[發明專利]齒槽型雙邊初級永磁體同步直線電機

有效

• 申請號: 201810141317.5
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108270338B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 曹瑞武;陸鳴航;蘇恩超
• 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;H02K3/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發明公開了一種齒槽型雙邊初級永磁體同步直線電機，包含初級與兩個單邊次級，初級與兩個單邊次級之間具有氣隙。初級包含m*k*n個基本單元，m為相數，k為一正整數，n為電機單元數。每個基本單元包含兩個半H形導磁材料和設置于半H形導磁材料之間的永磁體，相鄰基本單元的永磁體充磁方向相反，繞組環繞于基本單元軛部。次級包含齒槽結構的導磁材料，位于初級兩邊。本發明與現有技術相比，繞組不經過永磁體并且端部更短，具有功率密度高，利于永磁體散熱，效率高等優點，適用于軌道驅動等場合。

技術領域

本發明涉及的是雙邊磁通切換永磁電機，屬于電機制造技術領域。

背景技術

隨著工業的發展，雙邊直線電機得到廣泛的應用。當下，各個領域對驅動電機以及系統的要求越來越高，傳統的旋轉電機與機械轉換裝置在一些場合下性能不理想或難以實現，而采用直線電機驅動系統可以降低驅動復雜度、減小系統成本、加快動態響應等。然而單邊直線電機的初級與次級之間存在法向力，這對驅動系統帶來了一系列問題，采用雙邊結構可以達到平衡法向力、進一步提高輸出功率等效果。在如電磁彈射、垂直升降系統、運輸、醫用儀器領域等領域，雙邊直線電機運用廣泛。

隨著電力電子技術和磁性材料的發展，永磁無刷電機得到廣泛的應用。永磁電機具有高效率、高功率密度等優點，其相應的雙邊直線結構也被廣泛研究。傳統永磁直線同步電機兼具直線電機與永磁電機的優點。對比感應電機，永磁直線同步電機功率密度高、功率因數高并且具有發電制動功能。但是傳統永磁直線同步電機的電樞繞組與永磁體分別置于電機的初級與次級，在例如垂直升降系統、運輸等需要長初級或長次級的場合，沿途鋪設的永磁體或電樞繞組會造成成本過高、不利于維護、永磁體退磁的問題。

初級永磁體直線電機的電樞繞組與永磁體同時置于初級，次級結構簡單。在需要長次級的場合，例如垂直升降系統、運輸等領域，初級永磁體直線電機具有易于維護、便于永磁體散熱、結構簡單的特點。但是初級永磁體直線電機大多采用集中式繞組，存在相繞組節距因數偏低的情況，這使初級永磁體直線電機的功率因數帶來了限制，同時繞組跨過永磁體，給永磁體的散熱帶來了一定影響；采用分布式繞組的初級永磁體直線電機則存在著繞組端部過長帶來的一系列問題，如電機效率受影響、繞組設置復雜、給初級的維護帶來了一定困難等。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明目的在于提供一種簡化繞組結構、提高電機功率密度和效率的一種雙邊磁通切換永磁電機。

本發明提供的齒槽型雙邊初級永磁體同步直線電機，包括設置于初級11兩側的兩單邊次級10、初級11和電樞繞組113，所述單邊次級10和初級11均為凸極結構，所述次級10與所述初級11之間具有氣隙，

所述初級11包括若干個首尾相連的基本單元110，所述基本單元110包括2個半H形導磁材料111以及設置在所述2個半H形導磁材料111之間的永磁體112；每個所述基本單元110包括2個所述電樞繞組113，所述電樞繞組113纏繞在相鄰兩個基本單元110的導磁材料111形成的初級軛部上；

所述次級10為齒槽結構，包括次級軛部100與次級齒101。

進一步的，所述初級11包括k*m*n個基本單元110，m為電機的相數，k為每個電機單元中同相電樞繞組113串聯對數，n為電機單元數；

所述基本單元110中心線間的距離為τ_p，所述次級10的次級齒中心線的距離為τ_s，所述電樞繞組113的纏繞方式根據以下τ_p/τ_s的不同分為三類：

t為非負整數。

進一步的，當τ_p/τ_s屬于a類情況時，同一所述初級軛部上的屬于相鄰兩個基本單元110的電樞繞組113繞制方向相反；