磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机，属于电机技术领域。它解决了现有圆筒型永磁直线同步电机由于存在相间互感而影响电机的电流控制精度及电机的动态特性的问题。它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心和相单元电枢绕组组成，单元电枢铁心为圆筒形，次级包括次级铁心和多个次级永磁体。本发明专利技术形成的磁场调制式横向磁通，提高了电机的推力密度、可靠性与安全性；能够消除电机相与相之间的互感，提高了电机的电流及电磁力控制精度和动态特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机，属于电机
技术介绍
现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构如图20所示。当电枢铁心采用硅钢片叠成时，由于叠片方向为轴向，永磁体以及绕组通电产生的电枢磁场方向有一部分会与叠片方向相同，在铁心中形成较大的涡流，产生较大的涡流损耗，并且铁心叠片工艺复杂，加工成本高；如果采用实心铁心，虽然工艺简单、成本低，但铁心会产生更大的涡流损耗，大大降低电机的效率。同时，由于相与相之间都存在磁耦合，一方面会因互感的存在影响电流的控制精度和电机的动态特性；另一方面也会因每一相绕组通电产生的磁通所经过的磁路较长而使定子铁耗较大，从而限制了电机效率的进一步提高。
技术实现思路
为了解决现有圆筒型永磁直线同步电机由于存在相间互感而影响电机的电流控制精度及电机的动态特性的问题，提供一种磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机。本专利技术提供的第一种技术方案磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心和相单元电枢绕组组成，单元电枢铁心为圆筒形，由多个圆环形初级铁心齿和多个圆环形隔磁环沿轴向紧密相间排列组成，每相邻两个圆环形初级铁心齿之间均固定有一个圆环形隔磁环，沿单元电枢铁心轴向，在所有圆环形初级铁心齿的气隙侧表面上均勻开有2η个线圈槽，η为正整数，每个圆环形初级铁心齿沿圆周方向形成初级铁心小齿与线圈槽的相间排列，单元电枢铁心上位于与轴线平行的同一直线上的所有初级铁心小齿形成一个初级铁心大齿，每个初级铁心大齿上缠绕一个线圈，沿圆周方向，相邻两个初级铁心大齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的一相电枢绕组；次级包括次级铁心和多个次级永磁体，次级铁心沿轴向均分为多个次级铁心段，每个次级铁心段上沿其圆周方向均勻开有m个次级铁心槽，形成次级铁心齿与次级铁心槽的相间隔排列，m的取值为初级铁心大齿的齿数的一半，所述次级铁心槽的开槽方向平行于次级铁心的轴向，相邻次级铁心段沿次级铁心的轴向形成次级铁心齿与次级铁心槽的相间隔排列，次级铁心槽的圆周方向长度大于或者等于相应的初级铁心小齿的圆周方向长度， 次级铁心齿的圆周方向长度大于或者等于相应的初级铁心小齿的圆周方向长度，每个次级铁心槽内均嵌放一个次级永磁体，该次级永磁体为瓦片形，次级永磁体的圆周方向长度小于或者等于次级铁心槽的圆周方向长度，次级永磁体为径向充磁或平行充磁，所有次级永磁体的充磁方向相同，沿轴向，相邻两个圆环形初级铁心齿的齿距τ 111与相邻两个次级铁心齿的齿距τρ 之间满足关系τω= τρ。本专利技术提供的第二种技术方案磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元包括单元电枢铁心和相单元电枢绕组，单元电枢铁心为圆筒形，单元电枢铁心的气隙侧表面上均勻开有多个周向槽，并且，单元电枢铁心的气隙侧表面上沿圆周方向均勻开有2η个线圈槽，η为正整数，所述线圈槽的开槽方向平行于单元电枢铁心的轴向，沿单元电枢铁心周向，形成初级铁心大齿与线圈槽的相间排列，沿单元电枢铁心轴向，形成初级铁心小齿与周向槽的相间排列，线圈槽的开槽深度大于周向槽的开槽深度；每个初级铁心大齿上缠绕一个线圈，沿圆周方向，相邻两个初级铁心大齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的一相电枢绕组；次级包括次级铁心和多个次级永磁体，次级铁心沿轴向均分为多个次级铁心段，每个次级铁心段上沿其圆周方向均勻开有m个次级铁心槽，形成次级铁心齿与次级铁心槽的相间隔排列，m的取值为初级铁心大齿的齿数的一半，所述次级铁心槽的开槽方向平行于次级铁心的轴向，相邻次级铁心段沿次级铁心的轴向形成次级铁心齿与次级铁心槽的相间隔排列，次级铁心槽的圆周方向长度大于或者等于相应的初级铁心小齿的圆周方向长度， 次级铁心齿的圆周方向长度大于或者等于相应的初级铁心小齿的圆周方向长度，每个次级铁心槽内均嵌放一个次级永磁体，该次级永磁体为瓦片形，次级永磁体的圆周方向长度小于或者等于次级铁心槽的圆周方向长度，次级永磁体为径向充磁或平行充磁，所有次级永磁体的充磁方向相同，沿轴向，相邻两个初级铁心小齿的齿距τ >与相邻两个次级铁心齿的齿距τρ之间满足关系Tm= τ ρ。初级的每个相电枢单元还包括多个初级永磁体，沿单元电枢铁心轴向，相邻两个初级铁心小齿之间的周向槽内嵌放一个初级永磁体，所述初级永磁体为瓦片形，初级永磁体为径向充磁或平行充磁，所有初级永磁体的充磁方向相同；初级永磁体的充磁方向与次级永磁体的充磁方向相同。本专利技术提供的第三种技术方案磁场调制式圆筒型横向磁通直线电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元包括单元电枢铁心和相单元电枢绕组，单元电枢铁心为圆筒形，单元电枢铁心的气隙侧表面上沿圆周方向均勻开有2η 个线圈槽，η为正整数，所述线圈槽的开槽方向平行于单元电枢铁心的轴向，沿单元电枢铁心周向，形成初级铁心大齿与线圈槽的相间排列，每个初级铁心大齿上均勻开有多个周向槽，沿单元电枢铁心轴向，形成初级铁心小齿与周向槽相间排列，并且，沿单元电枢铁心周向，所有初级铁心大齿形成初级铁心小齿与周向槽的相间排列，线圈槽的开槽深度大于周向槽的开槽深度；每个初级铁心大齿上缠绕一个线圈，沿圆周方向，相邻两个初级铁心大齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的一相电枢绕组；次级包括次级铁心和多个次级永磁体，次级铁心为圆筒形，次级铁心的气隙侧表面上沿轴向均勻开有多个次级铁心通槽，沿次级铁心轴向，形成次级铁心齿与次级铁心通槽的相间隔排列，每个次级铁心通槽内嵌放一个次级永磁体，该次级永磁体为圆环形，次级永磁体为径向充磁或平行充磁，所有次级永磁体的充磁方向相同，沿轴向，相邻两个初级铁心小齿的齿距τ >与相邻两个次级铁心齿的齿距τρ之间满足关系Tm= τ ρ。初级的每个相电枢单元还包括多个初级永磁体，沿单元电枢铁心轴向，相邻两个初级铁心小齿之间的周向槽内嵌放一个初级永磁体，所述初级永磁体为瓦片形，初级永磁体为径向充磁或平行充磁，所有初级永磁体的充磁方向相同；初级永磁体的充磁方向与次级永磁体的充磁方向相同。本专利技术的优点是本专利技术提出了一种特殊的电磁结构，构成磁场调制式横向磁通， 提高了电机的推力密度、可靠性与安全性；能够消除电机相与相之间的互感，提高了电机的电流及电磁力控制精度和动态特性。本专利技术具有容错能力强、结构简单、推力密度高、动态特性好以及易实现模块化等优点。附图说明图1为本专利技术实施方式一的结构示意图；图2为图1的A-A视图；图3为图1的B-B视图；图4为图1中的单元电枢铁心沿A-A剖开后初级铁心小齿与线圈槽分布的展开视图；图5为图1中去除单元电枢铁心后次级铁心的一个侧面的次级铁心齿与次级铁心槽分布的展开视图；图6为本专利技术实施方式二的结构示意图；图7为图6的C-C视图；图8为图6的D-D视图；图9为图6本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：寇宝泉，罗俊，张子娇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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