CN116865522A - 一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，属于电机制造技术领域，一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机包括：定子和转子，所述定子与所述转子相对设置，且所述定子与所述转子的相邻一侧设有空隙，所述转子包括多个导磁条，两个所述导磁条的相邻一侧形成空气屏障，且至少形成四个空气屏障，所述空气屏障通过等距间隔排列构成多层结构，所述空气屏障的内部设有次级永磁体，本发明通过改变每层空气屏障的厚度，即变动A、B、M、N间的数值，经设计计算出合理的数值，改变转子的结构，从而得到低转矩脉动的结构，进而减小直线电机的推力波动，提高直线电机的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，具体为低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机。
背景技术
同步磁阻电机是一种遵循磁阻最小原理，利用磁阻转矩驱动转子的交流同步电机，由于其具有结构简单、加工容易、转子表面光滑损耗小、成本低及容错运行能力强等特点，因此被广泛用于工业驱动领域；
但现有同步磁阻直线电机推力脉动比较大，铁芯内部有很多槽，铁芯结构相对复杂，推力波动的优化设计较为困难，而过大的推力波动会导致电机产生较大的震动和噪音，为此，提出一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，以解决上述背景技术中提出的过大的推力波动会导致电机产生较大的震动和噪音的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，包括：定子和转子，所述定子与所述转子相对设置，且所述定子与所述转子的相邻一侧设有空隙：
所述转子包括多个导磁条，两个所述导磁条的相邻一侧形成空气屏障，且至少形成四个空气屏障，所述空气屏障通过等距间隔排列构成多层结构，所述空气屏障的内部设有次级永磁体；
其中，所述空气屏障内壁为弧面设计，所述空气屏障的内部填充有不导磁材料，且所述导磁条通过所述不导磁材料、空气屏障和次级永磁体构成一个整体；
其中，所述次级永磁体的宽度与所述空气屏障水平面中心距宽度相同，所述次级永磁体的长度从上到下依次变大，所述空气屏障对称分布，且所述次级永磁体的充磁方向为竖直方向。
作为本技术方案的进一步优选的：所述定子包括硅钢片和电机绕组；
所述电机绕组绕设于所述硅钢片的内部，所述硅钢片开设槽数为15k+6,k为极对数，开设槽数可根据具体需要任取正整数。
作为本技术方案的进一步优选的：所述定子的起始端和末尾端的槽中只绕设一层绕组，所述定子的中间绕组为双层绕组，通过电机绕组用于产生电磁转矩和感应电动势，而根据具体使用情况选择相应的绕组形式。
作为本技术方案的进一步优选的：所述次级永磁体的制作材料采用铁氧体材料，通过铁氧体制作的次级永磁体具有较强抗退磁功能的同时成本较低。
作为本技术方案的进一步优选的：多个所述导磁条的制作材料为矽钢片，通过矽钢片制作的导磁条具有较强的导磁能力。
作为本技术方案的进一步优选的：所述导磁条通过所述空气屏障和次级永磁体构成磁极单元，通过构成的磁极单元拼接形成次级侧，且每个磁极为一个制造单元，而根据实际电机所需的长度，确定次级侧放置多少磁极个数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过改变各变量值的范围来寻找最佳性能点，从而达到减小推力波动，增大推力的效果，以此提高低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机的性能；
2、本发明通过改变每层空气屏障的厚度，即变动A、B、M、N间的数值，经设计计算出合理的数值，改变转子的结构，从而得到低转矩脉动的结构，进而减小直线电机的推力波动，提高直线电机的性能；
3、本发明通过铁氧体制作的次级永磁体具有较强的抗退磁功能，且制作成本较低，而通过矽钢片制作的导磁条具有较强的导磁能力。
附图说明
图1为本发明的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机定子与转子组合结构示意图；
图2为本发明的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机定子结构示意图；
图3为本发明的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机转子部分结构示意图；
图4为本发明的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机转子冲片结构示意图。
图中：1、定子；101、硅钢片；102、电机绕组；2、转子；201、导磁条；202、空气屏障；203、次级永磁体。
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。
实施例
请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，包括：定子1和转子2，定子1与转子2相对设置，且定子1与转子2的相邻一侧设有空隙：
转子2包括多个导磁条201，两个导磁条201的相邻一侧形成空气屏障202，且至少形成四个空气屏障202，空气屏障202通过等距间隔排列构成多层结构，空气屏障202的内部设有次级永磁体203；
其中，空气屏障202内壁为弧面设计，空气屏障202的内部填充有不导磁材料，且导磁条201通过不导磁材料、空气屏障202和次级永磁体203构成一个整体；
其中，次级永磁体203的宽度与空气屏障202水平面中心距宽度相同，次级永磁体203的长度从上到下依次变大，空气屏障202对称分布，且次级永磁体203的充磁方向为竖直方向。
本实施例中，具体的：导磁条201端部用字母A表示，A包括A1、A2、A3、A4……An；
空气屏障202端部用字母B表示，B包括B1、B2、B3、B4……Bn；
次级永磁体203用字母M表示，M包括M1、M2、M3、M4……Mn，M宽度值为H，厚度值为m；
导磁条201的水平端面用字母N表示，N宽度值为n。
本实施例中，具体的：上述次级永磁体203宽度值H间的大小关系为H1≤H2≤H3≤H4……Hn-1≤Hn，而上述导磁条201宽度值n间的大小关系为n1≤n2≤n3≤n4……nn-1-≤nn。
本实施例中，具体的：空气屏障202的形状由A、B、M、N进行控制，通过改变每层A、B、M、N的数值，来改变转子2结构，从而得到低转矩脉动的结构，以此提高电机的性能，而磁极单元中每一极长度的算法具体为：
(T-H4)×0.4≤A≤(T-H4)×0.6
(T-H4)×0.4≤B≤(T-H4)×0.6
其中，变量T为每一极的长度；
上式中的0.4-0.6的范围取值，在其范围内优化的推力密度大，推力波动小；
而磁极单元中每一极厚度的算法具体为：
其中，变量L为每一极的厚度；
上式中的0.4-0.6的范围取值，在其范围内优化的推力密度大，推力波动小。
本实施例中，具体的：定子1包括硅钢片101和电机绕组102；
电机绕组102绕设于硅钢片101的内部，硅钢片101开设槽数为15k+6，k为极对数，开设槽数可根据具体需要任取正整数。
本实施例中，具体的：定子1的起始端和末尾端的槽中只绕设一层绕组，定子1的中间绕组为双层绕组，通过电机绕组102用于产生电磁转矩和感应电动势，而根据具体使用情况选择相应的绕组形式。
本实施例中，具体的：次级永磁体203的制作材料采用铁氧体材料，通过铁氧体制作的次级永磁体203具有较强抗退磁功能的同时成本较低。
本实施例中，具体的：多个导磁条201的制作材料为矽钢片，通过矽钢片制作的导磁条201具有较强的导磁能力。
本实施例中，具体的：导磁条201通过空气屏障202和次级永磁体203构成磁极单元，通过构成的磁极单元拼接形成次级侧，且每个磁极为一个制造单元，而根据实际电机所需的长度，确定次级侧放置多少磁极个数。
根据上述技术方案对本发明进行总结梳理：本发明的低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机通过定子1与转子2两者间的相互配合运行，达到提升直线电机性能的目的，通过改变每层空气屏障202的厚度，即变动A、B、M、N间的数值，经设计计算出合理的数值，改变转子2的结构，从而得到低转矩脉动的结构，进而减小直线电机的推力波动，以此提高直线电机的性能；
通过改变各变量值的范围来寻找最佳性能点，从而达到减小推力波动，增大推力的效果，以此提高低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机的性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于，包括：定子(1)和转子(2)，所述定子(1)与所述转子(2)相对设置，且所述定子(1)与所述转子(2)的相邻一侧设有空隙：
所述转子(2)包括多个导磁条(201)，两个所述导磁条(201)的相邻一侧形成空气屏障(202)，且至少形成四个空气屏障(202)，所述空气屏障(202)通过等距间隔排列构成多层结构，所述空气屏障(202)的内部设有次级永磁体(203)；
其中，所述空气屏障(202)内壁为弧面设计，所述空气屏障(202)的内部填充有不导磁材料，且所述导磁条(201)通过所述不导磁材料、空气屏障(202)和次级永磁体(203)构成一个整体；
其中，所述次级永磁体(203)的宽度与所述空气屏障(202)的水平面中心距宽度相同，所述次级永磁体(203)的长度从上到下依次变大，所述空气屏障(202)对称分布，且所述次级永磁体(203)的充磁方向为竖直方向。
2.根据权利要求1所述的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于：所述定子(1)包括硅钢片(101)和电机绕组(102)；
所述电机绕组(102)绕设于所述硅钢片(101)的内部，所述硅钢片(101)开设槽数为15k+6，k为极对数。
3.根据权利要求2所述的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于：所述定子(1)的起始端和末尾端的槽中只绕设一层绕组，所述定子(1)的中间绕组为双层绕组。
4.根据权利要求1所述的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于：所述次级永磁体(203)的制作材料采用铁氧体材料。
5.根据权利要求1所述的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于：多个所述导磁条(201)的制作材料为矽钢片。
6.根据权利要求1所述的一种低推力波动永磁辅助同步磁阻直线电机，其特征在于：所述导磁条(201)通过所述空气屏障(202)和次级永磁体(203)构成磁极单元。
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