[發明專利]一種次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機

有效

• 申請號: 201811092371.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109245483B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 李健;王凱;劉闖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機，包括雙初級、次級和電樞繞組，雙初級對稱設置在次級的兩側邊，每側初級與次級之間均具有氣隙；次級包括N2’個均勻間隔排列的次級鐵心塊；每側初級均具有N1’個初級齒，每個初級齒的齒頂面均朝向次級，每個初級齒的齒頂面上均設置有n個永磁體槽，相鄰兩個永磁體槽之間的齒頂面形成為一個鐵心凸極；每個永磁體槽內嵌套一塊永磁體，其中，n=1，2，3，4或5；每個初級齒上的永磁體的充磁方向相同；N1個初級齒和N2個次級凸極構成電機基本單元，其中，N2=N1×n±i，其中i=1或2；N1’≥N1，N2’≥N2。本發明適合長距離應用場合，能進一步提高推力密度和永磁體利用率，并降低成本。

技術領域

本發明涉及電機設計技術領域，特別是一種次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機。

背景技術

近年來，直線電機已經在軌道交通和車間運輸等多種場合得到了應用。與傳統的旋轉電機驅動方式相比，采用直線電機驅動省去了把旋轉運動轉換為直線運動的機械齒輪裝置，從而可以降低驅動系統的體積、成本和機械噪聲。

產品化的永磁電機中已經廣泛采用稀土永磁材料，從而具有高功率密度、高效率和高功率因數等優點。同樣的，稀土永磁材料也被廣泛的應用于直線電機中。

因此，永磁直線電機兼具永磁電機和直線電機的優點。與直線感應電機相比，永磁直線電機的推力密度高、體積小、重量輕，且具有發電制動功能。

然而，由于傳統的永磁電機的永磁體和電樞繞組分別安裝在初級和次級，而永磁體和電樞的成本都較高，在如軌道交通、高層樓宇電梯、車間運輸等長距離應用場合中，無疑導致系統的制造成本和維護成本大幅增加。另外，傳統的永磁直線電機的動子上裝有永磁體或裝有電樞繞組，這必然會增加動子的重量，從而降低動態響應能力。（注：長級為定子，短級為動子）

初級表貼式永磁直線電機的永磁體和電樞繞組都在初級上，次級僅有導磁鐵心。對于長距離應用場合，可以采用長次級（次級無永磁體和繞組），這就大大降低了成本。對于初級永磁直線電機，按照永磁體與初級鐵芯的位置關系，可以分為內置式永磁和表貼式永磁。初級內置式永磁直線電機如專利201310566701.7所示。然而，其永磁體、初級鐵芯和電樞繞組的空間相互制約，降低了永磁材料的利用率，如已發表在IEEE磁學匯刊的文章“Quantitative comparison of flux-switching permanent magnet motors withinterior permanent magnet motor for EV HEV and PHEV applications”所述。

而傳統的初級表貼式永磁直線電機為單邊型，使得動子承受不平衡磁拉力，這不僅影響軸承壽命，還會增大振動和噪聲。而且，傳統的初級表貼式永磁直線電機的初級齒面裝有兩塊極性相反的永磁體，邊緣漏磁較大（推力密度較低），使得永磁體利用率低。另外，由于次級軛部的存在，增加了系統的成本和重量，如圖1所示。即使將其改為雙邊初級和次級無軛部的結構，如圖7所示，仍然面臨邊緣漏磁較大（推力密度較低）和永磁體利用率低的缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機，該次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機適合長距離應用場合，能進一步提高推力密度和永磁體利用率，并降低成本。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種次級無軛部的雙邊交替極永磁直線電機，包括雙初級、次級和電樞繞組，雙初級對稱設置在次級的兩側邊，每側初級與次級之間均具有氣隙。

次級包括N2’個均勻間隔排列的次級鐵心塊，每個次級鐵心塊為一個次級凸極。