[發明專利]一種分裂齒模塊化游標永磁直線電機

有效

• 申請號: 201810776123.2
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108880182B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 曲榮海;石超杰;高玉婷;李大偉;周游
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種分裂齒模塊化游標永磁直線電機，包括：倒U形的初級鐵心，其鐵齒末端開有分裂齒(虛槽)；繞在初級鐵心上的電樞繞組；開有齒槽結構的次級鐵心，其與動子鐵心間隔一定的氣隙設置，二者可相互移動；置于初級鐵心虛槽中的永磁體和置于次級鐵心槽內的永磁體，且這些永磁充磁方向相同(同為北極或同為南極)。本發明所設計的結構在電機初級、次級都放置永磁體，同時初級與次級的永磁體和鐵齒互相依據磁場調制電機的原理形成工作磁密進行機電能量轉換。由于雙邊磁場調制原理的采用，電機推力密度得到提升。同時由于電機初級中各相繞組磁路不存在耦合，削弱了直線電機各相電磁參量的不平衡，增強了電機容錯性能。

技術領域

本發明屬于永磁電機技術領域，更具體地，涉及一種分裂齒模塊化游標永磁直線電機。

背景技術

相較于旋轉電機加滾珠絲杠形成直線運動的方案，采用直線電機直接產生直線運動的方案擁有更簡單的結構、更高的效率和更好的穩定性。因而直線電機越來越受到需要直線運動的工業領域的青睞。在眾多直線電機中，采用了永磁體和游標電機原理的游標永磁直線電機兼具永磁電機結構簡單、效率高的特點和游標電機低速大轉矩的特點，因此近年來倍受關注。

專利CN105553222公開了一種無邊端效應的容錯永磁游標直線電機，其本質是一種初級永磁型交替極游標永磁直線電機，可以通過模塊化結構削除永磁直線電機邊端效應，但這種結構中永磁體產生的磁場較小，電機推力密度較小。

專利CN106953497公開了一種高功率密度的容錯永磁游標直線電機，同樣是采用初級永磁型交替極的結構，但每一初級模塊中采用空間極對數為2的永磁磁場與電樞繞組進行耦合。這種結構在初級放置更多的永磁體，但壓縮了電樞繞組的安裝空間，同時大齒間槽開口較小，將造成下線困難。

值得注意的是，作為旋轉電機時，游標電機常常表現出轉矩波動很小的特點。但在直線游標永磁電機中，由于直線電機固有的邊端效應，電機推力波動較大，且電樞繞組各相之間互感不相等，對電機性能造成負面影響。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種分裂齒模塊化游標永磁直線電機，由此解決現有技術中存在邊端效應帶來負面影響及游標永磁直線電機的推力密度難以進一步增大的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種分裂齒模塊化游標永磁直線電機，包括：初級鐵心、次級鐵心、電樞繞組、初級永磁體及次級永磁體；

所述初級鐵心為倒U形，在所述初級鐵心的大齒末端有分裂齒結構；所述電樞繞組分若干相，每相繞組環繞于單獨的初級鐵心上；

所述次級鐵心為齒槽交替結構；所述初級永磁體放置于所述初級鐵心的分裂齒間，所述次級永磁體放置于所述次級鐵心槽中。

優選地，所述初級永磁體和所述次級永磁體擁有相同的充磁方向。

優選地，不同相繞組對應的不同初級鐵心擁有相同的幾何外形，且與次級鐵心對應的位置不同，其間相隔距離與電機相數一一配合。

優選地，所述次級永磁磁場極對數與電樞繞組極對數滿足如下關系：P_a＝|P_m±n_s|，其中，P_m為次級永磁磁場極對數，n_s為初級鐵心分裂齒數，P_a為電樞繞組磁場極對數。

優選地，所述初級鐵心為動子鐵心，所述次級鐵心為定子鐵心；或者，所述初級鐵心為定子鐵心，所述次級鐵心為動子鐵心。

優選地，所述電樞繞組環繞在初級鐵心的齒部或者初級鐵心的軛部。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：