一种初级无轭部的双边次级交替极永磁直线电机制造技术

一种初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，涉及电机制造技术领域。该双边交替极永磁直线电机包括双边次级和初级，每侧次级中永磁体按照径向同极性排列，相反极性永磁体用铁心凸极代替，相邻永磁体之间次级铁心凸极被相应磁化成沿径向的异极性，从而永磁体磁极与铁心凸极构成极性交替分布结构。每侧次级中永磁体充磁方向相同，单层绕组设置于初级导磁齿两侧，绕组在空间上按照ACB次序依次排布。本发明专利技术提供的电机中初级导磁块与双边永磁体组成串联磁路，省去初级轭部，降低初级成本和重量，提高电机输出功率和带负载能力。每两个双边次级组成一个动子，在足够长初级结构中可以安装多个动子结构，初级线圈通过分段控制实现对多个动子的单独控制。动子的单独控制。动子的单独控制。

【技术实现步骤摘要】
一种初级无轭部的双边次级交替极永磁直线电机


[0001]本专利技术属于电机制造
，具体涉及一种初级无轭部的双边次级交替极永磁直线电机。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业水平的发展，直线电机得到广泛的应用。与传统的旋转电机驱动方式相比，采用直线电机驱动省去了把旋转运动转换为直线运动的传动装置。相较于旋转电机，直线电机结构简单、定位精度高、反应速度快且安全可靠，因此，直线电机更加适用于自动化控制系统，也更加适用于短时间内和短距离内需要提供巨大直线运动能量的设备中。目前，直线电机已经在物流传输系统和轨道交通等不同行业中有广泛应用，在如轨道交通、高层楼宇电梯、工厂运输等长距离驱动场合，采用旋转电机驱动方式会带来驱动结构复杂、成本高且动态响应慢等缺点。因此，采用直线电机代替旋转电机这一技术手段，可以克服旋转电机在上述应用场合中的上述缺点，提高整个系统的效率。
[0003]我国是稀土永磁大国，随着电力电子和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到迅速的发展。此类电机具有高效率、高功率密度等优点。其相应的直线结构也被广泛研究。传统的永磁直线同步电机兼有永磁电机和直线电机的双重优点。
[0004]而在如包装加工、物流分拣领域中，已有的直线电机或者旋转电机驱动系统虽然能够完成作业要求，但是由于其安装过程较为复杂、维护成本高、可靠性低、灵活性低、空间体积大等原因，仍然具有诸多优化空间。传统的永磁直线电机虽然已经具有优良的性能，但是其永磁体的用量较大，利用率低。近年来永磁体价格走势趋于上升状态，永磁电机成本也在不断攀升。另外，单边永磁同步直线电机具有较大的法向磁拉力问题，影响轴承寿命，导致机械电磁噪声大，结构更容易损坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，可降低制造成本，提高永磁体利用率，减小推力波动。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，包括双边次级和初级，所述双边次级对称设置在所述初级的两侧边，每侧次级与初级之间均具有气隙；
[0008]所述初级包括多个间隔排列的初级铁心块和电枢绕组，所述电枢绕组绕制在所述初级铁心块上；
[0009]所述双边次级包括次级轭部、永磁体和次级铁心凸极，所述永磁体与所述次级铁心凸极朝向所述初级；
[0010]其中，所述双边次级中次级铁心凸极与永磁体个数相差小于或等于一个。
[0011]进一步地，每个所述初级铁心块为一个初级铁心凸极，所述初级铁心凸极个数为N＝2km+1，其中，k为正整数，m为电机相数。
[0012]进一步地，次级级数满足以下条件：
[0013]n<N，其中，n为次级级数且n为kmτ
p
/τ
s
，τ
p
为初级极距，τ
s
为次级极距。
[0014]进一步地，一侧次级保留全部永磁体结构，另一侧次级永磁体全部用铁心代替。
[0015]进一步地，所述双边次级中次级铁心凸极与永磁体相邻，每个次级铁心凸极与永磁体交替排列，每侧次级上的永磁体的充磁方向相同。
[0016]进一步地，两侧次级上永磁体所在位置相同。
[0017]进一步地，一侧次级上的永磁体正对另一侧次级上的铁心凸极，两侧次级永磁体的充磁方向相反。
[0018]进一步地，永磁体宽度与次级铁心凸极宽度之差为0.22τ
s
，其中，τ
s
为次级极距。
[0019]进一步地，每对双边次级形成一个动子，初级两侧安装多对动子结构形成多动子电机。
[0020]进一步地，次级铁心凸极和初级铁心块均为导磁材料。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本专利技术中次级动子可以包含多个，每个动子可以做到独立控制。单个动子仅由铁心与永磁体构成，动子与外部无拖链接触，在运动过程中可以更加灵活、精准。在装配、维护过程中较为简单方便。
[0023]2、本专利技术次级采用了交替极永磁体结构，在原有基础上降低了永磁体用量，提高了永磁体利用率。双边次级与初级铁心构成了串联磁路，与单边次级电机相比，解决了单边磁拉力较大问题。初级结构为铁心块，铁心块上绕有单层绕组，初级无轭设计降低了制作难度，提高了推力密度，结构也更为简单。
[0024]3、长初级结构可作为定子，不含永磁体成本较低，无轭部装配简单。
附图说明
[0025]图1为传统单边永磁同步直线电机结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例1电机结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例2电机结构示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例3电机结构示意图；
[0029]图5为电机磁力线示意图；
[0030]图6为次级极齿优化前后气隙磁密谐波对比图；
[0031]图7为各实施例推力对比图；
[0032]图中有：10.初级；101.初级铁心；102.初级线圈；103.初级轭部；20.次级；201.次级轭部；202.永磁体；203.次级凸极。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]参见图1，为传统单边永磁同步直线电机结构示意图，传统的单边永磁同步直线电机包括单边初级1和单边次级2，单边初级1包括单边初级铁心块11、单边电枢绕组12和单边初级轭部13，单边次级2包括单边次级轭部21和单边永磁体22。传统的永磁直线电机虽然已经具有优良的性能，但是其永磁体的用量较大，利用率低。近年来永磁体价格走势趋于上升
状态，永磁电机成本也在不断攀升。另外，单边永磁同步直线电机具有较大的法向磁拉力问题，影响轴承寿命，导致机械电磁噪声大，结构更容易损坏。
[0035]为了降低制造成本，提高永磁体利用率，减小推力波动，本专利技术实施例提供一种初级无轭部的双边交替极永磁直线电机。如图2、图3和图4所示，该初级无轭部的双边交替极永磁直线电机包括初级10和双边次级20，该双边次级对称设置在初级10的两侧边，每侧次级与初级10之间均具有气隙。
[0036]该初级10包括多个间隔排列的初级铁心块101和电枢绕组102，该电枢绕组102绕制在该初级铁心块上。
[0037]其中，在一部分优选实施例中，初级铁心块101均匀间隔排列，电枢绕组102的绕组形式为单层绕组，电枢绕组102在空间上按照ACB次序依次排布。
[0038]需要说明的是，本专利技术实施例采用双边次级20，即双边次级20为双边结构，初级铁心块101与双边次级20中永磁体组成串联磁路，省去初级轭部，即该初级10的结构中不包括初级轭部。
[0039]该双边次级20包括次级轭部201、永磁体202和次级铁心凸极203，其中，双边次级20中每侧次级包括一块次级轭部201，双边次级20中永磁体202与次级铁心凸极203朝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，其特征在于，包括双边次级和初级，所述双边次级对称设置在所述初级的两侧边，每侧次级与初级之间均具有气隙；所述初级包括多个间隔排列的初级铁心块和电枢绕组，所述电枢绕组绕制在所述初级铁心块上；所述双边次级包括次级轭部、永磁体和次级铁心凸极，所述永磁体与所述次级铁心凸极朝向所述初级；其中，所述双边次级中次级铁心凸极与永磁体个数相差小于或等于一个。2.根据权利要求1所述的初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，其特征在于，每个所述初级铁心块为一个初级铁心凸极，所述初级铁心凸极个数为N＝2km+1，其中，k为正整数，m为电机相数。3.根据权利要求2所述的初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，其特征在于，次级级数满足以下条件：n<N，其中，n为次级级数且n为kmτ
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为初级极距，τ
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为次级极距。4.根据权利要求1所述的初级无轭部的双边交替极永磁直线电机，其特征在于，一侧次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞武，彭立玖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：