CN109889014B - 一种初级绕组分段永磁直线同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种初级绕组分段永磁直线同步电机，属于直线电机技术领域。本发明中电机包括初级和次级，初级和次级间为气隙；次级用作动子，由铁芯背轭和永磁体构成；初级用作定子，电枢绕组沿纵向分为若干个模块，其中每个线圈占用铁芯槽一半的空间，相邻电枢绕组模块重叠排布，形成一定长度的重叠区域，重叠区域的纵向长度大于次级的纵向长度，每个电枢绕组模块独立供电，当次级运动到重叠区域上方时进行电枢绕组模块切换，驱动控制器控制电枢绕组模块电流线性增大或减小。本发明解决了现有电机电枢绕组模块切换过程中参数非线性变化的问题，简化了电机数学模型，消除了参数非线性变化引入的推力波动含量，提高了电机的推力特性和定位精度。

Description

一种初级绕组分段永磁直线同步电机

技术领域

本发明涉及一种初级绕组分段永磁直线同步电机，属于直线电机技术领域。

背景技术

平板型永磁直线同步电机根据运动部件的不同可分为两种类型：动电枢型和动磁钢型。动电枢型电机动子由电枢构成，多个永磁体构成了电机的定子。动磁钢型电机动子由磁钢和铁芯构成，电枢绕组构成了定子。相对于动电枢型电机，动磁钢型电机动子结构简单，质量轻，定位力，适用于长行程、高速等场合。针对动磁钢型电机，为了解决定子绕组整个通电带来的效率低和控制难问题，技术人员提出了初级绕组分段永磁直线同步电机，将相邻的两段电枢铁芯齿槽中嵌放的电枢绕组在电路上断开，对各段电枢绕组分别控制，减少了能源消耗，提高了系统效率。

但是，现有初级绕组分段永磁直线同步电机如图2所示，目前采用的绕组分段方式，在绕组段间切换过程中参数非线性变化，加大了驱动控制的难度，同时导致电机产生一定的推力波动和速度波动，降低了系统的定位力精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的绕组段间切换过程中参数非线性变化，导致电机产生一定的推力波动和速度波动，降低系统定位力精度的问题，进而提供一种初级绕组分段永磁直线同步电机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种初级绕组分段永磁直线同步电机，电机包括初级和次级，初级和次级间为气隙；次级用作动子，由铁芯背轭和永磁体构成，永磁体表贴于铁芯背轭下表面，相邻永磁体极性相反；初级用作定子，由电枢绕组和齿槽结构的初级铁芯构成，电枢绕组为集中绕组，沿纵向分为若干个模块，电枢绕组中每个线圈占用铁芯槽一半的空间，相邻电枢绕组模块重叠排布，形成一定长度的重叠区域，重叠区域的纵向长度大于次级的纵向长度，每个电枢绕组模块独立供电，当次级运动到重叠区域上方时进行电枢绕组模块切换，驱动控制器控制电枢绕组模块电流线性增大或减小。

在电枢绕组模块切换过程中，相邻两个电枢绕组模块由两个不同的驱动控制器控制，两个驱动控制器采用电流同步控制策略。

所述初级铁芯槽内设置有水冷管道，水冷管道与电枢绕组间设置有绝缘组件。

所述相邻两个电枢绕组模块中各线圈线径相同，匝数也相同。

所述初级铁芯由硅钢片横向叠加而成，安装于机座上表面，所述初级铁芯为整体结构或拼接结构，由若干个初级铁芯模块沿纵向顺次紧密拼接而成。

本发明的有益效果为：

本发明提供的初级绕组分段永磁直线同步电机中，在绕组重叠区域进行绕组模块的切换，切换前后各电枢绕组参数均保持不变，耦合区域绕组的安匝数不变，激励的磁场较切换前后保持不变，因此电机输出的电磁推力保持不变。

本发明相对于现有技术中电机电枢绕组模块切换过程中参数非线性变化的问题，简化了电机数学模型，消除了参数非线性变化引入的推力波动含量，提高了电机的推力特性和定位精度。

附图说明

图1为本发明一种初级绕组分段永磁直线同步电机的结构示意图。

图2为现有初级绕组分段永磁直线同步电机的结构示意图。

图3为本发明一种初级绕组分段永磁直线同步电机实施方式二的结构示意图。

图中的附图标记，1为铁芯背轭，2为永磁体，3为电枢绕组，4为初级铁芯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本实施例所涉及的一种初级绕组分段永磁直线同步电机，

电机包括初级和次级，初级和次级间为气隙；次级用作动子，由铁芯背轭1和永磁体2构成，永磁体2表贴于铁芯背轭1下表面，相邻永磁体2极性相反；初级用作定子，由电枢绕组3和齿槽结构的初级铁芯4构成，电枢绕组3为集中绕组，沿纵向分为若干个模块，电枢绕组3中每个线圈占用铁芯槽一半的空间，相邻电枢绕组3模块重叠排布，形成一定长度的重叠区域，重叠区域的纵向长度大于次级的纵向长度，每个电枢绕组3模块独立供电，当次级运动到重叠区域上方时进行电枢绕组3模块切换，驱动控制器控制电枢绕组3模块电流线性增大或减小。

在电枢绕组3模块切换过程中，相邻两个电枢绕组3模块由两个不同的驱动控制器控制，两个驱动控制器采用电流同步控制策略。

所述初级铁芯4槽内设置有水冷管道，水冷管道与电枢绕组3间设置有绝缘组件。

所述相邻两个电枢绕组3模块中各线圈线径相同，匝数也相同。

所述初级铁芯4由硅钢片横向叠加而成，安装于机座上表面，所述初级铁芯4可以为整体结构，也可以为拼接结构，由若干个初级铁芯4模块沿纵向顺次紧密拼接而成。

实施方式一：

如图1所示，其中电机包括初级和次级，初级和次级间为气隙；次级用作动子，次级与一对滑块连接，滑块与对应导轨配合连接。次级由铁芯背轭1和永磁体2构成，永磁体2法向充磁，表贴于铁芯背轭1下表面，相邻永磁体2充磁方向相反。

初级用作定子，初级设置在机座上表面的中间，机座的上表面上位于初级的两侧设置有一对导轨。初级由电枢绕组3和齿槽结构的初级铁芯4构成。初级铁芯4为整体结构，由硅钢片横向叠加而成。电枢绕组3为集中绕组，沿纵向分为两个模块，模块I和模块II。电枢绕组3中每个线圈占用铁芯槽一半的空间。电枢绕组3模块I和模块II中各线圈线径相同，匝数也相同。电枢绕组3模块I和模块II重叠排布，在6个铁芯槽范围内形成重叠区域，重叠区域的纵向长度大于次级的纵向长度。

每个电枢绕组3模块独立供电，当次级运动到重叠区域上方时进行电枢绕组3模块切换。在电枢绕组3模块切换过程中，相邻两个电枢绕组3模块由两个不同的驱动控制器控制，两个驱动控制器采用电流同步控制策略，控制电枢绕组3模块电流线性增大或减小。切换前后各电枢绕组参数均保持不变，耦合区域绕组的安匝数不变，激励的磁场较切换前后保持不变，因此电机输出的电磁推力保持不变。

实施方式二：

如图3所示，实施方式二与实施方式一的区别在于，初级铁芯4为拼接结构，由2个初级铁芯4模块沿纵向顺次紧密拼接而成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种初级绕组分段永磁直线同步电机，其特征在于，电机包括初级和次级，初级和次级间为气隙；次级用作动子，由铁芯背轭(1)和永磁体(2)构成，永磁体(2)表贴于铁芯背轭(1)下表面，相邻永磁体(2)极性相反；初级用作定子，由电枢绕组(3)和齿槽结构的初级铁芯(4)构成，初级铁芯(4)为整体结构，由硅钢片横向叠加而成，电枢绕组(3)为集中绕组，沿纵向分为若干个模块，电枢绕组(3)中每个线圈占用铁芯槽一半的空间，相邻电枢绕组(3)模块重叠排布，形成一定长度的重叠区域，重叠区域的纵向长度大于次级的纵向长度，每个电枢绕组(3)模块独立供电，当次级运动到重叠区域上方时进行电枢绕组(3)模块切换，驱动控制器控制电枢绕组(3)模块电流线性增大或减小；在电枢绕组(3)模块切换过程中，相邻两个电枢绕组(3)模块由两个不同的驱动控制器控制，两个驱动控制器采用电流同步控制策略。

2.根据权利要求1所述的一种初级绕组分段永磁直线同步电机，其特征在于，所述初级铁芯(4)槽内设置有水冷管道，水冷管道与电枢绕组(3)间设置有绝缘组件。

3.根据权利要求1所述的一种初级绕组分段永磁直线同步电机，其特征在于，所述相邻两个电枢绕组(3)模块中各线圈线径相同，匝数也相同。

4.根据权利要求1所述的一种初级绕组分段永磁直线同步电机，其特征在于，所述初级铁芯(4)由硅钢片横向叠加而成，安装于机座上表面，所述初级铁芯(4)为整体结构或拼接结构，由若干个初级铁芯(4)模块沿纵向顺次紧密拼接而成。

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