[發明專利]一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構

有效

• 申請號: 201710311837.1
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107134909B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 李靜;黃旭珍;錢振宇;嵇天鵬;譚強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構，包括永磁體、導磁鐵芯齒、直流勵磁繞組和導磁鐵芯背軛。對于單邊平板型結構，導磁鐵芯背軛表面上設置交替排列的單極性永磁體和鐵芯齒。永磁體與鐵芯齒之間存在空槽，直流勵磁繞組繞制在鐵芯齒上置于槽中，形成混合勵磁磁極結構。將兩組單邊平板型結構設置在導磁鐵芯背軛上下表面構成雙邊平板型結構，同組的永磁體極性相同。上下表面兩組永磁體?鐵芯齒陣列，永磁體充磁方向不同，相對位置不同，構成的磁路結構不同。本發明新型混合勵磁磁極結構，永磁體用量比傳統永磁同步直線電機磁極結構減少一半，但是推力可以達到其90%以上，有效地解決了永磁同步電機永磁體用量大帶來成本高的問題。

技術領域

本發明涉及一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構，屬于混合勵磁永磁電機技術領域。

背景技術

直線電機傳動技術的特點是省去中間復雜傳動結構，永磁電機的特點是功率密度高、體積小和質量輕，永磁同步直線電機兼具二者的優點，其應用領域逐漸擴大。但是在長次級永磁直線電機中，永磁體用量大使得電機的成本增加，因此需要改進其磁極結構，提高永磁體的利用率和增大電機的推力密度。并且永磁電機存在氣隙磁場難以調節的缺點，在一定程度上限制了永磁電機的廣泛應用，研究和解決永磁電機磁場調節問題，對于永磁電機性能的提高和廣泛推廣具有重要意義。

混合勵磁永磁電機結合了電勵磁電機調磁方便以及永磁電機高功率密度和高效率等優點，成為電機領域中的一個研究熱點，大量研究圍繞其開展，并取得許多研究成果，提出了許多混合勵磁永磁電機方案。混合勵磁永磁電機根據永磁磁勢和電勵磁磁勢構成的磁路分為三類：串聯磁路、并聯磁路和混聯磁路。串聯磁路混合勵磁永磁電機，其永磁磁勢和電勵磁磁勢在磁路上呈串聯關系。并聯磁路混合勵磁永磁電機，其永磁磁勢和電勵磁磁勢在磁路上呈并聯關系。并聯磁路結構便于實現電機的增磁和弱磁運行。混聯磁路混合勵磁永磁電機的永磁磁勢和電勵磁磁勢在磁路上既有串聯關系又有并聯關系。常見的混合勵磁直線電機的結構有互補型磁通切換混合勵磁直線電機、混合勵磁型雙凸極結構直線電機、使用Halbach永磁體的混合勵磁式直線同步電機、軛部雙繞組混合勵磁永磁直線發電機和切向充磁的磁通反向混合勵磁直線電機等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構，解決了現有永磁同步直線電機推力密度低、永磁體用量大成本高和氣隙磁場難以調節的問題。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構，所述混合勵磁磁極結構為單邊平板型結構，包括單極性永磁體、導磁鐵芯齒、直流勵磁繞組以及導磁鐵芯背軛；所述導磁鐵芯背軛的其中一個表面上設置有單極性永磁體和導磁鐵芯齒，并且單極性永磁體和導磁鐵芯齒交替排列，相鄰單極性永磁體和導磁鐵芯齒之間有空槽，直流勵磁繞組繞制在導磁鐵芯齒上并置于空槽內，形成混合勵磁磁極結構；相鄰單極性永磁體和導磁鐵芯齒之間的距離為τ，兩者按照周期2τ形成陣列，τ為極距，空槽的寬度為t，0≤t≤0.4τ。

一種永磁同步直線電機的新型混合勵磁磁極結構，所述混合勵磁磁極結構為雙邊平板型結構，包括單極性永磁體、導磁鐵芯齒、直流勵磁繞組和導磁鐵芯背軛；所述導磁鐵芯背軛的上下兩個表面上均設置有單極性永磁體和導磁鐵芯齒，并且每個表面上單極性永磁體和導磁鐵芯齒交替排列，相鄰單極性永磁體和導磁鐵芯齒之間有空槽，直流勵磁繞組繞制在導磁鐵芯齒上并置于空槽內，形成混合勵磁磁極結構；位于同一表面上的單極性永磁體的極性相同，同一表面上相鄰單極性永磁體和導磁鐵芯齒之間的距離為τ，兩者按照周期2τ形成陣列，τ為極距，空槽的寬度為t，0≤t≤0.4τ。

作為本發明的一種優選方案，所述導磁鐵芯背軛上下兩個表面的單極性永磁體充磁方向相同，相對位置相同，構成串聯磁路。

作為本發明的一種優選方案，所述導磁鐵芯背軛上下兩個表面的單極性永磁體充磁方向相反，相對位置相差180°電角度，構成串聯磁路。