[發(fā)明專利]移相移位的單元組合永磁同步直線電機(jī)

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• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN108712054A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周封;王福佳;郝婷;李偉力;楊岳;劉小可;王支業(yè);王業(yè)彬;王瀑權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué);徐州大元電機(jī)有限公司;周封
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種移相移位的單元組合永磁同步直線電機(jī)，屬于直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。由第一單元電機(jī)、電機(jī)間隔、第二單元電機(jī)、動(dòng)子、第一定子鐵心、第二定子鐵心、第一定子線圈、第二定子線圈構(gòu)成。將傳統(tǒng)直線電機(jī)拆分成兩個(gè)單元電機(jī)，并進(jìn)行移相移位，利用疊加原理，使兩個(gè)單元電機(jī)分別產(chǎn)生的推力波動(dòng)反向疊加削弱或消除，從而有效抑制了永磁直線電機(jī)的推力波動(dòng)。相鄰兩個(gè)單元電機(jī)之間為空氣或隔磁材料，有效消除了兩個(gè)單元電機(jī)之間的磁場干擾。還能夠采用多個(gè)單元電機(jī)串聯(lián)組合，同時(shí)進(jìn)行移相移位，可實(shí)現(xiàn)利用小推力電機(jī)合成大推力電機(jī)的效果。具有工藝簡單、成本低廉、抑制推力波動(dòng)的效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁同步直線電機(jī)，特別是一種移相移位的單元組合永磁同步直線電機(jī)。屬于直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

直線電機(jī)在近幾十年來發(fā)揮著越來越重要的作用，它優(yōu)越于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的地方在于沒有任何中間機(jī)構(gòu)的電磁傳動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，而是一種直接將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，因而得到了廣泛的應(yīng)用。永磁直線同步電機(jī)兼具永磁電機(jī)和直線電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)，其體積小、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單具有廣闊的應(yīng)用前景。然而由于直線電機(jī)的齒槽效應(yīng)和端部效應(yīng)，使得直線電機(jī)的推力波動(dòng)較大，影響直線電機(jī)的性能，無法應(yīng)用于一些精度要求較高的場合，因此，要采取措施來抑制直線電機(jī)的推力波動(dòng)。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對永磁直線電機(jī)推力波動(dòng)的抑制做了大量的工作，主要包括對電機(jī)進(jìn)行削齒處理、改變電機(jī)邊端齒寬度、采用半閉口槽、改變極弧系數(shù)、開輔助槽、以及從控制策略上抑制推力波動(dòng)等，工藝復(fù)雜、成本較高，且抑制推力波動(dòng)的效果也參次不齊，存在諸多的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種移相移位的單元組合永磁同步直線電機(jī)，目的在于通過兩個(gè)或多個(gè)單元電機(jī)串聯(lián)，且同時(shí)將各個(gè)單元電機(jī)進(jìn)行移相移位，來抑制永磁直線電機(jī)的推力波動(dòng)。具有工藝簡單、成本低廉、抑制推力波動(dòng)的效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

包括第一單元電機(jī)（1）、電機(jī)間隔（2）、第二單元電機(jī)（3）、動(dòng)子（4）、第一定子鐵心（5）、第二定子鐵心（6）、第一定子線圈（7）、第二定子線圈（8）。第一單元電機(jī)（1）和第二單元電機(jī)（3）在物理結(jié)構(gòu)上完全相同，共用同一個(gè)動(dòng)子（4），電機(jī)間隔（2）位于第一單元電機(jī)（1）和第二單元電機(jī)（3）之間。

進(jìn)一步地，將第一單元電機(jī)（1）和第二單元電機(jī)（3）的齒距記為t，極距記為T，n為從0開始的任意正整數(shù)，則電機(jī)間隔（2）的寬度為1/2t+nT。

假設(shè)直線電機(jī)每個(gè)磁極產(chǎn)生的齒槽力都是周期為齒距的正弦函數(shù)，則總的齒槽力即為所有同相位同幅值的正弦函數(shù)的疊加。因此若有兩個(gè)電機(jī)產(chǎn)生的齒槽力幅值相等、相位相反，那么將兩個(gè)正弦函數(shù)移位疊加，使波峰和波谷相互疊加，便可以實(shí)現(xiàn)抑制齒槽力的效果。齒槽力是以齒距為周期的函數(shù)，因此移位半個(gè)齒距，會(huì)使兩個(gè)電機(jī)齒槽力的波峰和波谷疊加，產(chǎn)生推力抑制的效果，所以電機(jī)間隔長度為1/2t+ nT。

進(jìn)一步地，第一定子線圈（7）和第二定子線圈（8）繞組排列方式相同，接入的電流相位差為t/T*180。

單元電機(jī)在移位后，兩電機(jī)的初始角發(fā)生變化，在實(shí)際電機(jī)運(yùn)行中，會(huì)導(dǎo)致兩電機(jī)出力不均勻，因此兩個(gè)單元電機(jī)在空間移位的同時(shí)，還要在時(shí)間上移位，時(shí)間上移動(dòng)的角度取決于移位長度占極距的百分比，假設(shè)空間移位長度為t，電機(jī)的極距為T，則在空間移位的單元電機(jī)在時(shí)間上也要移動(dòng)相位為t/T*180°，才能保證兩單元電機(jī)初始工作角相同，同時(shí)達(dá)到抑制齒槽力的效果。

進(jìn)一步地，所述的電機(jī)間隔（2）為空氣或由隔磁材料制成。避免了第一單元電機(jī)（1）和第二單元電機(jī)（3）產(chǎn)生電磁干擾，保證了電機(jī)齒槽力疊加的效果。