[發明專利]模塊化縱向磁場永磁電機

有效

• 申請號: 201010195836.3
• 申請日: 2010-06-09
• 公開（公告）號: CN101826784A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 寇寶泉;張赫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及電機領域。

背景技術

傳統的平板型直線永磁同步電機的結構如圖9所示。電機為整數槽結構，即電機的每極每相槽數為整數。整數槽結構直線永磁同步電機存在的主要問題是：一方面電機的由齒槽效應引起的定位力較大；另一方面電機的性能體積比低，這主要是由于當電機的極距τ_p設計得大時，會使永磁體的導磁軛部增厚，從而會增加電機的體積和重量，而當電機的極距τ_p設計得小時，會使電樞鐵心齒距τ_t很小，這會降低電樞齒的強度，即電機的齒距τ_t和極距τ_p的設計不容易兼顧。各相繞組線圈露在鐵芯齒外的端部比較長，并且各相繞組線圈相互交叉，這樣不但浪費線圈、增加銅耗，還使各相繞組間的絕緣工藝變得復雜，增加的制造成本。另外電機的永磁體位于次級上，當電機的行程較長時，制造電機所需要的鐵心、銅導線或永磁體會隨著行程成正比地增加，電機成本會相應地增加。相與相之間存在磁耦合，會因互感的存在影響電流的控制精度。

傳統的多相永磁同步電機的結構如圖10所示。該電機的電樞繞組為分布繞組，組成繞組所需要線圈的數量多，繞組的各相繞組端部相互交叉，繞組端部長，銅耗大；繞組絕緣復雜，制造成本高。由于相與相之間都存在磁耦合，這一方面會因互感的存在影響電流的控制精度；另一方面也會因每一相繞組通電產生的磁通所經過的磁路較長而使定子鐵耗較大，從而限制了電機效率的進一步提高。

在先申請的中國專利申請號為200910217415.3的《相間電磁解耦圓筒形永磁同步直線電機》的發明專利、申請號為200910217413.4的《相間電磁解耦平板形永磁同步直線電機》的發明專利、申請號為200910217414.9的《橫向磁通永磁平面電機》的發明專利、申請號為200910217412.X的《相間無耦合結構永磁同步電機》的發明專利和申請號為201010184685.1的《橫向磁通變磁阻永磁電機》的發明專利中雖然解決橫向磁通的問題，但還存在著鐵心單元結構復雜的問題。在簡化其結構過程中，需達到原結構消除相間磁耦合的效果，還能夠提高電機繞組的槽滿率，減小了繞組銅耗的是當前電機結構的一個難題。

發明內容

本發明為了解決鐵心單元結構復雜的問題，并減小了繞組銅耗的缺點，以及達到原結構消除相間磁耦合的效果，而提出了模塊化縱向磁場永磁電機。

模塊化縱向磁場永磁電機為平板型直線電機時，它由初級和次級組成，初級和次級之間具有氣隙；其特征在于初級由相單元固定殼體和若干個相單元組成；相單元固定殼體為平板型，相單元固定殼體的下表面沿運動方向等間隔開有方形固定孔，方形固定孔的數量與相單元的數量相同，每個方形固定孔內均固定安裝有一個相單元；每個相單元由鐵心單元和相單元繞組組成；所述的鐵心單元由兩個齒和一個磁軛段組成；所述的磁軛段位于兩齒之間，并磁軛段和兩齒沿運動方向連接成門字形，即所述的兩個齒分別為第一齒和第二齒，第一齒、磁軛段和第二齒沿運動方向依次連接，第一齒的側面上端與磁軛段的一端端面連接，磁軛段的另一端端面與第二齒的側面上端連接；相單元繞組纏繞在鐵心單元上；次級包括若干個平板形永磁體和平板形導磁軛；所述的若干個平板形永磁體沿運動方向均勻分布固定在平板形導磁軛上，平板形永磁體的充磁方向為沿運動方向平行充磁，并且每相鄰兩個平板形永磁體充磁方向相反，或平板形永磁體為Halbach永磁體結構；鐵心單元的兩個齒的齒距τ_t與平板形永磁體的極距τ_p滿足關系τ_t>τ_p，位于不同相單元中且相鄰的兩個齒的齒距τ_l與平板形永磁體的極距τ_p之間滿足關系τ_l<τ_p，并且τ_t、τ_l、τ_p滿足關系mk₁（τ_t+τ_l）=(mk₂±1)τ_p，其中m、k₁、k₂均為自然數，m為電機的相數，m≥3。