[發明專利]基于共用線圈雙向勵磁單元的模塊化磁通切換直線電機

在審

• 申請號: 202210079612.9
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114421733A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張宗盛;陳紅;王昊
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H02K41/03;H02K3/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明提出了基于共用線圈雙向勵磁單元的模塊化磁通切換直線電機，包括：電機初級結構；所述電機初級結構包括多個結構相同的初級模塊；每個所述初級模塊均包含2n個單元，同初級模塊的相鄰兩個單元中永磁體的充磁方向相反，同初級模塊的2n個單元共用一個集中式電樞線圈，電機每相電樞繞組所包含的電樞線圈數為奇數或偶數時，均不含有感應電動勢的偶數次諧波。

技術領域

本發明屬于直線電機技術領域，尤其涉及基于共用線圈雙向勵磁單元的模塊化磁通切換直線電機。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

傳統的永磁同步直線電機的電樞繞組和永磁體分別置于電機的初級和次級，隨著電機形成的增加，不論采用長次級結構還是長初級結構，電機的加工制造成本都會急劇增加，因此，受限于電機成本，目前永磁同步直線電機的應用僅局限于短行程領域。而初級勵磁型的永磁直線電機的永磁體和電樞繞組均置于初級，次級僅由鐵心構成，在長行程應用場合，采用長初級結構將體現出極大的成本優勢。

根據最新總結性文獻(沈燚明，盧琴芬.初級勵磁型永磁直線電機研究現狀與展望[J].電工技術學報，2021，36(11):2325-2343.)，初級勵磁型直線電機分類如圖1所示(圖1中用PMLM表示永磁直線電機)。從空間結構來看，可分為單邊型、雙邊型和圓筒型三種結構；從勵磁方式來看，主要有永磁勵磁和混合勵磁兩種方式；從磁場分布來看，可分為縱向磁通和橫向磁通。

按照永磁體在初級鐵心中的相對位置，可進一步將其分為以下幾種類型：①永磁體與電樞分離在初級兩側的初級分裂型PMLM；②永磁體嵌于電樞齒中的磁通切換型PMLM；③永磁體貼于電樞齒面的磁通反向型和游標型PMLM，若永磁體只有單極性，則可構成交替極型PMLM；④永磁體嵌于初級鐵心軛部的磁通偏置型PMLM；⑤永磁體嵌于初級鐵心槽口的槽口永磁型PMLM。

現有初級勵磁型永磁直線電機中，一個初級模塊中永磁體建立的勵磁磁場的方向是單一方向的，因此一個初級模塊中電樞線圈的感應電動勢中會存在大量偶次諧波，要想消除每相電樞繞組感應電動勢中的偶次諧波，則每相包含的初級模塊數必須為2的倍數，即為偶數。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了基于共用線圈雙向勵磁單元的模塊化磁通切換直線電機，電機不受相數、初級模塊數等限制。

為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，公開了基于共用線圈雙向勵磁單元的模塊化磁通切換直線電機，包括：電機初級結構；所述電機初級結構包括多個結構相同的初級模塊；

每個所述初級模塊均包含2n個單元，同初級模塊的相鄰兩個單元中永磁體的充磁方向相反，同初級模塊的2n個單元共用一個集中式電樞線圈，電機每相電樞繞組所包含的電樞線圈數為奇數或偶數時，均不含有感應電動勢的偶數次諧波。

進一步的技術方案，所述初級模塊的數量大于等于1。

在一實施例子中，所述電機初級結構是由A、B、C三相初級模塊構成，所述初級模塊沿橫向包含單元I和單元II；

所述初級模塊中每個單元鐵芯結構一致，且每個單元的橫向疊壓厚度相同。

進一步的技術方案，所述初級模塊鐵芯沿中軸線左右對稱，至少包含3個槽，其中位于中軸線上的為永磁槽，分布兩側的為電樞槽，兩個電樞槽的槽寬相等，兩電樞槽的槽距為2τ_t。

進一步的技術方案，所述初級模塊鐵芯還至少包含4個初級齒，沿水平方向自左至右，第1、4齒的齒寬相等為w₁，第2、3齒的齒寬相等為w₂，w₁等于或不等于w₂；第1、4齒的齒距為3τ_t。