CN103490534B - 一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数<i>N1</i>与虚槽的个数<i>N2</i>是，<i>N2</i>为大于1的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同；通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响。

Description

一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构
技术领域
本发明涉及一种电动机制造技术和初级永磁型电机定位力技术，特别是定子永磁型游标电机结构。
背景技术
游标电机具有低速大转矩的特点，因此在很多场合如轨道交通、船舶推进、食品加工和电动汽车等领域具有较好的应用情景。目前，对永磁游标电机研究较多的是转子永磁型电机，而永磁体置于转子上，在电机运行的过程中，就会产生散热困难，且过高温升会导致永磁体永久性失磁，从而使得电机运行故障。定子永磁型电机将永磁体和电枢绕组均置于定子上，转子无绕组也无永磁体，结构简单，通过定子外壳腔体水冷能有效的降低绕组和永磁体的温升，提高电机功率密度。
中国专利申请号为201210539414.2、名称为“一种聚磁式定子永磁型游标电机”中，将永磁体置于定子上，电机采用双凸极结构，聚磁模块的聚磁效应使得气隙中气隙磁密增加的同时，定位力的问题变得愈发严重，过大的定位力不仅会给电机启动带来困难，而且会引起电机运行过程中存在较大的转矩脉动，从而限制了其在各领域的应用。因此，采用有效的办法减小聚磁式定子永磁型游标电机的定位力成为本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有聚磁式定子永磁型游标电机中定位力较大的问题，提出了一种能减小定位力的定子永磁型游标电机结构，保证定位力有效减小的同时，电机的空载反电动势、推力输出等性能不变。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：本发明包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，次级由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级上开槽形成齿槽结构，初级上相邻两个齿之间是槽，槽内放置绕组，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数N1与虚槽的个数N2是，N2为大于1的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余的虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同。
本发明具有以下优点：
1、传统的针对永磁电机定位力减小的方法，包括定子斜槽、转子斜极、定子槽口宽度不均等都会对电机的性能产生一定程度影响，而且增加制造工艺的复杂度和成本。而本发明提出的解决方案为在中间虚齿内用永磁体代替聚磁模块，通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证电机的空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响，使得电机总的永磁体的用量不会增加，因而不会增加电机制造成本，而且不需要对电机初级齿端做任何改变，因而工程上非常容易实施。
2、虚槽和虚齿的宽度均未变化，因而对电机的空载反电动势及输出等性能不会造成较大影响。本发明既减小了定位力，又保留了功率密度大、容易冷却、适合高速运行的特点。用其组成的伺服驱动系统在运行时的转矩脉动问题可以得到有效控制。
3、本发明中的次级采用梯形齿的优点在于能够减小漏磁，有效地提高气隙磁密，从而提高电机的功率密度跟效率。
4、本发明的电机结构不但可以用作直线电机，对旋转电机也同样可以适用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构主视图；
图2为图1中次级结构局部放大示意图；
图3为图1中初级一个齿的结构放大示意图；
图4为图3中单个聚磁模块结构放大示意图；
图5为传统三相聚磁式初级永磁型游标直线电机和本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的定位力对比示意图；
图6为传统三相聚磁式初级永磁型游标直线电机和本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的反电势对比图；
图中：1.初级；2.次级；11.齿端；12.虚槽；13.虚齿；14.槽；21.齿；22.轭部；31、32、33、34.永磁体；300.聚磁模块。
具体实施方式
参见图1，本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构包含初级1和次级2两个部分，初级1和次级2之间具有气隙，气隙的厚度根据电机大小及要求选取。次级2由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级1上开槽形成齿槽结构，初级1上相邻两个齿之间是槽14，槽14用来放置绕组，绕组为集中或分布式绕组，槽14可以采用各种槽型，根据具体需要选取。
参见图1和图2，次级1的一个齿包含齿21、轭部22，齿21正对气隙侧呈梯形形状。齿21靠近气隙侧宽度S1与齿距Tp之比K1=S1/Tp，K1为0.1~0.5，K1最佳取0.4。齿21靠近气隙侧宽度S1与齿21靠近次级轭部22的宽度S2之比K2=S1/S2，K2为0.5~1，K2最佳取0.8。齿21及轭部22的高度可据需要进行优化。初级1上的齿的个数可根据具体需要进行选取，次级1的材料由硅钢片叠压或者导磁材料加工而成。
参见图1和图3，在初级1的每个齿的齿端11，沿电机运动方向开有多个虚槽12，相应地形成多个虚齿13。虚齿13的个数N1与虚槽12的个数N2的关系是：，并且N2为大于1的奇数。在正中间的虚槽12中嵌永磁体34，其余的虚槽12内嵌聚磁模块300。永磁体34和聚磁模块300在面对气隙的一面与虚槽12的口部平齐。永磁体34充磁方向和电机运动方向相垂直，且朝向气隙。正中间虚槽12内的永磁体34在电机运动方向上的宽度与其余虚槽12内的聚磁模块300的宽度一致。
参见图3和图4，聚磁模块300由三块永磁体31、32、33依次地紧密贴合在一起构成。中间一块永磁体32的体积大于两侧的两块永磁体31、33的体积，两侧的两块永磁体31、33结构尺寸相同。聚磁模块300的三个永磁体中，中间一块永磁体32的充磁方向和电机运动方向相垂直，且朝向气隙，而两侧的两块永磁体31、33相对充磁，且充磁方向和电机运动方向相同，充磁方向见图4上的箭头所示。
图3中示出四个虚齿13和三个虚槽12，在第一个和第三个虚槽12内放置聚磁模块300，在第二个虚槽12内放置永磁体34，所有的虚槽12宽度保持一致，第二个虚槽12内的永磁体34的宽度与聚磁模块300的宽度一致。
图5为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线电机与本发明所述电机结构的定位力的比较图，图中曲线A1为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线电机定位力的波形线，曲线B1为本发明所述电机结构的定位力的波形线，可以看出在保持其余参数不变的情况下，本发明所述电机结构的定位力远小于传统电机的定位力。
图6为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线电机与本发明所述电机的反电势的对比图，图中曲线A为传统电机的反电势波形线，曲线B为本发明所述电机的反电势的波形线，可以看出二者的反电势基本保持不变，因此本发明所述电机的功率密度并未受到大的影响，而推力的平稳性能得到较好改善。

Claims (4)

1.一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，包含初级（1）和次级（2），初级（1）和次级（2）之间具有气隙，次级（2）由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级（1）上开槽形成齿槽结构，初级（1）上相邻两个齿之间是槽（14），槽（14）内放置绕组，在初级（1）的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽（12）和多个虚齿（13），其特征是：虚齿（13）的个数N1与虚槽（12）的个数N2是，N2为大于1的奇数；在正中间的虚槽（12）中嵌有永磁体（34），其余的虚槽（12）内嵌有聚磁模块（300）；正中间的虚槽（12）中嵌有的永磁体（34）充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块（300）由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体（32）充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体（31、33）相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同。
2.根据权利要求1所述一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，其特征是：次级（2）的一个齿包含次级齿（21）、轭部（22），所述次级齿（21）正对气隙侧呈梯形，所述次级齿（21）靠近气隙侧宽度S1与齿距Tp之比K1=0.1~0.5，所述次级齿（21）靠近气隙侧宽度S1与所述次级齿（21）靠近次级轭部（22）的宽度S2之比K2=0.5~1。
3.根据权利要求1所述一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，其特征是：聚磁模块（300）的三块永磁体中，其中的中间一块永磁体（32）的体积大于两侧的两块永磁体（31、33）的体积，两侧的两块永磁体（31、33）结构尺寸相同。
4.根据权利要求1所述一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，其特征是：正中间的虚槽（12）中嵌有的永磁体（34）在电机运动方向上的宽度与聚磁模块（300）的宽度相同。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103490534B (zh) * 2013-09-27 2016-06-29 江苏大学 一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构
KR101751356B1 (ko) * 2015-12-24 2017-06-27 뉴모텍(주) 이중 티스 구조의 스테이터를 갖는 모터
CN105553222A (zh) * 2016-01-21 2016-05-04 江苏大学 一种无边端效应的容错永磁游标直线电机
CN106505821A (zh) * 2016-09-19 2017-03-15 江苏大学 一种初级永磁游标直线电机及其分割方法
US11245317B2 (en) 2019-12-05 2022-02-08 Whirlpool Corporation Direct drive electric motor having stator and magnet configurations for improved torque capability
CN112803620A (zh) * 2021-01-07 2021-05-14 苏州赛得尔智能科技有限公司 一种聚磁式无磁轨直线电机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008301628A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Nidec Servo Corp ハイブリッド式永久磁石回転電機
CN103066719A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 江苏大学 一种聚磁式定子永磁型游标电机
CN202997904U (zh) * 2012-11-26 2013-06-12 江苏大学 减小定位力的模块化永磁直线电机
CN103490534A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 江苏大学 一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6545376B2 (en) * 2000-05-23 2003-04-08 Japan Servo Co., Ltd. Three-phase hybrid type stepping motor
CN203617800U (zh) * 2013-09-27 2014-05-28 江苏大学 一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008301628A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Nidec Servo Corp ハイブリッド式永久磁石回転電機
CN202997904U (zh) * 2012-11-26 2013-06-12 江苏大学 减小定位力的模块化永磁直线电机
CN103066719A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 江苏大学 一种聚磁式定子永磁型游标电机
CN103490534A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 江苏大学 一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《初级永磁型游标直线电机设计与静态特性分析》;杜怿等;《电工技术学报》;20121130;第27卷(第11期);正文第22-24页 *

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