[實用新型]模塊化互補型雙凸極永磁直線電機及由其構成的電機模組

無效

• 申請號: 201020654995.0
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN201937439U
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 程明;曹瑞武;花為;趙文祥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域

本實用新型涉及的是永磁直線電機，具體涉及的是模塊化互補型雙凸極永磁直線電機及由其構成的電機模組，屬于電機制造技術領域。

背景技術

隨著工業的發展，直線電機得到廣泛的應用。采用直線電機驅動可以省去傳統的旋轉電機，把旋轉運動轉換為直線運動的機械齒輪。可以降低成本，較小噪聲，降低系統體積，減低維護成本。特別在軌道交通應用中，采用旋轉電機驅動時，其驅動力是通過車輪和鐵軌之間的黏著力產生，速度過高及減速時會出現輪軌滑動等問題。因此，采用直線電機代替旋轉電機這一技術手段，可以克服旋轉電機在此應用場合中的上述缺點，提高整個系統的效率。

我國是稀土永磁大國，隨著電力電子和磁性材料的發展，永磁無刷電機得到迅速的發展。此類電機具有高效率、高功率密度等優點。其相應的直線結構也被廣泛研究。傳統的永磁直線同步電機兼有永磁電機和直線電機的雙重優點。與直線感應電機相比，永磁直線同步電機的推力密度高、體積小、重量輕，且具有發電制動功能。然而，由于傳統的永磁電機的永磁體和電樞繞組分別安裝在初級和次級，而永磁體和電樞的成本都較高，在如軌道交通等長次級應用場合中無疑導致系統成本增加。

目前，國際上研究比較熱點的永磁電機(DSPM電機)具有較高的功率密度，其永磁體和電樞繞組均放置在定子上，轉子無繞組、無電刷、無永磁體，僅為導磁鐵心材料，具有功率密度高，結構簡單，易于散熱，高可靠性等優點。對其直線結構而言，可以把旋轉結構的定子作為初級動子，由永磁體和繞組組成，而旋轉結構的動子作為次級長定子，僅由導磁性材料組成，因此，此結構電機在長定子應用場合可以大大降低系統成本。然而，傳統的直線電機需要增加輔助齒和永磁體來平衡端部相繞組的磁路，同時具有反電勢波形非對稱，定位力大的缺點，導致電機具有較大的推力波動。因此影響該結構直線電機的動態性能。

實用新型內容

針對現有技術上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種反電勢波形對稱且定位力小的模塊化互補型雙凸極永磁直線電機及由其構成的電機模組，使得電機具有較小的推力波動、永磁體利用率高和系統容錯性能高等優點。

為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現：

本實用新型的雙凸極永磁直線電機包括初級和次級，初級和次級均為凸極結構，且兩者之間具有氣隙，初級包括動子模塊，動子模塊包括第一模塊和第二模塊，且兩者之間設有第一非導磁材料；第一模塊及第二模塊均包括兩個凸極導磁材料和設置在兩凸極導磁材料之間的永磁體，凸極導磁材料設有m個初級齒，初級齒上設有集中電樞繞組；第一模塊和第二模塊的相對位移為λ₂＝(k±0.5)τ_s，相鄰兩凸極導磁材料之間的相對位移為λ₁＝m*τ_m，初級極距和次級極距之比為τ_m/τ_s＝(m±1)/m，其中，τ_m為初級極距，τ_s為次級極距，m為電機的相數，k為正整數。

上述第一模塊及第二模塊中同相的集中電樞繞組分別相互串聯在一起組成第一模塊集中繞組及第二模塊集中繞組，第一模塊集中繞組與第二模塊集中繞組相互串聯組成集中繞組。即兩模塊中同相的集中電樞繞組串聯組成一相。

上述初級齒及次級均為直槽或斜槽結構。為直槽時可以得到較對稱的梯形波，斜槽時可以得到正弦波。

上述次級僅為導磁材料。導磁材料價格便宜，使得本實用新型特別適用于如軌道交通、高層樓房電梯等長定子應用場合，可以大大降低系統的成本。

上述相鄰兩個永磁體采用交替平行充磁。

初級兩模塊相對位移的互補性，保證了兩部分定位力波形有180°相位差，且變化趨勢相反，因此兩部分合成的定位力被大大削弱甚至抵消。

上述模塊化互補型雙凸極永磁直線電機是單邊平板結構、雙邊平板結構或圓筒型結構。

上述模塊化互補型雙凸極永磁直線電機可以運行在電動機或發電機狀態。

本實用新型由雙凸極永磁直線電機構成的電機模組，包括n個動子模塊，且相鄰兩動子模塊之間設有第二非導磁材料，n為正整數。

上述n個動子模塊中同相的集中繞組相互串聯組成一個電機或并聯單獨控制。從而增加了系統的容錯能力。