一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，包括電機初級和電機次級。電機初級包括多個初級模塊，每個初級模塊又包括初級鐵心、永磁體和電樞繞組，初級鐵心分散排列形成齒槽結(jié)構(gòu)，永磁體置于齒槽內(nèi)，相鄰永磁體與初級鐵心共同形成上下交替的線槽，相鄰永磁體的充磁方向相反，電樞繞組安裝于線槽內(nèi)；電機次級包括次級鐵心和次級凸極，次級凸極的位置錯開一定齒距，電機初級和電機次級之間設(shè)有氣隙。電樞繞組和永磁體均位于電機初級，便于電機冷卻；電機內(nèi)的磁場通過初級和上下次級形成閉合回路，使電機初級不需要軛部鐵心，降低了電機初級的重量；利用永磁體的聚磁效應(yīng)，改善電機功率密度，提高永磁體利用率；提高電機的容錯性能。
【專利說明】一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模塊化雙邊型磁通切換永磁直線電機，具體涉及一種適用于低速場合的直驅(qū)永磁電機，本發(fā)明屬于電工、電機領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁通切換永磁電機屬于定子(初級)永磁型電機的一種，其電樞繞組和永磁體均位于初級上，而其轉(zhuǎn)子(次級)僅為設(shè)有凸極的鐵心，因此具有次級結(jié)構(gòu)簡單，便于永磁體冷卻，功率密度大等優(yōu)點。傳統(tǒng)磁通切換永磁電機通常采用“C”型或“E”型結(jié)構(gòu)的初級鐵心單元，并將永磁體安裝于兩個初級鐵心之間，而電樞繞組則安裝于“C”型或“E”型初級鐵心單元內(nèi)，這一結(jié)構(gòu)無形中增加了電機初級鐵心的重量，特別對于例如軌道交通等長次級、短初級應(yīng)用場合，將大大增加整個運動部件的重量，不但增加了系統(tǒng)的工程造價，并將影響系統(tǒng)的動態(tài)性能。此外，傳統(tǒng)磁通切換永磁電機通常采用各相電樞繞組依次輪流排列的方式進行設(shè)計，例如在三相電機中采用“A-B-C-A-B-C”的順序設(shè)置繞組，各相繞組之間磁路通過“C”型或“E”型初級鐵心單元的軛部相互耦合，互感較大，導(dǎo)致電機的容錯性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，目的在于降低電機初級部分的重量，較少系統(tǒng)制造成本，改善系統(tǒng)動態(tài)性能，并基于模塊化設(shè)計方法減少電機不同相之間的磁路耦合，有效增加電機的容錯性能。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機,該電機包括電機初級和電機次級。
[0005]所述電機初級包括若干個初級模塊，每個初級模塊由第一初級模塊和第二初級模塊組成，所述初級模塊包括初級鐵心、永磁體和電樞繞組；初級鐵心分散排列，形成電機初級部分的齒槽結(jié)構(gòu)；永磁體置于所述齒槽內(nèi)，相鄰永磁體分別靠初級鐵心的兩側(cè)交替安裝，并與初級鐵心共同形成上下交替的線槽；相鄰永磁體的充磁方向相反；電樞繞組安裝于線槽內(nèi)；電樞繞組的一個線圈跨過一塊永磁體和兩塊初級鐵心形成集中繞組結(jié)構(gòu)。
[0006]所述電機次級設(shè)置于所述電機初級的上下兩側(cè)，包括次級鐵心和次級凸極，次級凸極之間形成齒槽結(jié)構(gòu)；上下兩側(cè)電機次級凸極的位置錯開一定齒距；電機初級和電機次級之間設(shè)有氣隙；電機內(nèi)的磁場通過電機初級和電機次級形成閉合回路。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述初級鐵心為“I”字型，并可以通過優(yōu)化極靴形狀得到理想的感應(yīng)電勢波形，降低推力紋波。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，由兩個或多個初級模塊形成一相電樞結(jié)構(gòu)，且同一相初級模塊間兩兩互差180°電角度，同一相的第一初級模塊和第二初級模塊集中布置，并形成串聯(lián)磁路；不同相初級模塊之間利用隔磁材料隔開一定電角度，并在不同相模塊之間形成相對獨立的磁路。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，每兩個相鄰的初級鐵心之間的線槽內(nèi)同時安裝有永磁體和電樞繞組。
[0010]電機初級的齒槽和電機次級的齒槽配比，決定電機的相數(shù)和極對數(shù)配比。該新型大推力永磁直驅(qū)式直線電機可以用作電動機，也可以用作發(fā)電機。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1)電樞繞組和永磁體均位于電機初級，便于電機的冷卻；
2)初級鐵心采用“I”字形鐵心，并借助錯開一定電角度安排的雙側(cè)次級構(gòu)成磁場回路，省去了傳統(tǒng)電機的初級軛部鐵心，有效減少了電機初級重量，并降低了制造成本；對于動初級結(jié)構(gòu)，還能有效改善系統(tǒng)動態(tài)性能；
3)由于每塊初級鐵心兩側(cè)均安裝有永磁體，且充磁方向相反，因此該電機能利用永磁體的聚磁效應(yīng)，改善電機功率密度，提高永磁體利用率。
[0012]利用模塊化的設(shè)計方法，形成同一相初級模塊之間的串聯(lián)磁路，減少了不同相繞組之間的磁路耦合，提高電機的容錯性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中:1、第一初級模塊，2、第二初級模塊，3、初級鐵心，4、永磁體，5、電樞繞組，6、線槽，7、次級鐵心，8、次級凸極，9、氣隙。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0016]參見圖1，本發(fā)明提供的模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機適用于低速大推力工況，可以作為直驅(qū)電機運行于電動或發(fā)電狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括電機初級和電機次級。
[0017]所述電機初級包括若干個初級模塊，每個初級模塊包括第一初級模塊I和第二初級模塊2，每個初級模塊包括初級鐵心3、永磁體4和電樞繞組5 ；同一相的初級鐵心3均勻分散排列，形成初級部分的齒槽結(jié)構(gòu)。
[0018]初級鐵心3為“I”字型鐵心，通過改變初級鐵心的極靴形狀，可以優(yōu)化電機感應(yīng)電勢波形，起到降低電機推力紋波的作用。
[0019]永磁體4置于初級槽內(nèi)，相鄰永磁體3分別靠初級鐵心I的上下兩側(cè)交替安裝，并與初級鐵心3共同形成上下交替的線槽6，相鄰永磁體3的充磁方向相反。
[0020]電樞繞組5安裝于線槽6內(nèi)；每一個電樞繞組5的線圈跨過一塊永磁體4和兩塊初級鐵心3形成集中繞組結(jié)構(gòu)。
[0021]所述電機次級包括次級鐵心7和次級凸極8 ;上下兩側(cè)電機次級凸極8的位置錯
開一定齒距。
[0022]電機初級和電機上下次級之間分別設(shè)有氣隙9。
[0023]電機內(nèi)的磁場通過初級和上下次級形成閉合回路，因此電機初級不需要軛部鐵心，有效降低了電機初級的重量。
[0024]由第一初級模塊I和第二初級模塊2形成一相電樞結(jié)構(gòu)，且第一初級模塊I和第二初級模塊2之間互差180°電角度，形成第一初級模塊I和第二初級模塊2之間的串聯(lián)磁路，減少了不同相繞組之間的磁路耦合，提高電機的容錯性能。[0025]不同相初級模塊之間由隔磁材料分開一定電角度依次排列，例如對三相電機而言，不同相之間可以錯開120°電角度進行設(shè)計。
[0026]可以選取不同的初級、次級齒槽配比，以形成不同相數(shù)和極對數(shù)配比的電機。還可以根據(jù)所提出的電機結(jié)構(gòu)將電機設(shè)計成旋轉(zhuǎn)電機和盤式電機等不同的電機形式。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，其特征在于:該電機包括電機初級和電機次級； 所述電機初級包括若干個初級模塊，每個初級模塊由第一初級模塊(I)和第二初級模塊(2 )組成，所述初級模塊包括初級鐵心(3 )、永磁體(4)和電樞繞組(5 );初級鐵心(3 )分散排列，形成電機初級部分的齒槽結(jié)構(gòu)；永磁體(4)置于所述齒槽內(nèi)，相鄰永磁體(4)分別靠初級鐵心(3)的兩側(cè)交替安裝，并與初級鐵心(3)共同形成上下交替的線槽(6);相鄰永磁體(4)的充磁方向相反；電樞繞組(5)安裝于線槽(6)內(nèi)；電樞繞組(5)的一個線圈跨過一塊永磁體(4)和兩塊初級鐵心(3)形成集中繞組結(jié)構(gòu)； 所述電機次級設(shè)置于所述電機初級的上下兩側(cè)，包括次級鐵心(7)和次級凸極(8)，次級凸極(8)之間形成齒槽結(jié)構(gòu)；上下兩側(cè)電機次級凸極(8)的位置錯開一定齒距；電機初級和電機次級之間設(shè)有氣隙(9);電機內(nèi)的磁場通過電機初級和電機次級形成閉合回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，其特征在于:所述初級鐵心(3)為“ I”字型，并可以通過優(yōu)化極靴形狀得到理想的感應(yīng)電勢波形，降低推力紋波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，其特征在于:由兩個或多個初級模塊形成一相電樞結(jié)構(gòu)，且同一相初級模塊間兩兩互差180°電角度，同一相的第一初級模塊(I)和第二初級模塊(2)集中布置，并形成串聯(lián)磁路；不同相初級模塊之間利用隔磁材料隔開一定電角度，并在不同相模塊之間形成相對獨立的磁路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，其特征在于:每兩個相鄰的初級鐵心(3)之間的線槽(6)內(nèi)同時安裝有永磁體(4)和電樞繞組(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙邊磁通切換永磁直線電機，其特征在于:電機初級的齒槽和電機次級的齒槽配比，決定電機的相數(shù)和極對數(shù)配比。
【文檔編號】H02K41/03GK103633812SQ201310572929
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】肖鳳, 劉賢興, 杜懌, 施凱, 許培鳳, 陳建鋒, 王偉然 申請人:江蘇大學(xué)