齿槽型双边初级永磁体同步直线电机制造技术

本发明专利技术公开了一种齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，包含初级与两个单边次级，初级与两个单边次级之间具有气隙。初级包含m*k*n个基本单元，m为相数，k为一正整数，n为电机单元数。每个基本单元包含两个半H形导磁材料和设置于半H形导磁材料之间的永磁体，相邻基本单元的永磁体充磁方向相反，绕组环绕于基本单元轭部。次级包含齿槽结构的导磁材料，位于初级两边。本发明专利技术与现有技术相比，绕组不经过永磁体并且端部更短，具有功率密度高，利于永磁体散热，效率高等优点，适用于轨道驱动等场合。

【技术实现步骤摘要】
齿槽型双边初级永磁体同步直线电机
本专利技术涉及的是双边磁通切换永磁电机，属于电机制造

技术介绍
随着工业的发展，双边直线电机得到广泛的应用。当下，各个领域对驱动电机以及系统的要求越来越高，传统的旋转电机与机械转换装置在一些场合下性能不理想或难以实现，而采用直线电机驱动系统可以降低驱动复杂度、减小系统成本、加快动态响应等。然而单边直线电机的初级与次级之间存在法向力，这对驱动系统带来了一系列问题，采用双边结构可以达到平衡法向力、进一步提高输出功率等效果。在如电磁弹射、垂直升降系统、运输、医用仪器领域等领域，双边直线电机运用广泛。随着电力电子技术和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到广泛的应用。永磁电机具有高效率、高功率密度等优点，其相应的双边直线结构也被广泛研究。传统永磁直线同步电机兼具直线电机与永磁电机的优点。对比感应电机，永磁直线同步电机功率密度高、功率因数高并且具有发电制动功能。但是传统永磁直线同步电机的电枢绕组与永磁体分别置于电机的初级与次级，在例如垂直升降系统、运输等需要长初级或长次级的场合，沿途铺设的永磁体或电枢绕组会造成成本过高、不利于维护、永磁体退磁的问题。初级永磁体直线电机的电枢绕组与永磁体同时置于初级，次级结构简单。在需要长次级的场合，例如垂直升降系统、运输等领域，初级永磁体直线电机具有易于维护、便于永磁体散热、结构简单的特点。但是初级永磁体直线电机大多采用集中式绕组，存在相绕组节距因数偏低的情况，这使初级永磁体直线电机的功率因数带来了限制，同时绕组跨过永磁体，给永磁体的散热带来了一定影响；采用分布式绕组的初级永磁体直线电机则存在着绕组端部过长带来的一系列问题，如电机效率受影响、绕组设置复杂、给初级的维护带来了一定困难等。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的在于提供一种简化绕组结构、提高电机功率密度和效率的一种双边磁通切换永磁电机。本专利技术提供的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，包括设置于初级11两侧的两单边次级10、初级11和电枢绕组113，所述单边次级10和初级11均为凸极结构，所述次级10与所述初级11之间具有气隙，根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个半H形导磁材料111以及设置在所述2个半H形材料111之间的永磁体112；每个所述基本单元110包括2个所述电枢绕组113，所述电枢绕组113缠绕在相邻两个基本单元110的导磁材料111形成的初级轭部上；所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与次级齿101。进一步的，所述初级11包括k*m*n个基本单元110，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数；所述基本单元110中心线间的距离为τp，所述次级10的导磁齿100中心线的距离为τs，所述电枢绕组113的缠绕方式根据以下τp/τs的不同分为三类：t为非负整数其中，。进一步的，当τp/τs属于a类情况时，同一所述初级轭部上的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕制方向相反；同一所述基本单元110内的电枢绕组113绕组绕制方向相反；k个连续基本单元110内的电枢绕组113组成一相绕组，m*k个连续基本单元110构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级。进一步的，当τp/τs属于b类情况时，同一所述初级轭部上的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕制方向相同；奇数相时，k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，偶数相时为k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组；其中，某一初级轭部上的电枢绕组(113)与其相邻的一侧电枢绕组(113)的绕制方向相同，与相邻另一侧的电枢绕组(113)的绕制方向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级。进一步的，当τp/τs属于c类情况时，同一所述初级轭部上的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕制方向相同；奇数相时，k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，偶数相时为k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，属于同一相绕组的绕制方向相同；其中，当k＝1或者奇数相且k＝2时，某一初级轭部上的电枢绕组(113)与其相邻的电枢绕组(113)的绕制方向相反；当k大于2时，属于同一相的连续若干个电枢绕组113中的首和尾个与其相邻轭部属于其他相电枢绕组113的绕制方向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级。更进一步的，若所述同一初级轭部上的电枢绕组113为同相绕组并且绕制方向相同，则合并且视为同一个电枢绕组113。更进一步的，所述电枢绕组113在排列顺序不变的前提下，在所述初级11为循环左移或右移若干单元数的结构。作为上述电机的一种变形，在最初和最末的基本单元110外附加对应的半H形导磁材料111与永磁体。本专利技术提供的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，主要存在如下优点：本专利技术提供的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，其永磁体与电枢绕组同时置于初级，电枢绕组的端部较短，同相的电枢绕组可以采用高节距因数的分布方式，提高输出功率与效率；同时，电枢绕组与永磁体无交叠，有利于更好地对永磁体进行散热。次级仅由导磁材料构成，结构简单，便于维护。作为驱动电机时，特别适合长距离，大推力驱动场合，例如垂直起降装置、电磁弹射、运输等领域。作为发电机时，可以通过调整绕组的分布方式，实现某一次谐波地消除或削弱，进而提高输出电压的正弦度，进一步提高功率因数，降低对系统的要求。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1本专利技术齿槽型双边初级永磁体同步直线电机实施例1电机结构示意图；图2实施例1局部绕组分布图；图3本专利技术齿槽型双边初级永磁体同步直线电机实施例2电机结构示意图；图4本专利技术齿槽型双边初级永磁体同步直线电机实施例3电机结构示意图；图5本专利技术齿槽型双边初级永磁体同步直线电机实施例4电机结构示意图；图6本专利技术齿槽型双边初级永磁体同步直线电机实施例5电机结构示意图；其中，10-次级，11-初级，100-次级轭部，101-次级齿，110-基本单元，111-导磁材料，112-永磁体，113-电枢绕组，114-附加导磁材料。具体实施方式本专利技术提供齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，为使本专利技术的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，包括设置于初级11两侧的两单边次级10、初级11和电枢绕组113，所述单边次级10和初级11均为凸极结构，所述次级10与所述初级11之间具有气隙，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个半H形导磁材料111以及设置在所述2个半H形材料111之间的永磁体112；每个所述基本单元110包括2个所述电枢绕组113，所述电枢绕组113缠绕在相邻两个基本单元110的导磁材料111形成的初级轭部上；所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与次级齿101。更加具体的说，该种电机初级上基本单元的个数以及对应的绕组的缠绕方式如下所述：所述初级11包括k*本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，包括设置于初级(11)两侧的两单边次级(10)、初级(11)和电枢绕组(113)，所述单边次级(10)和初级(11)均为凸极结构，所述次级(10)与所述初级(11)之间具有气隙，其特征在于，根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级(11)包括若干个首尾相连的基本单元(110)，所述基本单元(110)包括2个半H形导磁材料(111)以及设置在所述2个半H形材料(111)之间的永磁体(112)；每个所述基本单元(110)包括2个所述电枢绕组(113)，所述电枢绕组(113)缠绕在相邻两个基本单元(110)的导磁材料(111)形成的初级轭部上；所述次级(10)为齿槽结构，包括次级轭部(100)与次级齿(101)。

【技术特征摘要】
1.齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，包括设置于初级(11)两侧的两单边次级(10)、初级(11)和电枢绕组(113)，所述单边次级(10)和初级(11)均为凸极结构，所述次级(10)与所述初级(11)之间具有气隙，其特征在于，根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级(11)包括若干个首尾相连的基本单元(110)，所述基本单元(110)包括2个半H形导磁材料(111)以及设置在所述2个半H形材料(111)之间的永磁体(112)；每个所述基本单元(110)包括2个所述电枢绕组(113)，所述电枢绕组(113)缠绕在相邻两个基本单元(110)的导磁材料(111)形成的初级轭部上；所述次级(10)为齿槽结构，包括次级轭部(100)与次级齿(101)。2.根据权利要求1所述的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，其特征在于，所述初级(11)包括k*m*n个基本单元(110)，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组(113)串联对数，n为电机单元数；所述基本单元(110)中心线间的距离为τp，所述次级(10)的导磁齿(100)中心线的距离为τs，所述电枢绕组(113)的缠绕方式根据以下τp/τs的不同分为三类：其中，t为非负整数。3.根据权利要求2所述的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，其特征在于，当τp/τs属于a类情况时，同一所述初级轭部上的属于相邻两个基本单元(110)的电枢绕组(113)绕制方向相反；同一所述基本单元(110)内的电枢绕组(113)绕组绕制方向相反；k个连续基本单元(110)内的电枢绕组(113)组成一相绕组，m*k个连续基本单元(110)构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级。4.根据权利要求2所述的齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，其特征在于，当τp/τs属于b类情况时，同一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞武，陆鸣航，苏恩超，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32