專利名稱：雙邊初級結構磁懸浮平面電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機，屬于電機技術領域。
背景技術：
現(xiàn)代精密、超精密加工裝備對高響應、高速度、高精度的平面驅動裝置有著迫切的需求，如機械加工、電子產(chǎn)品生產(chǎn)、機械裝卸、制造自動化儀表設備甚至機器人驅動等。通常這些裝置由旋轉式電動機產(chǎn)生動力驅動，再由皮帶、滾珠絲桿等機械裝置，轉換為直線運動。由于機械裝置復雜，傳動精度和速度都受到限制，且需經(jīng)常調校，造成成本高、可靠性差、體積較大。最初的平面驅動裝置是由兩臺直接驅動的直線電機來實現(xiàn)的，采用層疊式驅動結構，這種結構增加了傳動系統(tǒng)的復雜性，從本質上沒有擺脫低維運動機構疊加形成高維運動機構的模式。對于底層的直線電機，要承載上層直線電機及其相關機械部件的總質量，從而嚴重影響了定位和控制精確度。而直接利用電磁能產(chǎn)生平面運動的平面電機，具有 出力密度高、低熱耗、高速度、高精度和高可靠性的特點，因省去了從旋轉運動到直線運動再到平面運動的中間轉換裝置，可把控制對象同電機做成一體化結構，具有反應快、靈敏度高、隨動性好及結構簡單等優(yōu)點。根據(jù)平面電機電磁推力的產(chǎn)生原理，可以將平面電機分為變磁阻型、同步型和感應型。其中，同步型平面電機具有結構簡單、推力大、效率高和響應速度快等良好的綜合性能，在二維平面驅動裝置、特別是精密二維平面驅動裝置中具有廣闊的應用前景。圖17和圖18所示為現(xiàn)有的一種平面電機結構。該電機中包括定子和動子兩大部件，它的工作原理類似于三相旋轉永磁同步電機，定子包含鐵心和4個相互垂直放置的推力繞組，每個繞組有獨立的3個相，X向推力繞組用于驅動動子沿X方向運動，Y向推力繞組用于驅動動子沿Y方向運動。動子包含動子平臺和4個永磁體陣列，永磁體陣列排列在動子平臺的下表面，通過控制相應的三相繞組電流，動子平臺就可以在平面上做定位運動。但是，該永磁同步平面電機存在電機結構復雜、繞組的利用率低、損耗大、效率低、控制復雜以及定位精度低等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有永磁同步平面電機的結構復雜及定位精度低的問題，提供一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機。本發(fā)明的第一種技術方案雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板、初級下基板、次級基板、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，初級上基板、初級下基板和次級基板均為由三條等長的長邊和三條等長的短邊相間隔首尾相接形成的六邊形平板，次級基板位于初級上基板和初級下基板之間，且該次級基板與初級上基板之間為均勻的氣隙，該次級基板和初級下基板之間為均勻氣隙，水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為三個，
每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同，以初級上基板的質心為圓心，二個水平力上初級相互之間呈120°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板的氣隙側表面上，并且每個水平力上初級位于初級上基板的一條長邊的中間位置，三個水平力上次級與三個水平力上初級相對設置，固定在次級基板的上氣隙表面，三個水平力下次級和三個水平力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板的下氣隙側表面；三個水平力下初級和三個水平力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在初級下基板上；每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同，三個Z向力上初級在初級上基板上以所述質心為圓心、沿圓周方式均勻分布固定 在初級上基板的氣隙側表面上，并且每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，三個Z向力上次級與三個Z向力上初級相對設置，并固定在次級基板的上氣隙表面，三個Z向力下次級和三個Z向力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板的下氣隙側表面；三個Z向力下初級和三個Z向力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板上；初級上基板、初級下基板和次級基板均采用高強度非磁性材料制成。本發(fā)明的第二種技術方案雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板、初級下基板、次級基板、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，初級上基板、初級下基板和次級基板均為矩形，初級上基板、次級基板和初級下基板依次相對平行放置，初級上基板和次級基板的上表面之間形成氣隙，次級基板下表面和初級下基板之間形成氣隙，水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為四個，每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同，四個水平力上初級呈兩兩對稱分布固定在初級上基板的氣隙側表面上，四個水平力上初級分別位于初級上基板的四條邊的中間位置，四個水平力上次級與四個水平力上初級相對設置，并固定在次級基板的上氣隙表面，四個水平力下次級和四個水平力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板的下氣隙表面，四個水平力下初級和四個水平力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板上；每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同，以初級上基板的質心為圓心，四個Z向力上初級相互之間呈90°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板的氣隙側表面上，每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，Z向力上初級與相鄰的兩個水平力上初級之間以初級上基板的質心為圓心均呈45°夾角，四個Z向力上次級與四個Z向力上初級相對，分布在次級基板的上氣隙表面，四個Z向力下次級和四個Z向力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板的下氣隙側表面；四個Z向力下初級與和四個Z向力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板上；初級上基板、初級下基板和次級基板均采用高強度非磁性材料制成。上述兩種方案的水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元結構為所述水平力輸出電機單元的水平力上初級由水平力上初級線圈和水平力上初級鐵心構成，水平力上初級鐵心圓定在初級上基板的氣隙側表面，水平力上初級線圈為跑道形線圈，水平力上初級線圈粘貼在水平力上初級鐵心的氣隙側表面上，水平力上初級線圈一端的弧形段位于初級上基板的外邊的中間；水平力輸出電機單元的水平力上次級由水平力上次級永磁體和水平力上次級永磁體固定板構成，水平力上次級永磁體固定板嵌放在次級基板的上氣隙側表面上，水平力上次級永磁體包括兩塊長條形的水平力上次級平板形永磁體，兩塊水平力上次級平板形永磁體相并列、平行固定在水平力上次級永磁體固定板的氣隙側表面，水平力上次級平板形永磁體的長度方向與水平力上初級線圈的長度方向對應，水平力上次級平板形永磁體為沿垂向方向平行充磁，兩塊水平力上次級平板形永磁體的充磁方向相反；水平力輸出電機單元的水平力下次級的相應的水平力下次級永磁體的充磁方向 與水平力上次級永磁體的充磁方向相同；Z向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈和Z向力上初級鐵心構成，Z向力上初級鐵心由一個水平段和兩個豎直段首尾相接形成門字形結構，Z向力上初級鐵心的水平段固定在初級上基板的氣隙側表面，每個Z向力上初級鐵心的豎直段上纏繞一個Z向力上初級線圈；Z向力輸出電機單元的Z向力上次級由Z向力上次級永磁體和Z向力上次級軛板構成，Z向力上次級軛板嵌放在次級基板的上氣隙側表面上，Z向力上次級永磁體包括兩塊長條形的Z向力上次級平板形永磁體，兩塊Z向力上次級平板形永磁體相并列、平行固定在Z向力上次級軛板的氣隙側表面，Z向力上次級平板形永磁體是沿垂向方向平行充磁，兩塊Z向力上次級平板形永磁體的充磁方向相反；Z向力輸出電機單元的Z向力下次級的相應的Z向力下次級永磁體的充磁方向與Z向力上次級永磁體的充磁方向相同。所述水平力上次級永磁體還包括水平力上次級長條形永磁體，該水平力上次級長條形永磁體設置于水平力上次級永磁體固定板的氣隙側表面，并夾固在兩塊水平力上次級平板形永磁體之間，水平力上次級長條形永磁體沿水平方向平行充磁，其充磁方向由面向次級基板充磁的水平力上次級平板形永磁體指向背離次級基板充磁的水平力上次級平板形永磁體。所述水平力上次級永磁體還包括兩塊水平力上次級邊端永磁體，該兩塊水平力上次級邊端永磁體與水平力上次級長條形永磁體相平行分別固定在兩塊水平力上次級平板形永磁體的兩外側面上，并位于水平力上次級永磁體固定板的氣隙側表面，兩塊水平力上次級邊端永磁體的充磁方向均與水平力上次級長條形永磁體的充磁方向相反。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明中，電機的X向驅動與Y向驅動共用一套繞組，通過控制電機各個線圈電流的方向與大小，即可控制作用在動子上電磁力的方向與大小，實現(xiàn)電機動子的X、Y 二維平面運動以及繞Z軸的偏轉運動。本發(fā)明所述的平面電機次級體積小、動子質量輕、結構強度高、動態(tài)特性好，同時，繞組的冷卻容易、損耗低、發(fā)熱少，電機的控制精度高。在電機的整體結構中，由于各個方向的推力是由所有線圈與永磁體相互作用產(chǎn)生的合力，所以能夠減小每個線圈流過的電流，進而抑制每個線圈的發(fā)熱，避免由線圈發(fā)熱引起的精度降低。
圖I為本發(fā)明實施方式一的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施方式二的結構示意圖；圖3為實施方式三中水平力輸出電機單元的結構示意圖；圖4為實施方式三中水平力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖5為實施方式四中水平力輸出電機單元的結構示意圖；圖6為實施方式四中水平力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖7為實施方式五中水平力輸出電機單元的結構示意圖；圖8為實施方式五中水平力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖9為實施方式六中水平力輸出電機單元的結構示意圖；圖10為實施方式六中水平力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖11為實施方式七中Z向力輸出電機單元的結構示意圖；圖12為實施方式七中Z向力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖13為實施方式八中Z向力輸出電機單元的結構示意圖；圖14為實施方式八中Z向力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖15為實施方式九中Z向力輸出電機單元的結構示意圖；圖16為實施方式九中Z向力輸出電機單元的立體結構示意圖；圖17為現(xiàn)有永磁同步平面電機的結構示意圖；圖18為圖17所示電機的動子的永磁體陣列示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述 雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板I、初級下基板2、次級基板3、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，初級上基板I、初級下基板2和次級基板3均為由三條等長的長邊和三條等長的短邊相間隔首尾相接形成的六邊形平板，次級基板3位于初級上基板I和初級下基板2之間，且該次級基板3與初級上基板I之間為均勻的氣隙，該次級基板3和初級下基板2之間為均勻氣隙，水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為三個，
每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同，以初級上基板I的質心為圓心，二個水平力上初級相互之間呈120°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板I的氣隙側表面上，并且每個水平力上初級位于初級上基板I的一條長邊的中間位置，三個水平力上次級與三個水平力上初級相對設置，固定在次級基板3的上氣隙表面，三個水平力下次級和三個水平力上次級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板3的下氣隙側表面；三個水平力下初級和三個水平力上初級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并固定在初級下基板2上；每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同，三個Z向力上初級在初級上基板I上以所述質心為圓心、沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板I的氣隙側表面上，并且每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，三個Z向力上次級與三個Z向力上初級相對設置，并固定在次級基板3的上氣隙表面，三個Z向力下次級和三個Z向力上次級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板3的下氣隙側表面；三個Z向力下初級和三個Z向力上初級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板2上；初級上基板I、初級下基板2和次級基板3均采用高強度非磁性材料制成。所述初級上基板I和初級下基板2的中心可以開設圓孔或方形孔，用于散熱。
具體實施方式
二 下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板I、初級下基板2、次級基板3、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，初級上基板I、初級下基板2和次級基板3均為矩形，初級上基板I、次級基板3和初級下基板2依次相對平行放置，初級上基板I和次級基板3的上表面之間形成氣隙，次級基板3下表面和初級下基板2之間形成氣隙，水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為四個，每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同，四個水平力上初級呈兩兩對稱分布固定在初級上基板I的氣隙側表面上，四個水平力上初級分別位于初級上基板I的四條邊的中間位置，四個水平力上次級與四個水平力上初級相對設置，并固定在次級基板3的上氣隙表面，四個水平力下次級和四個水平力上次級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板3的下氣隙表面，四個水平力下初級和四個水平力上初級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板2上；每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同，、
以初級上基板I的質心為圓心，四個Z向力上初級相互之間呈90°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板I的氣隙側表面上，每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，Z向力上初級與相鄰的兩個水平力上初級之間以初級上基板I的質心為圓心均呈45°夾角，四個Z向力上次級與四個Z向力上初級相對，分布在次級基板3的上氣隙表面，四個Z向力下次級和四個Z向力上次級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板3的下氣隙側表面；四個Z向力下初級與和四個Z向力上初級以次級基板3為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板2上；初級上基板I、初級下基板2和次級基板3均采用高強度非磁性材料制成。所述初級上基板I和初級下基板2的中心可以開設圓孔或方形孔，用于散熱。
具體實施方式
三下面結合圖3、圖4、圖11和圖12說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或二的進一步說明，本實施方式所述雙邊初級結構磁懸浮平面電機，所述水平力輸出電機單元的水平力上初級由水平力上初級線圈4-1和水平力上初級鐵心4-2構 成，水平力上初級鐵心4-2圓定在初級上基板I的氣隙側表面，水平力上初級線圈4-1為跑道形線圈，水平力上初級線圈4-1粘貼在水平力上初級鐵心4-2的氣隙側表面上，水平力上初級線圈4-1 一端的弧形段位于初級上基板I的外邊的中間；水平力輸出電機單元的水平力上次級由水平力上次級永磁體4-3和水平力上次級永磁體固定板4-4構成，水平力上次級永磁體固定板4-4嵌放在次級基板3的上氣隙側表面上,水平力上次級永磁體4-3包括兩塊長條形的水平力上次級平板形永磁體4-33，兩塊水平力上次級平板形永磁體4-33相并列、平行固定在水平力上次級永磁體固定板4-4的氣隙側表面，水平力上次級平板形永磁體4-33的長度方向與水平力上初級線圈4-1的長度方向對應，水平力上次級平板形永磁體4-33為沿垂向方向平行充磁，兩塊水平力上次級平板形永磁體4-33的充磁方向相反；水平力輸出電機單元的水平力下次級的相應的水平力下次級永磁體的充磁方向與水平力上次級永磁體4-3的充磁方向相同；Z向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈4-5和Z向力上初級鐵心4-6構成，Z向力上初級鐵心4-6由一個水平段和兩個豎直段首尾相接形成門字形結構，Z向力上初級鐵心4-6的水平段固定在初級上基板I的氣隙側表面，每個Z向力上初級鐵心4-6的豎直段上纏繞一個Z向力上初級線圈4-5 ；Z向力輸出電機單元的Z向力上次級由Z向力上次級永磁體4-7和Z向力上次級軛板4-8構成，Z向力上次級軛板4-8嵌放在次級基板3的上氣隙側表面上，Z向力上次級永磁體4-7包括兩塊長條形的Z向力上次級平板形永磁體4-71，兩塊Z向力上次級平板形永磁體4-71相并列、平行固定在Z向力上次級軛板4-8的氣隙側表面，Z向力上次級平板形永磁體4-71是沿垂向方向平行充磁，兩塊Z向力上次級平板形永磁體4-71的充磁方向相反；Z向力輸出電機單元的Z向力下次級的相應的Z向力下次級永磁體的充磁方向與Z向力上次級永磁體4-7的充磁方向相同。
具體實施方式
四下面結合圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式為對實施方式三的進一步說明，所述水平力上次級永磁體4-3還包括水平力上次級長條形永磁體4-31，該水平力上次級長條形永磁體4-31設置于水平力上次級永磁體固定板4-4的氣隙側表面，并夾固在兩塊水平力上次級平板形永磁體4-33之間，水平力上次級長條形永磁體4-31沿水平方向平行充磁，其充磁方向由面向次級基板3充磁的水平力上次級平板形永磁體4-33指向背離次級基板3充磁的水平力上次級平板形永磁體4-33。
具體實施方式
五下面結合圖7和圖8說明本實施方式，本實施方式為對實施方式四的進一步說明，所述水平力上次級永磁體4-3還包括兩塊水平力上次級邊端永磁體4-32，該兩塊水平力上次級邊端永磁體4-32與水平力上次級長條形永磁體4-31相平行分別固定在兩塊水平力上次級平板形永磁體4-33的兩外側面上，并位于水平力上次級永磁體固定板4-4的氣隙側表面，兩塊水平力上次級邊端永磁體4-32的充磁方向均與水平力上次級長條形永磁體4-31的充磁方向相反。
具體實施方式
六下面結合圖9和圖10說明本實施方式，本實施方式為對實施方式三、四或五的進一步說明，所述水平力上初級鐵心4-2的橫截面為等腰梯形，該等腰梯形 的長底邊所在的表面面向所述電機的氣隙。
具體實施方式
七下面結合圖11和圖12說明本實施方式，本實施方式為對實施方式三、四、五或六的進一步說明，所述Z向力上次級永磁體4-7還包括Z向力上次級長條形永磁體4-72,該Z向力上次級長條形永磁體4-72設置于在Z向力上次級軛板4_8的氣隙側表面，并夾固在兩塊Z向力上次級平板形永磁體4-71之間，Z向力上次級長條形永磁體4-72水平充磁，其充磁方向由面向次級基板3充磁的Z向力上次級平板形永磁體4-71指向背離次級基板3充磁的Z向力上次級平板形永磁體4-71。
具體實施方式
八下面結合圖13和圖14說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或二的進一步說明，其它實施方式三、四、五、六或七中的Z向力輸出電機單元也可以相應的替換成本實施方式中所述的Z向力輸出電機單元的結構，Z向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈4-5、Z向力上初級鐵心4-6和Z向力上初級永磁體4-9構成，Z向力上初級鐵心4-6由一個水平段和兩個豎直段首尾相接形成門字形結構，該門字形結構沿其水平段的中心均分成兩分段，Z向力上初級永磁體4-9夾固在該兩分段之間，Z向力上初級鐵心4-6的水平段固定在初級上基板I的氣隙側表面，每個Z向力上初級鐵心4-6的豎直段上纏繞一個Z向力上初級線圈4-5 ；Z向力輸出電機單元的Z向力上次級包括Z向力上次級磁性次級金屬軛板4-10，Z向力上次級磁性次級金屬軛板4-10嵌放在次級基板3的上氣隙側表面上；Z向力上初級永磁體4-9沿水平方向平行充磁。
具體實施方式
九下面結合圖15和圖16說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或二的進一步說明，其它實施方式三、四、五、六或七中的Z向力輸出電機單元也可以相應的替換成本實施方式中所述的Z向力輸出電機單元的結構，Z向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈4-5、Z向力上初級鐵心4-6和Z向力上初級永磁體4-9構成，Z向力上初級鐵心4-6為開口朝向次級基板3的E字形鐵心，該Z向力上初級鐵心4-6的水平段固定在初級上基板I的氣隙側表面，Z向力上初級線圈4-5纏繞在Z向力上初級鐵心4-6的中間的芯柱上，或者Z向力上初級線圈4-5分為兩個線圈，分別纏繞在Z向力上初級鐵心4-6的兩側的芯柱上，Z向力上初級永磁體4-9粘貼在Z向力上初級鐵心4-6中間芯柱的氣隙側端面上；Z向力輸出電機單元的Z向力上次級包括Z向力上次級磁性次級金屬軛板4-10，Z向力上次級磁性次級金屬軛板4-10嵌放在次級基板3的上氣隙側表面上；Z向力上初級永磁體4-9沿垂直于氣隙方向平行充磁。
具體實施方式
十本實施方式為對實施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九的進一步說明，所述初級上基板I和初級下基板2上布設有冷卻液通道，初級上基板I、初級下基板2和次級基板3表面上安裝有隔熱裝置。本發(fā)明上述所有實施方式中所述的Z向力輸出電機單元還可以采用以下的結構Z向力輸出電機單元的下初級由下初級永磁體和永磁體固定板構成，下初級永磁體為平板形，粘貼固定在永磁體固定板上表面；Z向力輸出電機單元的下次級由下次級永 磁體和永磁體固定板構成，下次級永磁體為平板形，粘貼固定在永磁體固定板下表面；下初級永磁體與下次級永磁體均為平行充磁，二者充磁方向相反。本發(fā)明不局限于上述實施方式，還可以是上述各實施方式中所述技術特征的合理組合。
權利要求
1.一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于它包括初級上基板(I)、初級下基板(2)、次級基板(3)、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元， 初級上基板(I )、初級下基板(2)和次級基板(3)均為由三條等長的長邊和三條等長的短邊相間隔首尾相接形成的六邊形平板，次級基板(3)位于初級上基板(I)和初級下基板(2)之間，且該次級基板(3)與初級上基板(I)之間為均勻的氣隙，該次級基板(3)和初級下基板(2)之間為均勻氣隙， 水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為三個， 每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同， 以初級上基板(I)的質心為圓心，二個水平力上初級相互之間呈120°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板(I)的氣隙側表面上，并且每個水平力上初級位于初級上基板(I)的一條長邊的中間位置，三個水平力上次級與三個水平力上初級相對設置，固定在次級基板(3)的上氣隙表面，三個水平力下次級和三個水平力上次級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板(3)的下氣隙側表面；三個水平力下初級和三個水平力上初級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并固定在初級下基板(2)上； 每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同， 三個Z向力上初級在初級上基板(I)上以所述質心為圓心、沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板(I)的氣隙側表面上，并且每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，三個Z向力上次級與三個Z向力上初級相對設置，并固定在次級基板(3)的上氣隙表面，三個Z向力下次級和三個Z向力上次級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板(3)的下氣隙側表面；三個Z向力下初級和三個Z向力上初級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板(2)上； 初級上基板(I)、初級下基板(2)和次級基板(3)均采用高強度非磁性材料制成。
2.一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于它包括初級上基板(I)、初級下基板(2)、次級基板(3)、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元， 初級上基板(I)、初級下基板(2)和次級基板(3)均為矩形，初級上基板(I)、次級基板(3)和初級下基板(2)依次相對平行放置，初級上基板(I)和次級基板(3)的上表面之間形成氣隙，次級基板(3)下表面和初級下基板(2)之間形成氣隙， 水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為四個， 每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同， 四個水平力上初級呈兩兩對稱分布固定在初級上基板(I)的氣隙側表面上，四個水平力上初級分別位于初級上基板(I)的四條邊的中間位置，四個水平力上次級與四個水平力上初級相對設置，并固定在次級基板(3)的上氣隙表面，四個水平力下次級和四個水平力上次級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板(3)的下氣隙表面，四個水平力下初級和四個水平力上初級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板(2 )上； 每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同， 以初級上基板(I)的質心為圓心，四個Z向力上初級相互之間呈90°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板(I)的氣隙側表面上，每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，Z向力上初級與相鄰的兩個水平力上初級之間以初級上基板(I)的質心為圓心均呈45°夾角，四個Z向力上次級與四個Z向力上初級相對，分布在次級基板(3)的上氣隙表面，四個Z向力下次級和四個Z向力上次級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并且固定在次級基板(3)的下氣隙側表面；四個Z向力下初級與和四個Z向力上初級以次級基板(3)為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板(2)上； 初級上基板(I)、初級下基板(2)和次級基板(3)均采用高強度非磁性材料制成。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述水平力輸出電機單元的水平力上初級由水平力上初級線圈(4-1)和水平力上初級鐵心(4-2)構成，水平力上初級鐵心(4-2)圓定在初級上基板(I)的氣隙側表面，水平力上初級線圈(4-1)為跑道形線圈，水平力上初級線圈(4-1)粘貼在水平力上初級鐵心(4-2)的氣隙側表面上，水平力上初級線圈(4-1) 一端的弧形段位于初級上基板(I)的外邊的中間； 水平力輸出電機單元的水平力上次級由水平力上次級永磁體(4-3)和水平力上次級永磁體固定板(4-4)構成，水平力上次級永磁體固定板(4-4)嵌放在次級基板(3)的上氣隙側表面上，水平力上次級永磁體(4-3)包括兩塊長條形的水平力上次級平板形永磁體(4-33)，兩塊水平力上次級平板形永磁體(4-33)相并列、平行固定在水平力上次級永磁體固定板(4-4)的氣隙側表面，水平力上次級平板形永磁體(4-33)的長度方向與水平力上初級線圈(4-1)的長度方向對應， 水平力上次級平板形永磁體(4-33)為沿垂向方向平行充磁，兩塊水平力上次級平板形永磁體(4-33)的充磁方向相反； 水平力輸出電機單元的水平力下次級的相應的水平力下次級永磁體的充磁方向與水平力上次級永磁體(4-3)的充磁方向相同； Z向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈(4-5)和Z向力上初級鐵心(4-6)構成，Z向力上初級鐵心(4-6)由一個水平段和兩個豎直段首尾相接形成門字形結構，Z向力上初級鐵心(4-6)的水平段固定在初級上基板(I)的氣隙側表面，每個Z向力上初級鐵心(4-6)的豎直段上纏繞一個Z向力上初級線圈(4-5); Z向力輸出電機單元的Z向力上次級由Z向力上次級永磁體(4-7)和Z向力上次級軛板(4-8)構成，Z向力上次級軛板(4-8)嵌放在次級基板(3)的上氣隙側表面上，Z向力上次級永磁體(4-7)包括兩塊長條形的Z向力上次級平板形永磁體(4-71)，兩塊Z向力上次級平板形永磁體(4-71)相并列、平行固定在Z向力上次級軛板(4-8)的氣隙側表面,Z向力上次級平板形永磁體(4-71)是沿垂向方向平行充磁，兩塊Z向力上次級平板形永磁體(4-71)的充磁方向相反； Z向力輸出電機單元的Z向力下次級的相應的Z向力下次級永磁體的充磁方向與Z向力上次級永磁體(4-7)的充磁方向相同。
4.根據(jù)權利要求3所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述水平力上次級永磁體(4-3)還包括水平力上次級長條形永磁體(4-31 )，該水平力上次級長條形永磁體(4-31)設置于水平力上次級永磁體固定板(4-4)的氣隙側表面，并夾固在兩塊水平力上次級平板形永磁體(4-33 )之間，水平力上次級長條形永磁體(4-31)沿水平方向平行充磁，其充磁方向由面向次級基板(3)充磁的水平力上次級平板形永磁體(4-33)指向背離次級基板(3 )充磁的水平力上次級平板形永磁體(4-33 )。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述水平力上次級永磁體(4-3)還包括兩塊水平 力上次級邊端永磁體(4-32)，該兩塊水平力上次級邊端永磁體(4-32)與水平力上次級長條形永磁體(4-31)相平行分別固定在兩塊水平力上次級平板形永磁體(4-33)的兩外側面上，并位于水平力上次級永磁體固定板(4-4)的氣隙側表面，兩塊水平力上次級邊端永磁體(4-32)的充磁方向均與水平力上次級長條形永磁體(4-31)的充磁方向相反。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述水平力上初級鐵心(4-2)的橫截面為等腰梯形，該等腰梯形的長底邊所在的表面面向所述電機的氣隙。
7.根據(jù)權利要求3所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述Z向力上次級永磁體(4-7)還包括Z向力上次級長條形永磁體(4-72)，該Z向力上次級長條形永磁體(4-72)設置于在Z向力上次級軛板(4-8)的氣隙側表面,并夾固在兩塊Z向力上次級平板形永磁體(4-71)之間，Z向力上次級長條形永磁體(4-72)水平充磁，其充磁方向由面向次級基板(3)充磁的Z向力上次級平板形永磁體(4-71)指向背離次級基板(3)充磁的Z向力上次級平板形永磁體(4-71)。
8.根據(jù)權利要求I或2所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于a向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈(4-5)、Z向力上初級鐵心(4-6)和Z向力上初級永磁體(4-9)構成，Z向力上初級鐵心(4-6)由一個水平段和兩個豎直段首尾相接形成門字形結構，該門字形結構沿其水平段的中心均分成兩分段，Z向力上初級永磁體(4-9)夾固在該兩分段之間，Z向力上初級鐵心(4-6)的水平段固定在初級上基板(I)的氣隙側表面，每個Z向力上初級鐵心(4-6)的豎直段上纏繞一個Z向力上初級線圈(4-5)； Z向力輸出電機單元的Z向力上次級包括Z向力上次級磁性次級金屬軛板(4-10)，Z向力上次級磁性次級金屬軛板(4-10)嵌放在次級基板(3)的上氣隙側表面上； Z向力上初級永磁體(4-9)沿水平方向平行充磁。
9.根據(jù)權利要求I或2所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于a向力輸出電機單元的Z向力上初級由兩個Z向力上初級線圈(4-5)、Z向力上初級鐵心(4-6)和Z向力上初級永磁體(4-9)構成， Z向力上初級鐵心(4-6)為開口朝向次級基板(3)的E字形鐵心，該Z向力上初級鐵心(4-6)的水平段固定在初級上基板(I)的氣隙側表面，Z向力上初級線圈(4-5)纏繞在Z向力上初級鐵心(4-6)的中間的芯柱上，或者Z向力上初級線圈(4-5)分為兩個線圈，分別纏繞在Z向力上初級鐵心(4-6)的兩側的芯柱上，Z向力上初級永磁體(4-9)粘貼在Z向力上初級鐵心(4-6)中間芯柱的氣隙側端面上；Z向力輸出電機單元的Z向力上次級包括Z向力上次級磁性次級金屬軛板(4-10)，Z向力上次級磁性次級金屬軛板(4-10)嵌放在次級基板(3)的上氣隙側表面上； Z向力上初級永磁體(4-9)沿垂直于氣隙方向平行充磁。
10.根據(jù)權利要求1、2、4、5或7所述的雙邊初級結構磁懸浮平面電機，其特征在于所述初級上基板(I)和初級下基板(2 )上布設有冷卻液通道，初級上基板(I)、初級下基板(2 )和次級基板(3)表面上安裝有隔熱裝置。
全文摘要
雙邊初級結構磁懸浮平面電機，屬于電機技術領域。它解決了現(xiàn)有永磁同步平面電機的結構復雜及定位精度低的問題。該平面電機由水平力輸出電機單元、Z向力輸出電機單元、初級上基板、初級下基板和次級基板構成；水平力輸出電機單元主要由上初級、下初級、次級以及氣隙構成；Z向力輸出電機單元也主要由上初級、下初級、次級以及氣隙構成。本發(fā)明適用于磁懸浮平面電機。
文檔編號H02N15/00GK102739122SQ20121023611
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權日2012年7月9日
發(fā)明者寇寶泉, 張赫, 張魯, 羅俊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學