CN107171530A - 低推力波动连续极永磁同步直线电机 - Google Patents

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黄旭珍
李静
钱振宇
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    • 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连续极永磁同步直线电机，属电机技术领域。它包括初级组件和次级组件，初级组件由电枢绕组和初级铁心构成，初级铁心上开槽，槽内设置电枢绕组，通过初级铁心结构设计使单元电机之间相位错开180°，相邻单元电机上同相绕组的绕制方向相反。次级组件由永磁体和次级铁心构成，永磁体的充磁方向相同，次级铁心由永磁体之间的次级齿和次级背轭组成。

Description

低推力波动连续极永磁同步直线电机
技术领域
本发明属电机领域，特别涉及到一种低推力波动连续极永磁同步直线电机。
背景技术
连续极磁极结构，采用单极性永磁体及中间铁极形成气隙磁场，较之于传统NS磁极结构，其永磁体的用量可以减半。将该新型磁极应用于平板型永磁同步直线电机，单边磁拉力大幅度下降，利于降低次级轭板及初级结构支撑件的厚度。由于其永磁体用量较之于传统NS磁极结构可以减少一半，因此在长次级，短初级的永磁同步直线电机上应用，可以显著降低电机的成本。但是已有连续极磁极结构永磁同步直线电机(如图7所示)，其电枢反应明显，负载状态下，绕组电压中存在较大的谐波含量，使得电机存在较大的推力波动。降低它的推力波动，成为促进此类电机应用发展必须解决的问题。
发明内容
本发明为解决已有连续极永磁同步直线电机推力波动大问题，提出一种低推力波动连续极永磁同步直线电机。
本发明的具体技术方案如下：
低推力波动连续极永磁同步直线电机，采用多个单元电机结构设计，包括初级组件、次级组件和气隙，可以采用板型或者筒型结构。初级组件由初级铁心1和电枢绕组2组成。初级铁心上开槽形成初级轭1-1、初级齿1-2和调磁结构1-3。调磁结构1-3位于两个单元电机之间，其宽度为τ(τ为极距)。相邻的单元电机上同相绕组2-1和2-2的绕制方向相反。次级组件由次级铁心3和永磁体4组成，次级铁心3上开槽形成次级齿3-1和次级轭3-2结构，永磁体4布置在次级齿3-1之间的次级槽3-3内，永磁体4的充磁方向为面向气隙，且方向相同。初级组件和次级组件之间形成气隙5。
本发明的进一步设计在于：
调磁结构1-3采用开槽结构，形成调磁槽1-3-1和调磁齿1-3-2，并采用导磁材料，与初级铁心1形成一体结构，调磁槽的宽度s取值范围为0≤S≤τ，调磁齿的高度h的取值范围为：0≤h≤H，H为初级齿1-2的高度。
本发明的优点是：
电机采用连续极磁极结构，利于降低成本，减小支撑结构体积质量。通过调磁结构及相邻单元电机绕组绕制方向相反设计，使绕组中基波反电势同相位，但是偶数次谐波相位完全相反，因此电机绕组中的偶数次谐波完全抵消，有效抑制绕组电压中的偶数次谐波，从而减小偶数次谐波引起的推力波动。
附图说明
图1为实施方式一低推力波动连续极永磁同步直线电机。
图2为次级铁心结构示意图。
图3为初级铁心结构示意图。
图4为初级绕组结构。
图5为实施方式二开槽调磁结构的初级铁心结构示意图。
图6为实施方式三模块化多单元电机结构低推力波动连续极永磁同步直线电机。
图7为已有连续极永磁同步直线电机结构示意图。
图中，1：初级铁心；1-1：初级轭；1-2：初级齿；1-3：调磁结构；1-3-1：调磁槽；1-3-2：调磁齿；2-1-1和2-1-2：相邻单元电机上的A相绕组；2-2-1和2-2-2：相邻单元电机上的B相绕组；2-3-1和2-3-2：相邻单元电机上的C相绕组；3：次级铁心；3-1：次级齿；3-3：次级槽；4：永磁体；5：气隙
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明
实施方式一：
如图1、2、3、4所示，本实施例为单边平板型低推力波动连续极永磁同步直线电机，其极槽配合为10极12槽结构，由两个5极6槽单元电机组成，包括一个初级组件、一个次级组件和气隙。初级组件由初级铁心1和电枢绕组2组成。初级铁心上开槽形成初级轭1-1、初级齿1-2和调磁结构1-3。调磁结构1-3位于单元电机一和单元电机二之间，并与初级铁心1-1成为一体，调磁结构的宽度为τ(τ为极距)。单元电机一上的A相绕组2-1-1和单元电机二2-1-2的绕制方向相反。同理，B相绕组2-2-1和2-2-2，C相绕组2-3-12-3-2的绕制方向也分别相反。通过调磁结构及相邻单元电机绕组绕制方向相反设计，使不同单元电机中三相绕组中基波反电势同相位，但是偶数次谐波相位完全相反，经过单元电机之间绕组连接后，三相绕组中的基波大小不受影响，但偶数次谐波得以完全抵消，有效抑制绕组电压中的偶数次谐波，从而减小偶数次谐波引起的推力波动。
使相邻单元电机上同相绕组2-1和2-2的相位互差180°，通过绕组的连接。次级组件由次级铁心3和永磁体4组成，次级铁心3上开槽形成次级齿3-1和次级轭3-2结构，永磁体4布置在次级齿3-1之间的次级槽3-3内，永磁体4的充磁方向为面向气隙，且方向相同。初级组件和次级组件之间形成气隙5。
实施方式二：
如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：调磁结构1-3采用开槽结构，形成调磁槽1-3-1和调磁齿1-3-2，并采用导磁材料，与初级铁心1形成一体结构，调磁槽1-3-1的宽度s取值范围为0≤S≤τ，调磁齿1-3-2的高度h的取值范围为：0≤h≤H，H为初级齿1-2的高度。通过灵活的调磁槽1-3-1和调磁齿1-3-2的高度和宽度的优化设计，可以进一步实现磁场的优化设计，并对改善直线电机端部效应引起的三相绕组不对称性，进一步利于降低推力波动，提高平均推力。
实施方式三：
如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于：低推力波动连续极永磁同步直线电机采用多单元电机结构设计，n(n≥2)个单元电机组成一个模块，调磁结构1-3设置在两个模块之间。不同的模块的绕组的绕制方向相反。该结构对于多极多槽的大推力直线电机结构，仅采用少量的调磁结构块就可以实现抑制偶数次谐波的效果，从而利于减小初级的长度，提高电机的推力密度。

Claims (3)

1.低推力波动连续极永磁同步直线电机，采用两个单元电机结构设计，包括初级组件、次级组件和气隙，可以采用板型或者筒型结构。初级组件由初级铁心1和电枢绕组2组成。初级铁心上开槽形成初级轭1-1、初级齿1-2和调磁结构1-3。调磁结构1-3位于两个单元电机之间，其宽度为τ(τ为极距)。相邻的单元电机上A绕组2-1-1和2-1-2，B相绕组2-2-1和2-2-2，以及C相绕组2-3-1和2-3-2的绕制方向分别相反。次级组件由次级铁心3和永磁体4组成，次级铁心3上开槽形成次级齿3-1和次级轭3-2结构，永磁体4布置在次级齿3-1之间的次级槽3-3内，永磁体4的充磁方向为面向气隙，且方向相同。初级组件和次级组件之间形成气隙5。
2.根据权利要求1所述的低推力波动连续极永磁同步直线电机，其特征在于：调磁结构1-3采用开槽结构，形成调磁槽1-3-1和调磁齿1-3-2，并采用导磁材料，与初级铁心1形成一体结构，调磁槽的宽度s取值范围为0≤S≤τ，调磁齿的高度h的取值范围为：0≤h≤H，H为初级齿1-2的高度。
3.根据权利要求1所述的低推力波动连续极永磁同步直线电机，其特征在于：电机采用多单元结构设计，n(n≥2)个单元电机组成一个模块，调磁结构1-3设置在两个模块之间，模块一和模块二上同相绕组的绕制方向相反。
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