[發(fā)明專利]一種單磁極磁通反向永磁直線電機

無效

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• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103023269A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙文祥;吉敬華;嚴淑君;劉國海;康梅;陸繼遠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

技術領域

本發(fā)明涉及電機，尤其是應用于軌道交通的磁通反向永磁直線電機。?

背景技術

隨著世界城市化進程的加快，交通問題日益成為城市發(fā)展的難題。地鐵、輕軌、有軌電車等城市軌道交通運載工具都獲得了不同程度的應用與發(fā)展。其中，牽引電機的研究和發(fā)展成為了軌道交通技術問題的關鍵。?

就技術層面而言，早前，軌道交通運載系統(tǒng)是通過旋轉電機驅動，憑借其結構簡單，技術成熟，承載能力大等優(yōu)點長期以來被應用于軌道交通，然而其物理黏著性限制了加減速性能，以及存在機械振動噪聲大，車輛結構輕量化和小型化相對困難等缺點，催促著新的技術模式的產生，隨后直線電機運載系統(tǒng)走上了歷史舞臺。?

在軌道交通運載系統(tǒng)中，利用直線電機將電能直接轉換成推進力來推動列車前進，而不需要中間傳動機構，在降低維修量的同時還節(jié)約了造價。直線電機分為兩類：一類是以直線感應電機為主的電勵磁電機，其缺陷是：功率因數(shù)、功率密度和效率均不高；另一類是以永磁直線同步電機為主的永磁電機，與直線感應電機相比，其力能指標高、體積小、重量輕。由于永磁電機的高功率密度和高效率，將永磁直線電機應用于軌道交通越來越受到關注。?

然而，傳統(tǒng)的直線永磁同步電機，將永磁體和繞組均置于軌道（長定子）上，勢必會增加制造的成本。目前以商業(yè)化應用的上海磁懸浮列車所用的直線同步電機將電樞繞組置于鐵軌（長定子）上，制造成本較高。那么，若能將永磁體和繞組均置于動子（列車）上，顯而易見能有效的節(jié)約成本。?

近年來，定子永磁型磁通反向電機得到了廣泛的研究和應用，它是將永磁體置于定子齒端與繞組在同一側，轉子為凸極結構無繞組也無永磁體，結構簡單。而將磁通反向直線電機應用于長鐵軌牽引電機，將永磁體和繞組均置于動子（列車）上，能有效節(jié)約成本。?

參見圖1，圖1示出了一種傳統(tǒng)磁通反向永磁直線電機的結構。磁通反向永磁直線電機有均為凸極結構的動子1’和定子2’。動子1’的凸極齒即為電樞齒11’，兩個相鄰電樞齒11’之間形成一電樞槽14’。動子1’上的電樞繞組12’采用集中式繞組繞于電樞齒11’上，每個電樞槽14’中嵌有兩相繞組，每隔兩個電樞齒11’的兩套繞組串聯(lián)成一相，即A₁、A₂串聯(lián)為A相，B₁、B₂串聯(lián)為B相，C₁、C₂串聯(lián)為C相，從而構成A、B、C三相電機。電樞齒11’的端部貼有并行且勵磁方向相反的兩塊永磁體13’，其中一個永磁體13’的勵磁方向是垂直向下即由動子指向定子，另一個永磁體13’的勵磁方向是垂直向上即由定子指向動子，如圖中箭頭所示方向。定子2’的凸極齒21’的齒寬約為動子1的電樞齒11’的齒寬的一半。?

這種傳統(tǒng)磁通反向永磁直線電機的定子采用簡單的凸極結構，無繞組、無電刷、無永磁體，適用于軌道交通的應用，軌道上不需要鋪設永磁體或者導體繞組，可以降低電機制造成本，且易于施工；其動子上的電樞繞組為集中式繞組，制作嵌線方便。然而這種傳統(tǒng)磁通反向永磁直線電機也存在缺點，首先，其容錯性能較差，由于一個槽中嵌有兩相繞組，當其中一相發(fā)生故障時，其短路電流將導致溫度急速上升，會引起其他相繞組溫度的變化，從而會影響其他相正常工作；其次，一個電樞齒下的勵磁方向相反的兩塊永磁體會造成磁路短路，使得大量的磁力線不經過動子軛部形成磁回路，產生比較嚴重的漏磁現(xiàn)象，從而降低了永磁體的效率，增加了成本。?

專利號為CN201010120847.5的“一種容錯式永磁直線電機”，通過在普通磁通反向永磁電機中引入隔離齒來使得相與相之間物理隔離，磁路解耦，解決了傳統(tǒng)的磁通反向電機容錯性能差的問題。然而，它并沒有從根本上解決漏磁嚴重的問題：它的電樞齒表面貼裝有兩塊勵磁方向相反的永磁體，使得大量的磁力線不經過動子軛部形成磁回路，在齒端造成磁路短路的現(xiàn)象，產生比較嚴重的漏磁。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高容錯性能且制作成本低的漏磁通減小型單磁極磁通反向永磁直線電機。?

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是：一種單磁極磁通反向永磁直線電機，包括凸極結構的動子和凸極結構的定子，所述動子由初級鐵芯、電樞繞組和永磁體組成，所述定子由次級鐵芯組成，次級鐵芯由導磁材料制作而成，所述初級鐵芯由多個容錯齒和電樞齒間隔排列構成，所述電樞繞組采用集中繞組繞于所述電樞齒上，且每一個所述電樞齒的端部貼裝一塊所述永磁體，所有電樞齒端部的永磁體的勵磁方向均相同。?

一個具體的方案是，所述初級鐵芯的齒槽的寬度與所述電樞齒及容錯齒的寬度均相同。?