一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数N1与虚槽的个数N2的关系是，N2为大于1的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同；通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数N1与虚槽的个数N2的关系是，N2为大于1的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同；通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响。【专利说明】一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构
本技术涉及一种电动机制造技术和初级永磁型电机定位力技术，特别是定子永磁型游标电机结构。
技术介绍
游标电机具有低速大转矩的特点，因此在很多场合如轨道交通、船舶推进、食品加工和电动汽车等领域具有较好的应用情景。目前，对永磁游标电机研究较多的是转子永磁型电机，而永磁体置于转子上，在电机运行的过程中，就会产生散热困难，且过高温升会导致永磁体永久性失磁,从而使得电机运行故障。定子永磁型电机将永磁体和电枢绕组均置于定子上，转子无绕组也无永磁体，结构简单，通过定子外壳腔体水冷能有效的降低绕组和永磁体的温升，提高电机功率密度。中国专利申请号为201210539414.2、名称为“一种聚磁式定子永磁型游标电机”中，将永磁体置于定子上，电机采用双凸极结构，聚磁模块的聚磁效应使得气隙中气隙磁密增加的同时，定位力的问题变得愈发严重，过大的定位力不仅会给电机启动带来困难，而且会引起电机运行过程中存在较大的转矩脉动，从而限制了其在各领域的应用。因此，采用有效的办法减小聚磁式定子永磁型游标电机的定位力成为本领域急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有聚磁式定子永磁型游标电机中定位力较大的问题，提出了一种能减小定位力的定子永磁型游标电机结构，保证定位力有效减小的同时，电机的空载反电动势、推力输出等性能不变。为了实现上述专利技术目的，本技术采用如下技术方案:本技术包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，次级由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级上开槽形成齿槽结构，初级上相邻两个齿之间是槽，槽内放置绕组，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数M与虚槽的个数4的关系是Ν\=Νι+\ , 4为大于I的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余的虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同。本技术具有以下优点:1、传统的针对永磁电机定位力减小的方法，包括定子斜槽、转子斜极、定子槽口宽度不均等都会对电机的性能产生一定程度影响，而且增加制造工艺的复杂度和成本。而本技术提出的解决方案为在中间虚齿内用永磁体代替聚磁模块，通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证电机的空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响，使得电机总的永磁体的用量不会增加，因而不会增加电机制造成本，而且不需要对电机初级齿端做任何改变，因而工程上非常容易实施。2、虚槽和虚齿的宽度均未变化，因而对电机的空载反电动势及输出等性能不会造成较大影响。本技术既减小了定位力，又保留了功率密度大、容易冷却、适合高速运行的特点。用其组成的伺服驱动系统在运行时的转矩脉动问题可以得到有效控制。3、本技术中的次级采用梯形齿的优点在于能够减小漏磁，有效地提高气隙磁密，从而提高电机的功率密度跟效率。4、本技术不但可以用作直线电机，对旋转电机也同样可以适用。下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细说明。【专利附图】【附图说明】图1为本技术所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构主视图；图2为图1中次级结构局部放大示意图；图3为图1中初级一个齿的结构放大示意图；图4为图3中单个聚磁模块结构放大示意图；图5为传统三相聚 磁式初级永磁型游标直线电机和本技术所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的定位力对比示意图；图6为传统三相聚磁式初级永磁型游标直线电机和本技术所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的反电势对比图；图中:1.初级；2.次级；11.齿端；12.虚槽；13.虚齿；14.槽；21.齿；22.轭部；31、32、33、34.永磁体；300.聚磁模块。【具体实施方式】参见图1，本技术所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构包含初级I和次级2两个部分，初级I和次级2之间具有气隙，气隙的厚度根据电机大小及要求选取。次级2由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级I上开槽形成齿槽结构，初级I上相邻两个齿之间是槽14，槽14用来放置绕组，绕组为集中或分布式绕组，槽14可以采用各种槽型，根据具体需要选取。参见图1和图2，次级I的一个齿包含齿21、轭部22，齿21正对气隙侧呈梯形形状。齿21靠近气隙侧宽度S1与齿距Tp HLK1=S1ZT1^K1为0.1-0.5，K1最佳取0.4。齿21靠近气隙侧宽度&与齿21靠近次级轭部22的宽度&之比&二 S/S2,K2为0.^\,Κ2最佳取0.8。齿21及轭部22的高度可据需要进行优化。初级I上的齿的个数可根据具体需要进行选取，次级I的材料由硅钢片叠压或者导磁材料加工而成。参见图1和图3，在初级I的每个齿的齿端11，沿电机运动方向开有多个虚槽12，相应地形成多个虚齿13。虚齿13的个数与虚槽12的个数4的关系是:Ni=^f2+1,并且4为大于I的奇数。在正中间的虚槽12中嵌永磁体34，其余的虚槽12内嵌聚磁模块300。永磁体34和聚磁模块300在面对气隙的一面与虚槽12的口部平齐。永磁体34充磁方向和电机运动方向相垂直，且朝向气隙。正中间虚槽12内的永磁体34在电机运动方向上的宽度与其余虚槽12内的聚磁模块300的宽度一致。参见图3和图4，聚磁模块300由三块永磁体31、32、33依次地紧密贴合在一起构成。中间一块永磁体32的体积大于两侧的两块永磁体31、33的体积，两侧的两块永磁体31、33结构尺寸相同。聚磁模块300的三个永磁体中，中间一块永磁体32的充磁方向和电机运动方向相垂直，且朝向气隙，而两侧的两块永磁体31、33相对充磁，且充磁方向和电机运动方向相同，充磁方向见图4上的箭头所示。图3中示出四个虚齿13和三个虚槽12，在第一个和第三个虚槽12内放置聚磁模块300，在第二个虚槽12内放置永磁体34，所有的虚槽12宽度保持一致，第二个虚槽12内的永磁体34的宽度与聚磁模块300的宽度一致。图5为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线电机与本技术所述电机结构的定位力的比较图，图5中曲线Al为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线电机定位力的波形线，曲线BI为本技术所述电机结构的定位力的波形线，可以看出在保持其余参数不变的情况下，本技术所述电机结构的定位力远小于传统电机的定位力。图6为传统三相聚磁模块初级永磁型游标直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构，包含初级（1）和次级（2）初级（1）和次级（2）之间具有气隙，次级（2）由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级（1）上开槽形成齿槽结构，初级（1）上相邻两个齿之间是槽（14），槽（14）内放置绕组，其特征是：在初级（1）的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽（12）和多个虚齿（13），虚齿（13）的个数N1与虚槽（12）的个数N2的关系是，N2为大于1的奇数；在正中间的虚槽（12）中嵌有第四永磁体（34），其余的虚槽（12）内嵌有聚磁模块（300）；第四永磁体（34）充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块（300）由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体（32）充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体（31、33）相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉敬华，赵建兴，赵文祥，康梅，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：