一種磁通反向式永磁直線電機及由其構(gòu)成的電機模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機的制造技術(shù)領(lǐng)域，且特別是關(guān)于磁通反向式永磁直線電機。
【背景技術(shù)】
[0002]電機是傳動系統(tǒng)的主要部件，根據(jù)不同的應用場合選擇適合的電機類型對提高整個系統(tǒng)的性能和效率都非常重要。在直線驅(qū)動應用場合，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機需要一定中間轉(zhuǎn)換裝置將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。這樣帶來了諸多問題，比如，系統(tǒng)體積龐大，重量增加，噪聲高，維護成本增加，可靠性降低，而在軌道交通應用中若使用旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動，車輛速度過高會出現(xiàn)輪軌滑動等問題。因此，采用直線電機代替旋轉(zhuǎn)電機這一技術(shù)手段，可以克服旋轉(zhuǎn)電機在此類高速應用場合中的上述缺點，提高整個系統(tǒng)的效率。
[0003]中國是稀土大國，隨著電力電子技術(shù)和磁性材料的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)永磁電機得到迅速的發(fā)展。此類電機具有效率高、功率密度高、控制簡便等優(yōu)點。其相應的直線結(jié)構(gòu)也被廣泛研宄。傳統(tǒng)的永磁直線同步電機兼有永磁電機和直線電機的雙重優(yōu)點。與直線感應電機相比，永磁直線同步電機效率高，功率因數(shù)高，重量輕，且具有發(fā)電制動功能。然而，由于傳統(tǒng)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，在如軌道交通等長定子應用場合中無疑導致系統(tǒng)成本增加。
[0004]目前，動子永磁型直線電機以雙凸極式、磁通反向式和磁通切換永磁電機為代表，這類電機具有較高的功率密度，其永磁體和電樞繞組均放置在動子上，定子僅為導磁鐵心材料，具有功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單，易于散熱，高可靠性等優(yōu)點?，F(xiàn)有動子永磁型直線電機多數(shù)為單定子結(jié)構(gòu)，動子上永磁體漏磁嚴重，削弱了電機出力能力。此外，單定子直線電機的法向力很大，給電機系統(tǒng)帶來很大的摩擦力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供磁通反向式永磁直線電機及由其構(gòu)成的電機模組，具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，反電勢正弦，推力大，推力波動較小，法向力小，效率高等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明公開了磁通反向式永磁直線電機及由其構(gòu)成的電機模組。磁通反向式永磁直線電機包括動子和定子，所述動子和定子均為凸極結(jié)構(gòu)，且兩者之間具有氣隙。其特征在于，上下兩個定子相互錯開半個定子極距(L/2)的位移。定子上既無永磁體也無電樞繞組，僅為導磁材料構(gòu)成。動子由鐵芯，永磁體和電樞繞組構(gòu)成。鐵芯上每個凸極齒表面貼有兩塊永磁體。永磁體充磁方向垂直于動子運動平面，同一凸極齒表面的永磁體充磁方向相反。電樞繞組為集中繞組，套住鐵芯上的凸極齒。
[0007]本發(fā)明中，所述磁通反向式永磁直線電機可以是電動機或發(fā)電機。
[0008]本發(fā)明中還提出一種由上述磁通反向式永磁直線電機構(gòu)成的電機模組，其特征在于，k個所述磁通反向式永磁直線電機串聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨控制。
[0009]綜上，本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的特點導致其具有:結(jié)構(gòu)簡單可靠，反電勢正弦，推力大，推力波動較小，法向力小，效率高等優(yōu)點。本發(fā)明特別適合于需要大推力和長定子結(jié)構(gòu)直線電機應用場合，例如城市軌道交通、工廠運輸傳動設備、高層樓房電梯等直線驅(qū)動場合。
【附圖說明】
[0010]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2所示為本發(fā)明的三相空載反電動勢波形圖。
[0012]圖3所示為本發(fā)明的額定電流下推力波形圖。
[0013]圖4所示為本發(fā)明與現(xiàn)有單邊結(jié)構(gòu)的法向力波形圖。
[0014]其中1-動子、2-定子、3-鐵芯、4-永磁體、5-電樞繞組。
【具體實施方式】
[0015]為了說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點及運行原理，下面以三相電機為例來說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明所提供的磁通反向式永磁直線電機(rw=4/3* rs)，包括動子I和定子2，所述動子I和定子2均為凸極結(jié)構(gòu)，且兩者之間具有氣隙。定子2上既無永磁體也無電樞繞組，僅為導磁材料構(gòu)成。上、下兩個定子2相互錯開半個定子極距(/2)的位移。動子I包括鐵芯3，永磁體4和電樞繞組5構(gòu)成。鐵芯3上每個凸極齒表面貼有兩塊永磁體4。永磁體4充磁方向垂直于動子I運動平面，同一凸極齒表面的兩塊永磁體4充磁方向相反。本實施例中所有凸極齒上永磁體充磁方式一致。本實施例中永磁體4寬度與動子鐵芯上凸極齒3等寬。電樞繞組5為集中繞組且套住鐵芯3的凸極齒。
[0017]如圖1所示實施例，每個動子I有上、下層電樞繞組5。屬于同一相的上、下層繞組正負極性相反。實施例中繞組Al，A2串聯(lián)組成A相繞組，繞組B1，B2串聯(lián)組成B相繞組，繞組Cl，C2串聯(lián)組成C相繞組。
[0018]如圖2所示為本實施例的三相空載反電動勢波形圖，其總的諧波含量為3.33%，說明了本發(fā)明具有反電勢正弦的優(yōu)點。
[0019]如圖3所示為本實施例的額定電流下推力波形圖，其推力波動率為8.54%，說明了本發(fā)明具有推力波動較小的優(yōu)點。
[0020]如圖4所示為本實施例與現(xiàn)有單邊結(jié)構(gòu)的法向力波形圖。顯然，本發(fā)明的法向力比現(xiàn)有單邊結(jié)構(gòu)的法向力小很多，有利于減小電機系統(tǒng)摩擦力。
[0021]本發(fā)明中所述具體實施案例僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所做的等效變化與修飾，都應作為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項】
1.一種磁通反向式永磁直線電機，包括動子和定子，所述動子和定子均為凸極結(jié)構(gòu)，且兩者之間有氣隙，其特征在于:定子為導磁材料構(gòu)成，上下兩個定子相互錯開半個定子極距τ s的位移，動子由鐵芯，永磁體和電樞繞組構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁通反向式永磁直線電機，其特征在于:鐵芯上每個凸極齒表面貼有兩塊永磁體，永磁體充磁方向垂直于動子運動平面，同一凸極齒表面的永磁體充磁方向相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁通反向式永磁直線電機，其特征在于:電樞繞組為集中繞組，電樞繞組套住鐵芯上的凸極齒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁通反向式永磁直線電機，其特征在于:所述磁通反向式永磁直線電機是電動機或發(fā)電機。5.一種由權(quán)利要求1~4中任意一項所述的磁通反向式永磁直線電機構(gòu)成的電機模組，其特征在于:由k個所述磁通反向式永磁直線電機依次排列組成，k為正整數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機模組，其特征在于:k個所述磁通反向式永磁直線電機串聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁通反向式永磁直線電機及由其構(gòu)成的電機模組。磁通反向式永磁直線電機包括動子和定子。動子和定子均為凸極結(jié)構(gòu)，且兩者之間具有氣隙。其中，上、下定子相互錯開半個定子極距（τs/2）的位移。定子上既無永磁體也無電樞繞組，僅為導磁材料構(gòu)成。動子由鐵芯，永磁體和電樞繞組構(gòu)成。鐵芯上每個凸極齒表面貼有兩塊永磁體。永磁體充磁方向垂直于動子運動平面，同一凸極齒表面的永磁體充磁方向相反。電樞繞組為集中繞組，套住鐵芯上的凸極齒。本發(fā)明的電機具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，反電勢正弦，推力大，推力波動較小，法向力小，效率高等優(yōu)點，特別適合于短動子長定子結(jié)構(gòu)直線電機應用場合。
【IPC分類】H02K41/03
【公開號】CN104935148
【申請?zhí)枴緾N201510392308
【發(fā)明人】程明, 張邦富, 孔龍濤, 王偉
【申請人】東南大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月6日