CN104811001B - 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机 - Google Patents

一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机 Download PDF

Info

Publication number
CN104811001B
CN104811001B CN201510174865.4A CN201510174865A CN104811001B CN 104811001 B CN104811001 B CN 104811001B CN 201510174865 A CN201510174865 A CN 201510174865A CN 104811001 B CN104811001 B CN 104811001B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic flux
tooth
shaped
type
electric motors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510174865.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104811001A (zh
Inventor
赵玫
杨洪勇
刘慧霞
韩辅君
张淑宁
刘飞
张旭照
谢其峰
侯典立
徐明铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ludong University
Original Assignee
Ludong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ludong University filed Critical Ludong University
Priority to CN201510174865.4A priority Critical patent/CN104811001B/zh
Publication of CN104811001A publication Critical patent/CN104811001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104811001B publication Critical patent/CN104811001B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，包括两个定子和至少一个动子，动子的两端分别置于两个定子内。定子呈C型，且定子内壁三面均设有多个条形齿。动子包括连接板，连接板的两端分别设有三个凸极结构，每个凸级结构包括两个U型齿和两个L型齿，两个U型齿间隔设置，两个L型齿分别设置在两个U型齿相对的一侧，且两个L型齿与其相邻的U型齿相对设置，L型齿与U型齿之间以及两个U型齿之间分别设有永磁体，每个永磁体及其两侧的单边U型齿和/或L型齿通过电枢绕组环绕。本发明的磁通切换型横向磁通永磁直线电机，解决了传统磁通永磁直线电机永磁体用量较大，漏磁现象严重，散热效果差的缺陷，结构简单，易于安装，可靠性较高。

Description

一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其涉及一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机。
背景技术
直线直驱运动系统省去了复杂的机械转换装置，系统结构简单、运行可靠，响应速度快和控制精度高，在航空、航天、航海等军事工业及民用工业领域有着广泛的需求和应用，如电磁弹射系统、电力作动系统、交通运输系统等。随着现代先进设备的发展，这些领域对直线直驱运动系统提出了越来越高的要求，包括高力密度、高可靠性、强容错性等。而作为直线直驱运动系统中的核心部件，直线电机一直以来都是直线直驱运动系统的首选电驱动方案，也是解决上述问题的有效手段。传统的横向磁通永磁直线电机中，永磁体用量较大，漏磁现象严重，散热效果较差，为此，需要开发一种性能更高的横向磁通永磁直线电机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，解决了传统横向磁通永磁直线电机中，永磁体用量较大，漏磁现象严重，散热效果较差的缺陷，结构简单，易于安装，可靠性较高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，包括两个定子和至少一个动子，所述动子的两端分别置于所述两个定子内。所述定子呈C型，且所述定子内壁三面均设有多个条形齿。
所述动子包括连接板，所述连接板的两端分别设有三个凸极结构，每个所述凸极结构包括两个U型齿和两个L型齿，所述两个U型齿间隔设置，所述两个L型齿分别设置在两个所述U型齿彼此远离对方的一侧，且两个所述L型齿与其相邻的所述U型齿相对设置，所述L型齿与所述U型齿之间以及所述两个U型齿之间分别设有永磁体，每个所述永磁体及其两侧的单边U型齿和/或L型齿通过电枢绕组环绕。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，与传统横向磁通永磁直线电机相比，大大地减少了永磁体的用量，而且永磁体切向充磁嵌在动子铁心里，永磁体聚磁、散热效果较好，同时具备了横向磁通永磁直线电机和磁通切换型永磁直线电机的优点：
(1)通过合理设计磁路结构和参数，可以实现较高的力密度；
(2)初级、次级空间利用率较高；
(3)容错能力较强，运行可靠性高；
(4)定位力和波动力小，控制特性灵活；
(5)结构简单易于加工；
(6)电枢磁路与永磁磁路相并联，弱磁扩速能力强，在提高功率因数方面优势较大。
本发明所述的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，可用于对系统的可靠运行有较高要求的领域，特别是对系统体积及连续运行有严格要求的航空航天、军事装备等应用场合。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步：所述两个定子对称设置在所述动子的两端。
进一步：所述连接板每一端的三个凸极结构，其中一个凸极结构沿着所述连接板轴向设置在端部的端面，另外两个凸极结构沿着所述连接板轴向相对设置在端部上。
进一步：所述永磁体平行充磁且相邻的两个永磁体极性相反。
进一步：所述U型齿的高度等于所述L型齿的高度，且大于所述永磁体的高度。
进一步：每个所述L型齿的顶端分别设有倒角，每个所述U型齿的两端顶部分别设有倒角，所述L型齿和U型齿之间以及所述两个U型齿之间通过所述倒角分别依次形成凹口。
进一步：所述L型齿和U型齿之间的凹口宽度小于每个所述U型齿的两端之间的凹口宽度。
进一步：每个所述定子内壁三面上的多个条形齿分别与所述连接板一端的三个凸极结构中L型齿和/或U型齿之间形成的凹口相匹配设置。
进一步：每个所述凸极结构中的相对应位置的电枢绕组彼此串联连接。
进一步：所述连接板由导磁材料或非导磁材料组成。
附图说明
图1为本发明的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机结构示意图；
图2为本发明的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机中单个定子结构示意图；
图3为本发明的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机中单个动子结构示意图；
图4为本发明的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机中磁力线走向示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、定子，2、动子；
21、连接板，22、凸极结构；
221、U型齿，222、L型齿，223、永磁体，224、电枢绕组。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，包括两个定子1和至少一个动子2，所述动子2的两端分别置于所述两个定子1内。本实施例中，所述两个定子1对称设置在所述动子2的两端。图中示意性的画出了两个定子1和一个动子2，当然动子2的个数不限于此，可以根据实际情况增加。比如，当需要一路三相电机时，我们可以在图中与所示动子2平行的位置增加两个动子，即可实现三相电机提供动力。
如图2所示，所述定子1呈C型，且所述定子1内壁三面均设有多个条形齿。需要注意的是，本实施例中，所述定子1仅有导磁材料组成，与传统的方式相比，既无永磁体也无绕组，结构简单，成本较低。
如图3所示，所述动子2包括连接板21，所述连接板21的两端分别设有三个凸极结构22，每个所述凸极结构22包括两个U型齿221和两个L型齿222，所述两个U型齿221间隔设置，所述两个L型齿222分别设置在两个所述U型齿221彼此远离对方的一侧，且两个所述L型齿222与其相邻的所述U型齿221相对设置，所述L型齿222与所述U型齿221之间以及所述两个U型齿221之间分别设有永磁体223，每个所述永磁体223及其两侧的单边U型齿221和/或L型齿222通过电枢绕组224环绕。
其中，所述连接板21每一端的三个凸极结构22，其中一个凸极结构22沿着所述连接板21轴向设置在端部的端面，另外两个凸极结构22沿着所述连接板21轴向相对设置在端部上。
所述U型齿采用硅钢片叠制，可以有效的减少电机的漏磁通，增强磁通率。
本实施例中，所述永磁体223平行充磁且相邻的两个永磁体223极性相反。
优选地，所述U型齿221的高度等于所述L型齿222的高度，且大于所述永磁体223的高度。
需要注意的是，每个所述L型齿222的顶端分别设有倒角，每个所述U型齿221的两端顶部分别设有倒角，所述L型齿222和U型齿221之间以及所述两个U型齿221之间通过所述倒角分别依次形成凹口。
优选地，每个所述永磁体223的宽度可以根据实际情况调整。需要指出的是，当永磁体223宽度变换时U型齿221两端之间的凹口宽度始终大于所述L型齿222和U型齿221之间的凹口宽度，从而避免U型齿221中部磁通密度较饱和时U型齿221中间部分磁阻较大的问题，增加了U型齿221两端之间的磁通密度，提高反电动势幅值。
本实施例中，每个所述定子1内壁三面上的多个条形齿分别与所述连接板21一端的三个凸极结构22中L型齿222和/或U型齿221之间形成的凹口相匹配设置。
本实施例中，每个所述凸极结构22中的相对应位置的电枢绕组224彼此串联连接。
本实施例中，所述连接板21由导磁材料或非导磁材料组成。
如图4所示，为了方便描述，我们设定上排凸极结构22中的永磁体223从外往里依次为第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体，上排凸极结构22中的L型齿222和U型齿221从外往里依次为第一L型齿、第一U型齿、第二U型齿和第二L型齿，同理，我们也设定下排凸极结构22中的永磁体223从外往里依次为第四永磁体、第五永磁体和第六永磁体，下排凸极结构22中的L型齿222和U型齿221从外往里依次为第三L型齿、第三U型齿、第四U型齿和第四L型齿。
从图中可以看出，上下排中的凸极结构22中第二U型齿和第四U型齿靠外的一端分别对应所述定子1的条形齿，其余部分分别对应所述定子1内壁的条形齿之间的槽，侧面的对应方式正好与上下排凸极结构22和所述定子内壁的条形齿的对应方式相反。所述上下排凸极结构21中的永磁体223平行充磁且相邻的两个永磁体极性相反，第一永磁体和第二永磁体产生的磁通经过第一U型齿聚磁之后与第三永磁体产生的磁通汇合向下聚集，同理，第四永磁体和第五永磁体产生的磁通经第三U型齿聚磁之后与第六永磁体产生的磁通相汇合向上聚集，此时由于上下两排凸极结构产生的磁通大小相等方向相反,迫使磁通走向改变，向侧面U型齿聚集，经由定子回到第二U型齿、第四U型齿和第一L型齿、第三L型齿，从而形成横向磁通。
对于三相电机来说，我们可以在所述连接板21，两端分别固定三组动子2，每组动子2即为一相，每相动子2的电角度相差120度。
本发明所所述的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机与传统横向磁通永磁直线电机相比，大大地减少了永磁体的用量，而且永磁体切向充磁嵌在动子铁心里，永磁体聚磁、散热效果较好，提高电机初级、次级空间利用率的同时，力密度也随之提高；与传统磁通切换型永磁直线电机相比，实现了电负荷与磁负荷的解耦，对称性的结构，使得电机定位力较小，只要合理的设计结构参数，力密度可以大幅度提高。
本发明所述的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，由于相与相之间实现了电磁解耦，其带故障运行能力较为出色；模块化的设计使得该电机便于采用多相结构。它同时兼具有高可靠性、高力密度、高效率的优点，且结构简单易于加工，可用于对系统的可靠运行有较高要求的领域，特别是对系统体积及连续运行有严格要求的航空航天、军事装备等应用场合。
本发明所述的一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机属于双边平板结构，结构对称，定位力小，相间耦合小。横向磁通直线电机磁力线所在平面与电机运动方向垂直不同于传统原始直线电机磁力线所在平面与电机运动平行的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：包括两个定子(1)和至少一个动子(2)，所述动子(2)的两端分别置于所述两个定子(1)内；
所述定子(1)呈C型，且所述定子(1)内壁三面均设有多个条形齿；
所述动子(2)包括连接板(21)，所述连接板(21)的两端分别设有三个凸极结构(22)，每个所述凸极结构(22)包括两个U型齿(221)和两个L型齿(222)，所述两个U型齿(221)间隔设置，所述两个L型齿(222)分别设置在两个所述U型齿(221)彼此远离对方的一侧，且两个所述L型齿(222)与其相邻的所述U型齿(221)相对设置，所述L型齿(222)与所述U型齿(221)之间以及所述两个U型齿(221)之间分别设有永磁体(223)，每个所述永磁体(223)及其两侧的单边U型齿(221)和/或L型齿(222)通过电枢绕组(224)环绕。
2.根据权利要求1所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述两个定子(1)对称设置在所述动子(2)的两端。
3.根据权利要求1所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述连接板(21)每一端的三个凸极结构(22)，其中一个凸极结构(22)沿着所述连接板(21)轴向设置在端部的端面，另外两个凸极结构(22)沿着所述连接板(21)轴向相对设置在端部上。
4.根据权利要求1所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：每个所述永磁体(223)平行充磁且相邻的两个永磁体(223)极性相反。
5.根据权利要求1所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述U型齿(221)的高度等于所述L型齿(222)的高度，且大于所述永磁体(223)的高度。
6.根据权利要求5所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：每个所述L型齿(222)的顶端分别设有倒角，每个所述U型齿(221)的两端顶部分别设有倒角，所述L型齿(222)和U型齿(221)之间以及所述两个U型齿(221)之间通过所述倒角分别依次形成凹口。
7.根据权利要求6所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述L型齿(222)和U型齿(221)之间的凹口宽度小于每个所述U型齿(221)的两端之间的凹口宽度。
8.根据权利要求7所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：每个所述定子(1)内壁三面上的多个条形齿分别与所述连接板(21)一端的三个凸极结构中L型齿和/或U型齿之间形成的凹口相匹配设置。
9.根据权利要求1所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：每个所述凸极结构(22)中相对应位置的电枢绕组(224)彼此串联连接。
10.根据权利要求1至9任一项所述一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述连接板(21)由导磁材料或非导磁材料组成。
CN201510174865.4A 2015-04-14 2015-04-14 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机 Expired - Fee Related CN104811001B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510174865.4A CN104811001B (zh) 2015-04-14 2015-04-14 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510174865.4A CN104811001B (zh) 2015-04-14 2015-04-14 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104811001A CN104811001A (zh) 2015-07-29
CN104811001B true CN104811001B (zh) 2017-03-29

Family

ID=53695588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510174865.4A Expired - Fee Related CN104811001B (zh) 2015-04-14 2015-04-14 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104811001B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107093947A (zh) * 2017-05-27 2017-08-25 北京航空航天大学 基于多励磁绕组的开关磁阻直线电机
CN114448124A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 南京信息工程大学 一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1215241A (zh) * 1997-10-07 1999-04-28 瓦莱奥电机设备公司 双激励电机,尤其是汽车的交流发电机
CN201378785Y (zh) * 2009-03-18 2010-01-06 东南大学 高转矩密度的风力发电机
CN101834511A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 浙江大学 一种平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机
CN203014718U (zh) * 2012-11-29 2013-06-19 沈阳工业大学 一种磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电机
CN103683768A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 德昌电机(深圳)有限公司 横向磁通永磁电机
CN103795204A (zh) * 2014-01-23 2014-05-14 鲁东大学 一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机
CN204597742U (zh) * 2015-04-14 2015-08-26 鲁东大学 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011096888A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-11 Akribis Systems Pte Ltd Permanent magnet motors without magnet back iron
US9281735B2 (en) * 2012-01-05 2016-03-08 Rensselaer Polytechnic Institute Flux-switching linear permanent magnet machine with yokeless translator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1215241A (zh) * 1997-10-07 1999-04-28 瓦莱奥电机设备公司 双激励电机,尤其是汽车的交流发电机
CN201378785Y (zh) * 2009-03-18 2010-01-06 东南大学 高转矩密度的风力发电机
CN101834511A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 浙江大学 一种平面型横向磁通开关磁链永磁直线电机
CN103683768A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 德昌电机(深圳)有限公司 横向磁通永磁电机
CN203014718U (zh) * 2012-11-29 2013-06-19 沈阳工业大学 一种磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电机
CN103795204A (zh) * 2014-01-23 2014-05-14 鲁东大学 一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机
CN204597742U (zh) * 2015-04-14 2015-08-26 鲁东大学 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN104811001A (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110165852B (zh) 一种双定子相组集中绕线聚磁式永磁直线电机
CN104167896A (zh) 一种t型磁通切换永磁直线电机及其模组
CN101777821A (zh) 集中绕组分段式永磁同步直线电机
CN105553222A (zh) 一种无边端效应的容错永磁游标直线电机
CN106953497A (zh) 一种高功率密度的容错永磁游标直线电机
CN103595217A (zh) 次级无轭部双边磁通切换永磁直线电机
CN204597742U (zh) 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机
CN105356722B (zh) 一种双磁路e型结构横向磁通直线开关磁阻电机
CN108270338B (zh) 齿槽型双边初级永磁体同步直线电机
CN106253529B (zh) 带励磁调节高效大推力双边直线电机
CN104767351B (zh) 高度模块化的平板式多相永磁直线电机
CN112953158A (zh) 双边永磁体交错型模块化连续极永磁同步直线电机
CN104811001B (zh) 一种磁通切换型横向磁通永磁直线电机
Cao et al. A hybrid excitation flux-switching permanent magnet linear motor for urban rail transit
CN103248193A (zh) 容错式初级永磁游标直线电机
CN112615515A (zh) 双边错位磁障永磁辅助磁阻同步直线电机
CN203071787U (zh) 一种单磁极磁通反向永磁直线电机
CN210053325U (zh) 双定子相组集中绕线聚磁式永磁直线电机及驱动机构
CN102231576B (zh) 自容错磁通切换永磁电机
CN203632520U (zh) 次级无轭部双边初级永磁直线电机
CN104779755B (zh) 一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组
CN109494905A (zh) 磁路分割式v型并联组合磁极可调磁通电机
CN108155775B (zh) 一种不对称双边型双永磁混合励磁开关磁链直线电机
CN108574393A (zh) 一种双定子双凸极永磁直线电机
CN109842264B (zh) 一种双边平板型永磁直线电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170329

Termination date: 20190414

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee