[發明專利]一種初級永磁型磁場調制直線電機

有效

• 申請號: 201910168101.2
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN110011512B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 康梅;徐亮;朱旭輝;吉敬華;徐高紅;趙文祥
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種初級永磁型磁場調制直線電機，電機結構包括兩個初級以及一個由調磁塊組成的次級，上初級結構交替分布電樞槽和電樞齒，下初級均勻排布著水平方向勵磁永磁體，充磁方向為水平方向，且N極和S極交替排列，下初級部分設置有輔助鐵芯結構，該結構上均勻分布著輔助齒，并通過輔助軛將各個輔助齒連接起來，該輔助結構又直接與永磁體間的硅鋼片連接，能有效降低電機加工難度，同時下初級的輔助齒能引導漏磁形成有效磁路，次級與輔助齒共同調制電機磁場，實現協同調制效果，有效提升電機磁場調制效率和轉矩性能，具有較大的應用前景。

技術領域

本發明涉及電工、電機設計及控制和長行程電動領域，特別是涉及到一種提高初級永磁型磁場調制直線電機性能的技術。

背景技術

直線電機由于結構簡單，可作為長行程直線應用領域的直驅電機，其巨大的應用價值越來越受到大家的關注?，F有的長行程直線應用領域較多采用異步電動機或者感應電動機，這類電機的特點是結構簡單，加工制造方便且成本低，但缺點是功率因數和效率也比較低，前者需要額外配置的電流變換器增加成本，后者浪費能源。相比于異步(感應)直線電機，永磁直線電機直驅具有結構簡單、傳動效率高、定位精度高、響應速度快等優勢。對于傳統永磁型直線電機，其長次級部分需要鋪設大量永磁體或者電樞繞組，很顯然，對于長行程領域，運用傳統永磁直線電機會極大的提升電機成本。而初級永磁型直線電機由于永磁體和繞組都在初級部分，很好的解決了長行程應用領域高成本這一問題。但是由于其永磁體與電樞繞組沒有相對移動，因此電機基波并不能被利用，造成初級永磁直線電機推力密度較低，磁場調制的引入能極大的提高初級永磁直線電機推力密度，為初級永磁直線電機在長行程領域中的應用提供了重要參考。

中國發明專利CN201810231465.6公開了一種齒槽型雙邊初級永磁體同步直線電機，該結構將永磁體與繞組都置于初級部分，永磁體嵌于初級鐵芯內，可以認為是兩個磁通切換直線電機結合形成的電機結構，電樞繞組不經過永磁體且端部很短，有利于電機功率密度的提高，但是該電機本質屬于磁通切換電機，也是利用調制后的磁場諧波工作，但是由于磁通切換電機結構的調制放大效果不明顯，因此其存在推力密度不高的問題。

中國發明專利CN201710233408.7公開了一種高功率密度永磁游標直線電機，該結構將永磁體與繞組置于初級，而次級只有鐵芯結構，屬于初級永磁直線電機結構，適合應用于長行程領域，同時由于其運用了磁場調制原理，因此該電機具有較大的推力密度；但是，其單一調制路徑導致電機漏磁較大，功率因數偏低；另外，由于永磁體和繞組存在競爭空間的問題，其磁負荷和電負荷是相互矛盾的，并不能充分發揮該電機優勢。

綜上所述，現階段的初級永磁型磁場調制直線電機雖然能滿足長行程領域所需的大推力密度、大功率密度以及低成本的要求，但是現有技術下的該類電機普遍只存在單一的調制路徑，導致電機漏磁大、調制效果差、功率因數低、推力密度有待進一步提高等問題，這些問題的存在大大限制了其在長行程領域的應用推廣。因此對能實現多路徑調制，達到協同調制效果以減少電機漏磁、提升電機推力密度的初級永磁型磁場調制直線電機的研究已經迫在眉睫。

發明內容

本發明根據現有技術的不足與缺陷，提出了一種適用于長行程領域的初級永磁型磁場調制直線電機結構，該結構能引導電機磁路，實現雙路徑調制，達到協同調制效果，有助于提高電機磁場調制效率、減少電機漏磁、提升電機推力性能等。

為解決上述的問題，本發明的設計方案如下：

一種初級永磁型磁場調制直線電機，該電機包括上初級(10)，次級(20)和下初級(11)，上初級(10)與次級(20)之間、次級(20)和下初級(11)均用氣隙隔開；

所述上初級(10)均勻分布著電樞齒(101)和電樞槽(102)，其中電樞齒(101)帶有極靴(1011)結構，電樞槽(102)內排布有電樞繞組；次級(20)包括由硅鋼片材料組成的次級調制齒，次級調制齒間用空氣或者非導磁材料填充；