[發明專利]一種模塊化短次級永磁同步直線電機

在審

• 申請號: 201810230896.0
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108448865A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 譚強;李立毅;王明義;黃旭珍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 北京旭路知識產權代理有限公司 11567
• 代理人: 姚自奇

本發明提供一種模塊化短次級永磁同步直線電機，屬電機技術領域。電機包括初級組件和次級組件。初級組件用作定子，由初級鐵芯和電樞繞組構成，縱向長度遠大于次級組件。初級鐵芯上開槽，槽內設置電樞繞組。次級組件用作動子，由永磁體、次級鐵芯和隔磁區域構成。次級組件包括三個獨立的單元模塊，相鄰的單元模塊間設置有隔磁區域，相鄰的單元模塊間距離為S＝(k±1/3)τ_s，式中k為整數，τ_s為電機初級鐵芯槽距。初級組件和次級組件之間為氣隙。該結構利于抑制電機的端部效應和齒槽效應，降低電機的推力波動。

技術領域

本發明屬于電機領域，特別涉及一種模塊化短次級永磁同步直線電機。

背景技術

基于直線電機的直接傳動技術，省去了中間復雜傳動機構，已在機床、電梯等直線運動場合應用，而且其應用領域正逐漸擴大到生產及生活的各領域。永磁同步直線電機，具有結構簡單可靠，推力及推力密度高的優點，因此在各種高精度直線運動控制場合具有廣泛的應用前景。

對于直線電機而言，在實際應用時，需要將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內初級與次級之間的耦合保持不變。因此，直線電機可以是短初級長次級形式，也可以是長初級短次級形式。相較于短初級長次級形式，長初級短次級形式電機的次級(動子)質量輕，適用于高速高精度應用場合。然而，采用長初級短次級形式的直線電機仍然存在端部效應，導致磁場諧波分量增大，引起定位力增大，因此，減小電機的定位力成為此類電機研究及應用中必須解決的關鍵問題。

發明內容

本發明為解決已有長初級短次級永磁同步直線電機推力波動大的問題，提出一種模塊化短次級永磁同步直線電機。本發明的具體技術方案如下：

本發明提供一種模塊化短次級永磁同步直線電機，包括初級組件和次級組件。初級組件用作定子，由初級鐵芯(1)和電樞繞組(2)構成，初級組件的縱向長度遠大于次級組件。初級鐵芯上開槽，開槽后鐵芯分為齒部(1-1)與軛部(1-2)，槽內設置電樞繞組(2)，電樞繞組(2)可以采用集中式，也可以采用分布式。

次級組件用作動子，由永磁體(4)、次級鐵芯(3)和隔磁區域(5)構成。永磁體(4)可以為表貼式，也可以為內嵌式，相鄰兩塊永磁體(4)充磁方向相反。次級組件包括三個的單元模塊(7、8、9)，三個單元模塊中(7、8、9)次級鐵芯(3)的尺寸是相同的，永磁體(4)的尺寸也是相同的。相鄰的單元模塊間設置有隔磁區域(5)，隔磁區域(5)可以為氣隙，也可以設置為非導磁材料連接件。次級組件中相鄰單元模塊間距離為S＝(k±1/3)τ_s，式中k為整數，τ_s為電機初級鐵芯槽距。次級組件中的單元模塊與初級組件可以組成單元電機，單元電機的電樞繞組磁鏈是三相對稱的。初級組件和次級組件之間為氣隙(6)。

本發明的進一步設計在于：次級組件任一單元模塊中永磁體(4)的極性可以與相鄰單元模塊中對應位置的永磁體(4)極性相同，也可以與相鄰單元模塊對應位置的永磁體(4)極性相反。通過永磁體(4)極性的靈活設計，進一步降低單元模塊間隔磁區域(5)的寬度，提高電機的推力密度。

本發明相比現有技術具有如下有益效果：

(1)通過次級組件模塊化設計，使三個單元電機定位力波形互差120o電角度(一個槽距表示360o電角度)，從而將電機總定位力抑制到較低水平；

(2)通過次級組件模塊化設計，抑制次級端部效應對電樞磁鏈的影響，降低電機電樞磁鏈的三相不對稱性。

附圖說明

圖1為本發明實施方式一模塊化短次級永磁同步直線電機結構示意圖。

圖2為本發明實施方式二模塊化短次級永磁同步直線電機結構示意圖。

圖3為本發明實施方式三模塊化短次級永磁同步直線電機結構示意圖。