CN110572004B - 永磁磁阻直线电机 - Google Patents
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Abstract
针对现有单边平板型直线永磁同步电机成本高及可靠性和安全差的问题，本发明提供一种取消了次级永磁体的永磁磁阻直线电机，属于电机领域。本发明在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有槽，形成2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每个奇数组或偶数组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；永磁体为平板形，固定在每个奇数组或偶数组的齿表面上，永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿的永磁体的充磁方向相反。
Description
技术领域
本发明涉及一种直线永磁同步电机，属于电机领域。
背景技术
现有的单边平板型直线永磁同步电机结构如图1所示。电机由初级和次级构成，初级主要由电枢铁心与电枢绕组构成，次级主要由永磁体与导磁轭构成。电枢绕组通电产生的电枢磁场与次级永磁体磁场相互作用，产生电磁力，电磁力作用到动子上，驱动动子作直线运动。该类型直线电机的优点是控制简单、动态特性好、推力线性度高，初级结构简单，加工制造方便。但是该类型电机存在较大的缺点是次级所需要的永磁体与电机行程成正比，当电机行程较大时，电机的成本高；另外，次级永磁体磁路为开放式磁路，需要特殊防护，以提高可靠性与安全性。
发明内容
针对现有单边平板型直线永磁同步电机成本高及可靠性和安全差的问题，本发明提供一种取消了次级永磁体的永磁磁阻直线电机。
本发明的一种永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有槽，形成2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每个奇数组或偶数组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，固定在每个奇数组或偶数组的齿表面上，永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿的永磁体的充磁方向相反。
本发明还提供了一种永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每个奇数组或偶数组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，每个线圈所包围的两个齿中的其中一个齿表面上固定有永磁体，固定有永磁体的齿与没有永磁体的齿两两间隔排列；永磁体垂向平行充磁，相邻两个齿上永磁体的充磁方向相同。
本发明还提供了一种永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每个奇数组或偶数组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，固定在每个齿的表面上；永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿上永磁体的充磁方向相反，被不同线圈包围的相邻齿上永磁体的充磁方向相同。
本发明还提供了一种永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，在每个齿上绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，固定在每个齿的表面上，永磁体垂向平行充磁；以相邻的m个线圈为一组，将nm个线圈分成n组，每一组中m个线圈不同相，每一组中线圈所绕的齿上的永磁体的充磁方向相同，相邻组中线圈所绕的齿上的永磁体的充磁方向相反。本发明的有益效果，本发明结合多相电机、永磁电机、磁阻电机以及直线电机的优势构成一种永磁磁阻直线电机，取消了次级永磁体，具有制造成本低、次级结构简单、容错性能好、可靠性与安全性高、推力密度高以及直接驱动等特点，在数控机床、半导体加工等需要高速、大推力、直接驱动的应用场合，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为现有单边平板型直线永磁同步电机；
图2为实施例1的电机结构示意图；
图3为实施例2的电机结构示意图；
图4为实施例3的电机结构示意图；
图5为实施例4的电机结构示意图。
图6为实施例5的初级的结构示意图；
图7为实施例6的初级的结构示意图；
图8为实施例7的初级的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙。初级主要由初级铁心、电枢绕组和永磁体构成；初级铁心为平板形，在其气隙侧沿横向开槽，形成的齿槽沿运动方向依次相间排列，电枢绕组为多相绕组。电枢绕组嵌放在初级铁心槽中，永磁体嵌放在初级铁心齿顶槽中。次级主要由次级铁心构成，在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列。本实施方式的初级形成m相对称绕组，取消了次级永磁体，具有制造成本低、次级结构简单、容错性能好、可靠性与安全性高、推力密度高以及直接驱动等特点。
实施例1：参见图2说明本实施方式，本实施方式永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有槽，形成24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，在初级铁心的第24个和第23个齿上绕有一个线圈，第22个和第21个齿上绕有一个线圈，以此类推，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。永磁体为平板形，固定在每个奇数组或偶数组的齿表面上，永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿的永磁体的充磁方向相反。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例2：参见图3说明本实施方式，本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，在初级铁心的第24个和第23个齿上绕有一个线圈，第22个和第21个齿上绕有一个线圈，以此类推，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。永磁体为平板形，每个线圈所包围的两个齿中的其中一个齿表面上固定有永磁体，固定有永磁体的齿与没有永磁体的齿两两间隔排列；永磁体垂向平行充磁，相邻两个齿上永磁体的充磁方向相同。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例3：参见图4说明本实施方式，本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，在第24个和第23个齿上绕有一个线圈，第22个和第21个齿上绕有一个线圈，以此类推，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。永磁体为平板形，粘贴固定在每个初级铁心齿表面上；永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿上永磁体的充磁方向相反，相邻线圈所包围的相邻齿上永磁体的充磁方向相同。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例4：参见图5说明本实施方式，本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有12个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，在初级铁心的每个齿上绕有一个线圈，所有线圈联结成三相对称绕组。
永磁体为平板形，粘贴固定在每个初级铁心齿表面上；永磁体垂向平行充磁。以相邻的3个线圈为一组，将12个线圈分成4组，每一组中3个线圈不同相，每一组中线圈所绕的齿上的永磁体的充磁方向相同，相邻组中线圈所绕的齿上的永磁体的充磁方向相反。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例5：参见图6说明本实施方式，本实施方式永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有槽，形成24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，形成串联的3个单相初级单元，即：相邻的四组形成一个单相初级单元，如图6所示初级，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。3个初级单元依次相差120°电角度，次级的齿距为单相初级单元初级齿距的2倍，单相初级单元初级齿距的电枢绕组为单相绕组。永磁体为平板形，固定在每个奇数组或偶数组的齿表面上，永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿的永磁体的充磁方向相反。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例6：参见图7说明本实施方式，本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，形成串联的3个单相初级单元，即：相邻的四组形成一个单相初级单元，如图7所示初级，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。3个初级单元依次相差120°电角度，次级的齿距为单相初级单元初级齿距的2倍，单相初级单元初级齿距的电枢绕组为单相绕组。永磁体为平板形，每个线圈所包围的两个齿中的其中一个齿表面上固定有永磁体，固定有永磁体的齿与没有永磁体的齿两两间隔排列；永磁体垂向平行充磁，相邻两个齿上永磁体的充磁方向相同。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例7：参见图8说明本实施方式，本实施方式的永磁磁阻直线电机，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有24个齿，电机的相数为三相；初级电枢绕组为三相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将24个齿分成12个组，形成串联的3个单相初级单元，即：相邻的四组形成一个单相初级单元，如图8所示初级，12个组的所有线圈联结成三相对称绕组。3个初级单元依次相差120°电角度，次级的齿距为单相初级单元初级齿距的2倍，单相初级单元初级齿距的电枢绕组为单相绕组。永磁体为平板形，粘贴固定在每个初级铁心齿表面上；永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿上永磁体的充磁方向相反，相邻线圈所包围的相邻齿上永磁体的充磁方向相同。
本实施例在固定有永磁体的初级铁心两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料构成，如铜、铝等。
本实施例的次级为沿运动方向分段结构。
本实施例的次级采用环氧树脂灌封。
实施例1至实施例7的永磁磁阻直线电机，既可为单次级结构，也可为双次级结构；既可以为单初级结构，也可以为双初级结构；既可以为平板形结构，也可以为圆筒形结构；既可以用于电动机，也可以用于发电机。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (7)
1.一种永磁磁阻直线电机，其特征在于，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有槽，形成2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，固定在每个奇数组或偶数组的齿表面上，永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿的永磁体的充磁方向相反。
2.一种永磁磁阻直线电机，其特征在于，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，每个线圈所包围的两个齿中的其中一个齿表面上固定有永磁体，固定有永磁体的齿与没有永磁体的齿两两间隔排列；永磁体垂向平行充磁，相邻两个齿上永磁体的充磁方向相同。
3.一种永磁磁阻直线电机，其特征在于，包括初级、次级和气隙，初级包括初级铁心、初级电枢绕组和永磁体，次级包括次级铁心；
在次级铁心的气隙侧沿横向开有齿和槽，各个齿和槽沿运动方向依次相间排列；在初级铁心面向气隙侧沿横向开有2nm个齿，其中n为正整数，m为电机的相数，m≥3；初级电枢绕组为m相绕组，沿运动方向，以相邻两个齿为一组，将2nm个齿分成nm个组，在每组的齿上共同绕有一个线圈，所有线圈联结成m相对称绕组；
永磁体为平板形，固定在每个齿的表面上；永磁体垂向平行充磁，同一个线圈所包围的两个齿上永磁体的充磁方向相反，被不同线圈包围的相邻齿上永磁体的充磁方向相同。
4.根据权利要求1或3所述的永磁磁阻直线电机，其特征在于，在固定有永磁体的两个齿之间的每个槽中嵌放一块隔磁板，隔磁板由高电导率材料制成。
5.根据权利要求1、2或3所述的永磁磁阻直线电机，其特征在于，次级为沿运动方向分段结构。
6.根据权利要求1、2或3所述的永磁磁阻直线电机，其特征在于，次级采用环氧树脂灌封。
7.根据权利要求1、2或3所述的永磁磁阻直线电机，其特征在于，所述初级包括m个单相初级单元，m个单相初级单元沿运动方向串联连接而成，m个初级单元依次相差360°/m电角度；
次级的齿距为单相初级单元初级齿距的2倍，单相初级单元初级齿距的电枢绕组为单相绕组。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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