间的间隙中。永磁体19布置成使得每个永磁体19的磁化方向与相邻永磁体19的磁化方向相反。图6中的箭头指示永磁体19的磁化方向。6.在这样的线性电机中，通过重复地布置由廉价的电磁钢板层压而成的简单结构的定子块，能够简单地实现长冲程的可移动范围。此外，由于将昂贵的永磁体19布置在动子侧以减少使用的永磁体的数量，因此能够将线性电机的生产成本最小化。7.为了提高上述线性电机的响应性和增加高速范围内的推力，已知的线性电机在动子11中包括由非磁性材料制成的磁通阻挡件22，以减小绕组的电感。这样的线性电机在图7、图8和图9中示出，其中，仅图示了与一个电相位对应的动子11的一部分，而省略了定子12。8.在图7中，磁通阻挡件22设置在动子磁轭20与齿13、齿14和齿15之间，且动子磁轭20与齿13、齿14和齿15分隔。9.在图8中，磁通阻挡件22设置在动子磁轭20与齿13、齿14和齿15之间，且动子磁轭20在x轴方向上在磁通阻挡件22的两端上的两个位置处与齿13、齿14和齿15连接。10.在图9中，磁通阻挡件22设置成与其中插入有永磁体19的磁体插入槽连接。11.上述传统线性电机具有如下缺点。12.在图7中所示的线性电机中，动子磁轭20与齿13、齿14和齿15分隔并被设置为单独的部件，这导致线性电机的制造成本增加，并且由于装配精度的劣化而进一步导致推力波动的增加。13.在图7和图8中所图示的线性电机中，由于磁通阻挡件22设置在动子磁轭20与齿13、齿14和齿15之间，因此动子11的y轴尺寸增大。为了防止这种情况，需要将永磁体19的y轴尺寸减小磁通阻挡件22的y轴尺寸，但这会导致线性电机的每单位体积推力减小。14.在图9中所图示的线性电机中，磁通阻挡件22在永磁体19与磁通阻挡件22接触的部分处阻挡有效磁通进出永磁体19。相应地，永磁体19的磁通不能被有效地利用，并减小了线性电机的每单位体积推力。15.引用文献列表：专利文献1：jp2006-109639a。技术实现要素：16.本文中公开了一种线性电机，包括：定子，所述定子包括沿预定行进方向以固定间隔排列的多个凸极；以及动子，所述动子能够在所述行进方向上移动，并且在与所述行进方向正交的面对方向上面对所述定子。其中所述动子包括：多个齿，所述多个齿沿所述行进方向排列；三相交流绕组，所述三相交流绕组围绕所述齿缠绕；动子磁轭，所述动子磁轭连接所述多个齿；永磁体，每个所述永磁体设置在同相的所述齿之间的间隙中；以及磁通阻挡件，每个所述磁通阻挡件嵌入在所述多个齿中的每个齿的基部附近，在行进方向上完全设置在每个齿的宽度内，并且在行进方向上与所述永磁体隔开。17.在此情况下，所述磁通阻挡件可以设置为跨越所述动子磁轭和所述齿。18.所述磁通阻挡件在所述面对方向上的尺寸可以大于所述磁通阻挡件在所述动子的所述行进方向上的尺寸。19.每个所磁通阻挡件可以在所述动子的所述行进方向上设置在各个齿的中心处。20.根据本文中公开的线性电机，能够增大线性电机的每单位体积推力。附图说明21.将基于以下附图描述本公开的实施例，其中：22.图1示出了线性电机的示意性结构；23.图2示出了线性电机的磁通；24.图3示出了另一线性电机的示意性结构；25.图4示出了另一线性电机的示意性结构；26.图5示出了另一线性电机的示意性结构；27.图6示出了传统线性电机的示意性结构；28.图7示出了对应于一个电相位的另一传统线性电机的动子的结构；29.图8示出了对应于一个电相位的另一传统线性电机的动子的结构；以及30.图9示出了对应于一个电相位的另一传统线性电机的动子的结构。31.附图标记列表32.11 动子33.12 定子34.13、14、15 齿35.16、17、18 三相交流绕组36.19 永磁体37.20 动子磁轭38.21 定子磁轭39.22 磁通阻挡件40.51、52 磁通具体实施方式41.图1示出了线性电机的示意性结构。在附图中，x轴方向指示动子11的行进方向，y轴方向指示与行进方向正交的方向。定子12例如由电磁钢板层压而成。定子12包括在x轴方向上较长的定子磁轭21，并且还包括在y轴方向上从定子磁轭21的端面突出的多个凸极10。多个凸极10在x方向上以间距p的间隔排列。42.动子11例如由磁性钢板层压而成，并且在y轴方向上面对定子12。动子11包括动子磁轭20、用于u相的齿13、用于v相的齿14和用于w相的齿15。用于该三相的齿13、齿14和齿15布置成使得它们以120度的电角度相对错开；即，在x轴方向上以凸极10的间距p的三分之一相对错开。分别用于u相、v相和w相的三相交流绕组16、17和18围绕齿13、齿14和齿15缠绕。同相的齿以间距p的二分之一排列，且在齿之间的间隙(其充当磁体插入槽)中设置有永磁体19。同相的永磁体19布置成使得每个永磁体19的磁化方向与相邻永磁体19的磁化方向相反。图1中的箭头指示永磁体19的磁化方向。43.在多个齿13、齿14和齿15中的每个齿的基部，设置由非磁性材料制成的磁通阻挡件22，以减小绕组的电感。磁通阻挡件22在x轴方向上完全设置在齿13、齿14和齿15中的每个齿的宽度内，并且在x轴方向上设置在齿13、齿14和齿15中的每个齿的中心附近。如从图1可以清楚地看出的，磁通阻挡件22在x轴方向上与相邻的永磁体19隔开，从而在磁通阻挡件22与相邻的永磁体19之间形成小间隙。44.在此，参照图2解释磁通阻挡件22的作用。图2通过省略定子12而仅示出动子11的一个电相而示出了对应于一个电相的动子11的结构。在动子11中产生的磁通图示于图2中。磁通51是当将电流施加到三相交流绕组16、17和18时产生的磁通。磁通52是在永磁体19的端部处从n极到s极短路的磁通。磁通阻挡件22设置成阻挡磁通51和磁通52的通过。当磁通51的通过被阻挡并且磁通量减少时，绕组的电感减少。这增强了线性电机的响应性并增加了高速范围内的推力。另外，由于磁通52是无用的磁通，不影响推力的产生，由于磁通52的量的减少而增加了有效地作用于产生推力的磁通的量，从而能够增加线性电机的每单位体积推力。45.在本实施例中，动子磁轭20与齿13、齿14和齿15没有被磁通阻挡件22隔开。这防止了制造线性电机的成本增加，并且也防止了由于装配精度劣化而导致的推力波动的增加。46.此外，在本实施例中，由于磁通阻挡件22在x轴方向上完全设置在齿13、齿14和齿15的每个齿的宽度内，因此磁通阻挡件22不会影响永磁体19的y轴尺寸。因此，永磁体19的尺寸不受磁通阻挡件22的影响，从而能够增加线性电机的每单位体积推力。47.此外，由于各个永磁体19与磁通阻挡件22之间形成有间隙而不与磁通阻挡件22接触，因此即使当存在磁通阻挡件时，有效磁通也能够流入和流出永磁体而不被阻挡。其结果是，能够有效地使用永磁体19的磁通来产生推力，因而能够提高线性电机的每单位体积推力。48.当磁通阻挡件22设置为跨越动子磁轭20以及齿13、齿14和齿15时，如图1中所示，与仅在动子磁轭20中设置磁通阻挡件的情况相比，能够减少由磁通阻挡件22在动子磁轭20中占据的面积。如果动子磁轭20大面积被磁通阻挡件22占据，则在产生线性电机的推力期间，动子磁轭20中容易发生磁饱和，导致产生的推力减小。通过将磁通阻挡件22设置为跨越动子磁轭20以及齿13、齿14和齿15，能够提高线性电机的每单位体积推力。49.磁通阻挡件22在与动子11的行进方向正交的方向上的尺寸可以大于磁通阻挡件22在动子11的行进方向上的尺寸。磁通阻挡件22在与动子11的行进方向正交的方向上的尺寸越大，磁通阻挡件22对磁通51和52的磁阻越大。因此，能够进一步阻截磁通51和52的通过。这提高了线性电机的响应性，增加了高速范围内的推力，并增加了线性电机的每单位体积推力。50.上述结构已作为示例给出，并且在每个磁通阻挡件22在x轴方向上完全设置在齿13、14和15的每个齿的宽度内、在x轴方向上设置在齿13、齿14和齿15中的每个齿的基部附近，并且在x轴方向上与每个永磁体19隔开的条件下，可以对结构做出各种改变。例如，如图3中所示，一些磁通阻挡件22a当它们在x轴方向上与永磁体19隔开时，可以在x轴方向上从齿13、齿14和齿14中的每个齿的中心偏置。可替代地，当磁通阻挡件22设置在齿13、齿14和齿15的基部附近时，磁通阻挡件22可以不跨越动子磁轭20和齿13、齿14和齿15设置。相应地，磁通阻挡件22可以设置为使得它们的y轴范围被完全包括在齿13、齿14和齿15的y轴范围内，如图4所示。可替代地，磁通阻挡件22可以完全设置在齿13、齿14和齿15的y轴范围之外，从而在齿13、齿14和齿15中不存在磁通阻挡件22，如图5中所示。









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