CN109842264A - 一种双边平板型永磁直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双边平板型永磁同步直线电机，属电机技术领域。电机包括初级组件、次级组件和气隙。初级组件包括上层初级和下层初级：上层初级包括若干个由导磁铁芯形成的大开口槽结构，槽口设置离散的导磁铁芯阵列；下层初级为具有凸极结构的导磁铁心及间隙组成，相邻导磁铁心之间的距离为2τ，即按照周期为2τ形成阵列。次级位于两层初级中间，由离散的永磁体阵列构成，按照N‑S‑N交替排列，共有(2n+1)个极，极距为τ。两个初级和次级之间形成两个气隙。该电机采用三层设计，充分提高了永磁体的利用率，且采用大齿槽设计，利于实现绕组散热及采用大的电负荷设计，以进一步提高推力。

Description

一种双边平板型永磁直线电机

技术领域

本发明属电机领域，特别涉及到一种双边平板型永磁直线电机。

背景技术

基于直线电机的直接传动技术，省去了中间复杂传动机构，已在机床、电梯等直线运动场合应用，而且其应用领域正逐渐扩大到生产及生活的各领域。但是与旋转电机系统不同，大部分直接驱动的直线电机系统(电磁弹射应用中高速高加速直线电机除外)不能采用高速度设计提高功率密度并减小体积质量，因此，要减小直线电机的体积质量，只能寄希望于提高电机的推力密度。提高电机的推力密度，可以从提高电机电负荷、磁负荷和磁场变化频率几个方面考虑，已有的永磁同步直线电机，绕组绕制工艺复杂，绕组散热困难，限制了电负荷的提高。此外已有永磁同步直线电机，不管将初级或次级用作动子，动子质量均较大，使得电机一定输出推力情况下，电机的加速度和动态性能受到限制。

发明内容

本发明为解决现有永磁同步直线电机推力密度低，加速度低的问题，提出一种双边平板型永磁直线电机。发明的双边平板型永磁直线电机，可以采用单相、三相或者多相电机结构，三相或者多相电机为单相电机的模块化组合。

本发明的具体技术方案如下：

一种双边平板型永磁直线电机，包括初级组件、次级组件和气隙。

所述初级组件包括上层初级和下层初级：上层初级包括若干个由导磁铁芯(2)形成的大开口槽(5)，槽内设置电枢绕组(1)，槽口设置离散的导磁铁芯阵列，阵列中导磁铁芯(3)之间的距离为2τ，中间留有间隙(4)；下层初级为具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，相邻导磁铁心(6)之间的距离为2τ。上层初级槽口导磁铁芯(3)的中点与下层初级间隙(9)的中点相对应。

所属次级组件位于两层初级中间，由离散的永磁体阵列(8)和间隙(9)构成，永磁体沿法向充磁，按照N-S-N交替排列，极距为τ。

所述电枢绕组(1)绕制在上层初级导磁铁芯(2)轭部。

两个初级位于次级两边形成双边平板结构。两个初级和次级之间形成两个气隙(10)。电机的次级作动子做直线运动。

本发明的进一步设计在于：

对于三相电机，相邻相间初级铁心宽度为(k±2/3)τ，K为自然数。对于多相电机(M相)，相邻相间初级铁心宽度为(K±2/M)τ。

次级的永磁体(8)之间的间隙(9)内可设置非导磁的支撑结构。

本发明的优点是：

(1)所发明的双边平板型永磁直线电机通过三层设计，合理利用初级与次级间的气隙，提高了永磁体利用率。

(2)所发明的双边平板型永磁直线电机，易于实现各相模块化设计及应用，各相之间无电耦合，磁耦合很小，当某相绕组故障时，不影响其它相，易于实现容错控制，有利于提高电机的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图。

图2是本发明的实施例一中A相绕组匝链磁链达到正向位置示意图。

图3是本发明的实施例一中A相绕组匝链磁链达到反向位置示意图。

图4是本发明的实施例二结构示意图。

图中，1：电枢绕组；2：上层初级导磁铁芯；3：上层初级槽口导磁铁芯；4：上层初级槽口导磁铁芯间间隙；5：槽；6：下层初级导磁铁芯；7：下层初级导磁铁芯间隙；8：次级永磁体；9：次级永磁体间间隙；10：初次级间气隙

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所示，本实施例为单相电机，包括初级、次级及两个气隙。上层初级由电枢绕组(1)、导磁铁心(2)、槽口导磁铁芯(3)阵列和导磁铁芯之间间隙(4)组成。导磁铁心(2)为环形开口结构，在内部形成一个大开口槽(5)结构，槽内设置有电枢绕组(1)，绕制在导磁铁芯(1)轭部。槽口沿水平方向上设置导磁铁芯(3)阵列。阵列中导磁铁芯(3)之间的距离为2τ，中间留有间隙(4)。下层初级由为具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，相邻导磁铁心(6)之间的距离为2τ。上层初级槽口导磁铁芯(3)的中点与下层初级间隙(9)的中点相对应。考虑到装配的可实施性，间隙(4、7)内可以设置非导磁的材料，可以起到固定导磁铁芯(3、6)的作用。

次级组件位于两层初级中间，由离散的永磁体阵列(8)和间隙(9)构成，永磁体(8)沿法向充磁，按照N-S-N交替排列，极距为τ。间隙(9)内同样可以设置非导磁或者弱导磁的支撑结构。

两个初级位于次级两边形成双边平板结构。两个初级和次级之间形成两个气隙(10)。电机的次级作动子做直线运动。

为了说明本法明电机的工作原理，图2和图3分别给出了A相绕组匝链的磁链示意图。当初级运动到图2所示的位置时，A相绕组匝链的磁链达到正向最大值。当初级运动到图3所示的位置时，A相绕组匝链的磁链达到反向最大值。当电机次级移动一个极距的距离，绕组匝链的磁链极性变化一次。

实施方式二：

如图4所示，本实施例与实施例一的区别是：实施例一为单相电机，实施例三为三相电机。本实施例为三相电机，B相电机和C相电机的结构与A相电机的结构完全相同，各相电机模块沿水平方向排列，相邻两相电机之间的导磁铁心的水平方向宽度为(k±2/3)τ，K为自然数。绕组采用三相供电，可以是正弦波或者方波供电。该该电机采用模块化设计，各相之间无电耦合，磁耦合很小，当某相绕组故障时，不影响其它相，易于实现容错控制，有利于提高电机的可靠性。

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 (5)

1.一种双边平板型永磁直线电机，包括初级组件、次级组件和气隙。所述初级组件包括上层初级和下层初级：上层初级包括若干个由导磁铁芯(2)形成的大开口槽(5)，槽内设置电枢绕组(1)，槽口设置离散的导磁铁芯阵列，阵列中导磁铁芯(3)之间的距离为2τ，中间留有间隙(4)；下层初级为具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，相邻导磁铁心(6)之间的距离为2τ。所述次级组件位于两层初级中间，由离散的永磁体阵列(8)和间隙(9)构成，永磁体(8)沿法向充磁，按照N-S-N交替排列，极距为τ。两个初级位于次级两边形成双边平板结构。两个初级和次级之间形成两个气隙(10)。电机的次级作动子做直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种双边平板型永磁直线电机，其特征在于：电枢绕组(1)设置在上层初级导磁铁芯(3)轭部。

3.根据权利要求1所述的一种双边平板型永磁直线电机，其特征在于：对于三相电机，相邻相间初级铁心宽度为(k±2/3)τ，K为自然数。对于多相电机(M相)，相邻相间初级铁心宽度为(K±2/M)τ。

4.根据权利要求1所述的一种双边平板型永磁直线电机，其特征在于：次级的永磁体(8)之间的间隙(9)内可设置非导磁的支撑结构。

5.根据权利要求1所述的一种双边平板型永磁直线电机，其特征在于：上层初级槽口导磁铁芯(3)的中点与下层初级间隙(9)的中点相对应。