[發(fā)明專利]定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110346232.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN102403872A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇寶泉;張赫;張魯;郭守侖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

推力波動(dòng)是直線電機(jī)振動(dòng)與噪音產(chǎn)生的原因，特別是在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，推力波動(dòng)可能引起共振，從而惡化電機(jī)伺服運(yùn)行特性，例如定位精度。

直線電機(jī)推力波動(dòng)的產(chǎn)生有多種成因，其中包括由于端部效應(yīng)和齒槽效應(yīng)引起的推力波動(dòng)，由于直線電機(jī)制造精度對(duì)直線電機(jī)推力輸出的影響，以及相電流整流波形與線圈不匹配而引起的直線電機(jī)的推力輸出發(fā)生變化。

對(duì)于永磁直線電機(jī)，由于初級(jí)鐵心縱向端部及定子永磁體的存在，即使在電機(jī)繞組不通電的情況下，也存在著明顯的縱向端部效應(yīng)力，稱為端部定位力F_end，它是引起推力特性波動(dòng)的主要成分，如圖13所示，在初級(jí)鐵心兩個(gè)端部存在明顯的端部效應(yīng)。端部定位力F_end與初級(jí)鐵心幾何尺寸和繞組結(jié)構(gòu)、電機(jī)極距、永磁體極寬等諸多因素相關(guān)，是極距的周期函數(shù)，其幅值主要取決于極距與有效氣隙的比值，與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流無關(guān)。對(duì)于引起推力波動(dòng)的端部定位力F_end，可以通過改變初級(jí)鐵心的長度及端部形狀，使得通過氣隙進(jìn)入繞組鐵心的勵(lì)磁磁通保持較好的一致性，從而使得端部定位力F_end降低。

永磁同步直線電機(jī)的初級(jí)鐵心使用開槽硅鋼疊片聚合磁路。導(dǎo)磁介質(zhì)的不連續(xù)使電機(jī)的氣隙磁場在空間上沿縱向分布不均勻，在不同的縱向位置上通過氣隙進(jìn)入電機(jī)初級(jí)鐵心的磁通有所不同，從而產(chǎn)生齒槽定位力F_slot，并引起推力波動(dòng)。F_slot與齒距密切相關(guān)，是齒距的周期函數(shù)，與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流無關(guān)。對(duì)于引起推力波動(dòng)的齒槽定位力F_slot，理論上可以通過合理選擇極槽配合、初級(jí)斜槽、次級(jí)永磁體斜極、優(yōu)化永磁體寬度與齒槽形狀等方法使其減小。

上述方法只能在一定程度上抑制電機(jī)的推力波動(dòng)。即使同時(shí)采用上述方法，也不可能完全消除由于電機(jī)結(jié)構(gòu)帶來的推力波動(dòng)，同時(shí)還可能增加電機(jī)加工成本及降低電機(jī)有效推力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決目前減小直線電機(jī)的推力波動(dòng)的方法只能在一定程度上抑制電機(jī)的推力波動(dòng)，同時(shí)又會(huì)降低電機(jī)有效推力的問題，提供一種定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)。

本發(fā)明所提供的第一種技術(shù)方案：

定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)與次級(jí)之間為氣隙，初級(jí)包括電樞鐵心和電樞繞組，所述電樞繞組為表貼結(jié)構(gòu)，

所述初級(jí)還包括隔磁永磁體，電樞鐵心沿其與次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的兩端的電樞鐵心內(nèi)分別嵌入隔磁永磁體，該隔磁永磁體平行貫穿于所在電樞鐵心。

本發(fā)明所提供的第二種技術(shù)方案：

定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)與次級(jí)之間為氣隙，初級(jí)包括電樞鐵心和電樞繞組，所述初級(jí)為齒槽結(jié)構(gòu)，

所述初級(jí)還包括隔磁永磁體和補(bǔ)償齒，電樞鐵心沿其與次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的兩端分別設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償齒，該電樞鐵心兩端的軛部均嵌入有隔磁永磁體，該隔磁永磁體平行貫穿于所在電樞鐵心軛部。

本發(fā)明所提供的第三種技術(shù)方案：

定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)與次級(jí)之間為氣隙，初級(jí)包括電樞鐵心和電樞繞組，所述初級(jí)為齒槽結(jié)構(gòu)，

所述初級(jí)還包括隔磁永磁體和補(bǔ)償齒，電樞鐵心沿其與次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的兩端分別設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償齒，每個(gè)補(bǔ)償齒的齒根部沿齒高方向嵌入有兩塊隔磁永磁體，該隔磁永磁體平行貫穿于所在補(bǔ)償齒。

本發(fā)明所提供的第四種技術(shù)方案：

定位力補(bǔ)償型直線永磁同步電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)與次級(jí)之間為氣隙，初級(jí)包括電樞鐵心和電樞繞組，

所述初級(jí)還包括隔磁環(huán)、補(bǔ)償鐵心和機(jī)殼，

電樞鐵心為圓筒形，

電樞鐵心的氣隙側(cè)表面沿其與次級(jí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向均勻開有環(huán)形槽，電樞繞組為環(huán)形繞組，電樞繞組嵌放在環(huán)形槽中；

或者電樞繞組為環(huán)形繞組，電樞繞組粘貼在電樞鐵心的氣隙側(cè)表面上；

電樞鐵心軸向的兩端均依次設(shè)置一個(gè)隔磁環(huán)和一個(gè)補(bǔ)償鐵心；

所述隔磁環(huán)、補(bǔ)償鐵心及電樞鐵心的外圓表面均與機(jī)殼的內(nèi)環(huán)表面固定；

所述隔磁環(huán)由低電阻率材料制成；

所述機(jī)殼由非磁性材料制成。