CN108365731A - 一种低推力波动长初级永磁同步直线电机 - Google Patents

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谭强
李立毅
王明义
黄旭珍
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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Abstract

本发明提供一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，属电机技术领域。电机包括初级组件和次级组件。初级组件用作定子，由初级铁芯和电枢绕组构成。初级组件的纵向长度远大于次级组件。初级铁芯上开槽，槽内设置电枢绕组。次级组件用作动子，由永磁体、次级铁芯构成。次级铁芯中部设置有隔磁区域。永磁体间距离不受隔磁区域的影响。初级组件和次级组件之间为气隙。该结构有利于抑制电机的端部效应和齿槽效应，降低长初级永磁同步直线电机中的推力波动。

Description

一种低推力波动长初级永磁同步直线电机
技术领域
本发明属于电机领域，特别涉及一种低推力波动长初级永磁同步直线电机。
背景技术
直线电机传动技术的特点是省去中间复杂传动结构，永磁电机的特点是功率密度高、体积小和质量轻，永磁同步直线电机兼具二者的优点，其应用领域逐渐扩大。直线电机可以是短初级长次级形式，也可以是长初级短次级形式。相较于短初级长次级形式，长初级短次级形式电机的次级(动子)质量轻，定位力小，适用于高速高精度应用场合。然而，采用长初级短次级形式的直线电机仍然存在端部效应，导致磁场谐波分量增大，引起定位力和推力波动增大，限制了该类型电机的应用。鉴于此，减小电机的推力波动成为此类电机研究及应用中必须解决的关键问题。
发明内容
本发明为解决已有长初级短次级永磁同步直线电机推力波动大的问题，提出一种模块化短次级永磁同步直线电机。本发明的具体技术方案如下：
本发明提供一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，包括初级组件和次级组件。电机次级极数为偶数，初级组件与次级组件耦合区域内对应的初级槽数为奇数。
初级组件用作定子，由初级铁芯(1)和电枢绕组(2)构成，初级组件的纵向长度远大于次级组件。初级铁芯(1)上开槽，开槽后铁芯分为齿部(1-1)与轭部(1-2)，槽内设置电枢绕组(2)，电枢绕组(2)可以采用集中式，也可以采用分布式。
次级组件用作动子，由永磁体(4)和次级铁芯(3)构成，永磁体(4)可以为表贴式，也可以为内嵌式，相邻两块永磁体充磁方向相反。次级铁芯(3)中部设置有隔磁区域(5)，永磁体间距离不受隔磁区域(5)的影响。隔磁区域(5)可以为气隙，也可以设置为非导磁材料连接件。当永磁体采用表贴式结构时，次级铁芯中部隔磁区域(5)的宽度与永磁体(4)间隙的宽度相同。当永磁体采用内嵌式结构时，次级铁芯中部隔磁区域(5)的宽度小于永磁体(4)间距的宽度。初级组件和次级组件之间为气隙(6)。
本发明的进一步设计在于：当永磁体(4)采用表贴式结构时，次级铁芯(3)纵向端部与永磁体(4)纵向端部对齐，不需要额外延长铁芯(3)端部，以进一步增大电机动子的有效行程，提高电机的推力密度。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
(1)通过在次级铁芯中部设置隔磁区域，将次级等分为两个独立的单元模块。两个单元模块的定位力波形互差180°电角度(一个槽距表示360°电角度)，定位力波形中的基波和奇数次谐波得到抵消，从而将电机总定位力抑制到较低水平；
(2)次级铁芯中部隔磁区域的宽度较小，有效减小对电机平均推力的影响。次级级数越多，隔磁区域对电机平均推力的影响越小。
附图说明
图1为本发明实施方式一低推力波动长初级永磁同步直线电机结构示意图。
图2为传统长初级永磁同步直线电机结构示意图。
图3为本发明实施方式二低推力波动长初级永磁同步直线电机结构示意图。
图中，1-1：初级铁芯齿部；1-2：初级铁芯轭部；2：电枢绕组；3：次级铁芯；4：永磁体；5：隔磁区域；6：气隙
具体实施方式
实施方式一：
如图1所示，低推力波动长初级永磁同步直线电机采用9槽12极结构，包括初级组件和次级组件。初级组件用作定子，由初级铁芯(1)和电枢绕组(2)构成，初级组件的纵向长度远大于次级组件。由硅钢片叠制而成的初级铁芯(1)上开槽，开槽后铁芯(1)分为齿部(1-1)与轭部(1-2)。初级铁芯(1)共开有18槽，槽内设置电枢绕组(2)，电枢绕组(2)采用双层集中式，线圈按照A-X-B-Y-C-Z顺序连接。
次级组件用作动子，由永磁体(4)和次级铁芯(3)构成，永磁体(4)沿法向充磁，相邻两块永磁体(4)充磁方向相反，表贴于次级铁芯(3)。次级铁芯(3)纵向端部与永磁体(4)纵向端部对齐。次级铁芯(3)中部设置有由气隙构成的隔磁区域(5)，永磁体(4)间距离不受隔磁区域的影响，即设置隔磁区域前后次级极距保持不变。隔磁区域(5)的宽度与永磁体(4)间隙的宽度相同。初级组件和次级组件之间为气隙(6)。
与传统结构长初级永磁体同步直线电机(如图2所示)相比，本发明通过在次级铁芯中部设置隔磁区域，将次级等分为两个独立的单元模块。两个单元模块的定位力波形互差180°电角度(一个槽距表示360°电角度)，定位力波形中的基波和奇数次谐波得到抵消，从而将电机总定位力抑制到较低水平。同时，次级铁芯中部隔磁区域的宽度较小，有效减小对电机平均推力的影响。
实施方式二：
本实施例与实施例一的区别是：如图3所示，电机永磁体(4)采用内嵌式结构，永磁体(4)沿纵向充磁，与次级铁芯(3)相间分布。次级铁芯中部隔磁区域(5)的宽度小于永磁体(4)间距的宽度。
应当指出的是，上述具体实施案例仅为本发明较为典型的实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。在本发明的启示下，本领域的普通技数人员对本发明做等效替换和改进获得的技术方案，都应当属于本发明的保护范畴。

Claims (6)

1.一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，包括初级组件和次级组件。初级组件用作定子，由初级铁芯(1)和电枢绕组(2)构成。初级组件的纵向长度远大于次级组件。初级铁芯(1)上开槽，开槽后铁芯分为齿部(1-1)与轭部(1-2)，槽内设置电枢绕组(2)。次级组件用作动子，由永磁体(4)和次级铁芯(3)构成。永磁体(4)可以为表贴式，也可以为内嵌式，相邻两块永磁体充磁方向相反。次级铁芯(3)中部设置有隔磁区域(5)，永磁体(4)间距离不受隔磁区域(5)的影响。初级组件和次级组件之间为气隙(6)。
2.根据权利要求1所述的一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，其特征在于：电机次级极数为偶数，初级组件与次级组件耦合区域内对应的初级槽数为奇数。
3.根据权利要求1所述的一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，其特征在于：当永磁体采用表贴式结构时，次级铁芯中部隔磁区域(5)的宽度与永磁体(4)间隙的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，其特征在于：当永磁体采用内嵌式结构时，次级铁芯中部隔磁区域(5)的宽度小于永磁体(4)间距的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，其特征在于：当永磁体(4)采用表贴式结构时，次级铁芯(3)纵向端部与永磁体(4)纵向端部对齐，不需要额外延长铁芯(3)端部。
6.根据权利要求1所述的一种低推力波动长初级永磁同步直线电机，其特征在于：次级铁芯(3)中部的隔磁区域(5)可以为气隙，也可以设置为非导磁材料连接件。
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