CN112737269A - 一种永磁同步直线电机 - Google Patents

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黄倩
黄旭珍
李静
黄珺
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Abstract

本发明公开了一种永磁同步直线电机，其特征在于，所述永磁同步直线电机包括：初级组件和次级组件；所述初级组件和所述次级组件对应设置；所述初级组件包括4n个单元电机，相邻的两个单元电机之间间隙设置，且各单元电机的齿槽结构相同，每两个单元电机构成一个模组，每两个模组构成一个模块，其中，n为正整数。本发明增大了电机传送的容量进而提高传输效率，解决了现有技术中电机推力波动大的问题。

Description

一种永磁同步直线电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步直线电机。
背景技术
直线电机驱动物流传输设备代表了现代先进物流传输技术的一种应用和一种潮流，它将电能直接转化成直线运动的机械能，不需要任何中间转换机构，具有结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等优点。永磁同步直线电机因其力能指标高、损耗小、响应速度快等特点，显现出很大的优越性，应用前景广泛。在长行程的运动场合，传统永磁同步直线电机系统只能通过仅有的单个动子的往复运动控制，实现将单个负载输送到目标位置，制约了整个系统的生产和传输效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步直线电机，以增大电机传送的容量进而提高传输效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种永磁同步直线电机，所述永磁同步直线电机包括：
初级组件和次级组件；所述初级组件和所述次级组件对应设置；
所述初级组件包括4n个单元电机，相邻的两个单元电机之间间隙设置，且各单元电机的齿槽结构相同，每两个单元电机构成一个模组，每两个模组构成一个模块，其中，n为正整数。
可选地，所述单元电机包括：
电枢绕组、多个初级齿和初级轭；
多个所述初级齿和所述初级轭一体成型，相邻两个初级齿之间的缝隙为齿槽，所述电枢绕组绕制在齿槽中。
可选地，各模组中第1个单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，具体公式为：
S1＝(K1±1/2)τ
其中，S1表示各模组中第1单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，K1表示正整数，τ表示电机极距。
可选地，各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，具体公式为：
S2＝(2K2±1)τ
其中，S2表示各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，K2表示正整数，τ表示电机极距。
可选地，第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，具体公式为：
S3＝2K3τ
其中，S3表示第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，K3表示正整数，τ表示电机极距。
可选地，所述次级组件包括：
多个永磁体、多个铁极和轭板；
多个所述铁极和所述轭板一体成型，多个所述永磁体与多个所述铁极交替排列，且设置在所述轭板上。
可选地，多个所述永磁体的充磁方向相同。
可选地，所述初级组件和所述次级组件之间存在气隙。
可选地，所述次级组件为环形或直线形。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种永磁同步直线电机，其特征在于，所述永磁同步直线电机包括：初级组件和次级组件；所述初级组件和所述次级组件对应设置；所述初级组件包括4n个单元电机，相邻的两个单元电机之间间隙设置，且各单元电机的齿槽结构相同，每两个单元电机构成一个模组，每两个模组构成一个模块，其中，n为正整数。本发明增大了电机传送的容量进而提高传输效率，解决了现有技术中电机推力波动大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1永磁同步直线电机结构示意图；
图2为本发明实施例1单元电机示意图；
图3为本发明实施例1次级组件示意图；
图4为本发明实施例4和5永磁同步直线电机结构示意图；
其中，1-1、第一单元电机，1-1-1、电枢绕组，1-1-2、初级齿，1-1-3、初级轭，1-2、第二单元电机，1-3、第三单元电机，1-4、第四单元电机，2、次级组件，2-1、轭板，2-2铁极，2-3、永磁体，3、气隙。
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做出创造性劳动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。
本发明的目的是提供一种永磁同步直线电机，以增大电机传送的容量进而提高传输效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图1为本发明实施例1永磁同步直线电机结构示意图，如图1所示，所述永磁同步直线电机包括：初级组件和次级组件2。所述初级组件和所述次级组件2对应设置。所述初级组件包括4n个单元电机，相邻的两个单元电机之间间隙设置，且各单元电机的齿槽结构相同，每两个单元电机构成一个模组，每两个模组构成一个模块，其中，n为正整数。
图2为本发明实施例1单元电机示意图，如图2所示，所述单元电机包括：电枢绕组1-1-1、多个初级齿1-1-2和初级轭1-1-3。多个所述初级齿1-1-2和所述初级轭1-1-3一体成型，相邻两个初级齿1-1-2之间的缝隙为齿槽，所述电枢绕组1-1-1绕制在齿槽中。本实施例中为8极9槽。各单元电机内的电枢绕组1-1-1排列方式根据S1、S2和齿槽进行调整。各模组中第1个单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离为S1，其中，S1＝8.5τ，τ表示电机极距。各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离为S2，其中，S2＝17τ，τ表示电机极距。第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离为S3。各单元电机内的电枢绕组1-1-1排列方式根据S1、S2和齿槽进行调整。第一单元电机1-1内的电枢绕组1-1-1按照A-X-A-B-Y-B-C-Z-C的顺序阵列，第二单元电机1-2内的电枢绕组1-1-1按照B-C-Z-C-A-X-A-B-Y的顺序阵列，第三单元电机1-3内的电枢绕组1-1-1按照X-A-X-Y-B-Y-Z-C-Z的顺序阵列，第四单元电机1-4内的电枢绕组1-1-1按照Y-Z-C-Z-X-A-X-Y-B的顺序阵列。
在本发明实施例中，各模组中第1个单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，具体公式为：
S1＝(K1±1/2)τ
其中，S1表示各模组中第1单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，K1表示正整数，τ表示电机极距。
在本发明实施例中，各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，具体公式为：
S2＝(2K2±1)τ
其中，S2表示各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，K2表示正整数，τ表示电机极距。
在本发明实施例中，第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，具体公式为：
S3＝2K3τ
其中，S3表示第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，K3表示正整数，τ表示电机极距。
图3为本发明实施例1次级组件2示意图，如图3所示，所述次级组件2包括：多个永磁体2-3、多个铁极2-2和轭板2-1；多个所述铁极2-2和所述轭板2-1一体成型，多个所述永磁体2-3与多个所述铁极2-2交替排列，且设置在所述轭板2-1上。
在本发明实施例中，多个所述永磁体2-3的充磁方向相同。所述初级组件和所述次级组件2之间存在气隙3。所述次级组件2为环形或直线形。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上：当所述次级组件2为直线形，所述初级组件作动子，所述次级组件2作定子时，实现了多负载运输。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上：当所述次级组件2为直线形，所述初级组件作定子，所述次级组件2作动子时，实现了长行程运输。
实施例4
图4为本发明实施例4和5永磁同步直线电机结构示意图，如图4所示，本实施例在实施例1的基础上：当所述次级组件2为环形，所述初级组件作动子，所述次级组件2作定子时，实现了多动子的环形运动。
实施例5
图4为本发明实施例4和5永磁同步直线电机结构示意图，如图4所示，本实施例在实施例1的基础上：当所述次级组件2为环形，所述初级组件作定子，所述次级组件2作动子时，实现了长行程环形运输。
本发明的优点是：
1、每个模组两个单元电机之间通过S1距离的设置，调整了定位力波形的周期、对称性和谐波分布；每两个模组之间通过S2距离的设置，使得两个模组的定位力反相抵消，可以有效抑制连续极电机的定位力和推力波动。每个单元电机的绕组根据齿槽、S1和S2进行调整，保证了电机推力输出性能基本不变，降低三相绕组的不对称性，改善电机系统的控制性能。
2、多个模组分段式的设计具有非常灵活的运动组合，一个单元电机可以实现一个负载的运输，可以增大电机的传送容量，提高电机的传输效率。采用次级组件的连续极磁极结构，节约永磁体用量，利于降低成本，减小支撑结构体积质量。采用次级组件的结构代替传统的NS极可以减少永磁体的用量，显著降低电机的成本，使单边磁拉力大幅度下降，利于降低轭板及初级组件支撑件的厚度，减小电机体积，提高推力密度。然而，次级组件的结构使得磁场畸变较大，产生较多的谐波分量，使得电机存在较大的推力波动，采用初级组件的模组分段式结构能够有效消除边端定位力基波，从而有效降低电机的推力波动。
3、利于实现超长行程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种永磁同步直线电机，其特征在于，所述永磁同步直线电机包括：
初级组件和次级组件；所述初级组件和所述次级组件对应设置；
所述初级组件包括4n个单元电机，相邻的两个单元电机之间间隙设置，且各单元电机的齿槽结构相同，每两个单元电机构成一个模组，每两个模组构成一个模块，其中，n为正整数。
2.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，所述单元电机包括：
电枢绕组、多个初级齿和初级轭；
多个所述初级齿和所述初级轭一体成型，相邻两个初级齿之间的缝隙为齿槽，所述电枢绕组绕制在齿槽中。
3.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，各模组中第1个单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，具体公式为：
S1＝(K1±1/2)τ
其中，S1表示各模组中第1单元电机的起点到第2个单元电机的起点的距离，K1表示正整数，τ表示电机极距。
4.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，具体公式为：
S2＝(2K2±1)τ
其中，S2表示各模块中第1个模组的起点到第2个模组的起点的距离，K2表示正整数，τ表示电机极距。
5.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，具体公式为：
S3＝2K3τ
其中，S3表示第k个模块的起点到第k+1个模块的起点的距离，K3表示正整数，τ表示电机极距。
6.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，所述次级组件包括：
多个永磁体、多个铁极和轭板；
多个所述铁极和所述轭板一体成型，多个所述永磁体与多个所述铁极交替排列，且设置在所述轭板上。
7.根据权利要求6所述的永磁同步直线电机，其特征在于，多个所述永磁体的充磁方向相同。
8.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，所述初级组件和所述次级组件之间存在气隙。
9.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机，其特征在于，所述次级组件为环形或直线形。
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