本發(fā)明屬電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及到一種雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)。

背景技術(shù)：

連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)，采用永磁體和鐵極交替排列方式構(gòu)成磁路，永磁體用量?jī)H為常規(guī)電機(jī)的50％，但是產(chǎn)生的推力不低于其85％，大大提高永磁體的利用率。采用兩個(gè)初級(jí)組件和一個(gè)次級(jí)組件，能夠有效消除單邊磁拉力和充分利用體積空間，在動(dòng)子長(zhǎng)度不變的情況下提高一倍推力，具有推力和推力密度大的優(yōu)點(diǎn)，因此在各種高精度直線直線運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用前景。但是該有槽平板型直線電機(jī)，同時(shí)具有齒槽效應(yīng)、端部效應(yīng)和電樞反應(yīng)，因此其定位力和推力波動(dòng)較大，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中雙邊錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)能夠有效地抑制推力波動(dòng)，將雙邊初級(jí)組件在水平方向上錯(cuò)開一定的距離s，該距離可通過進(jìn)行有限元仿真得到最優(yōu)值。該方法可以減小定位力和抑制推力波動(dòng)，但是不能完全消除單邊磁拉力，使得次級(jí)組件易受振動(dòng)和變形的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決已有雙初級(jí)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)推力波動(dòng)大問題，提出一種雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)，它包括初級(jí)組件一1、初級(jí)組件二2和次級(jí)組件3。初級(jí)組件一1由鐵心軛1-1、鐵心齒1-2和電樞繞組1-3組成。初級(jí)組件二2由鐵心軛2-1，鐵心齒2-2和電樞繞組2-3組成。次級(jí)組件3由永磁體3-1、鐵極3-2和軛板3-3構(gòu)成，每一對(duì)極下包括兩塊永磁體和兩塊鐵極，位于軛板3-3兩邊的永磁體3-1-1和3-1-2的充磁方向相同，鐵極3-2-1和鐵極3-2-2與軛板3-3一體成型，所有永磁體3-1的充磁方向相同。初級(jí)組件一1和初級(jí)組件二2位于次級(jí)組件3的兩邊，并與次級(jí)組件形成氣隙4和氣隙5結(jié)構(gòu)。初級(jí)組件一1和初級(jí)組件二2在橫向上錯(cuò)開180°電角度，即錯(cuò)開位移s＝kτ(τ為電機(jī)的極距，k為奇數(shù))的距離。初級(jí)組件一1上a相繞組1-3-1，b相繞組1-3-2和c相繞組1-3-3按照a-b-c順序設(shè)置在鐵心開槽1-4內(nèi)，初級(jí)組件二2上a相繞組2-3-1，b相繞組2-3-2和c相繞組2-3-3按照a-b-c順序設(shè)置在鐵心開槽2-4內(nèi)，繞組1-3與繞組2-3的繞制方向相反。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)通過雙邊錯(cuò)齒180°電角度設(shè)計(jì)，以及上下初級(jí)組件上繞組繞制方向的調(diào)整，一方面使上下兩個(gè)初級(jí)組件上同相繞組的電角度完全相同，從而不影響輸出推力均值；另一方面調(diào)節(jié)端部磁場(chǎng)分布，使兩個(gè)初級(jí)組件上各相繞組與端部的相對(duì)位置不同，從而調(diào)節(jié)端部效應(yīng)對(duì)三相繞組不對(duì)稱性的影響，最終達(dá)到抑制推力波動(dòng)，利于提高控制系統(tǒng)性能的效果。

(2)傳統(tǒng)的雙邊錯(cuò)齒電機(jī)(如圖6所示)，其原理是類似斜極斜槽原理，雙邊錯(cuò)開一定距離的設(shè)計(jì)，雖然能抑制推力波動(dòng)，但是會(huì)導(dǎo)致推力均值下降和單邊磁拉力增大。本結(jié)構(gòu)與之不同，電機(jī)的推力均值不會(huì)下降，且理論上次級(jí)上承受的單邊磁拉力為0。

附圖說明

圖1為實(shí)施方式一雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)。

圖2為初級(jí)組件一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為初級(jí)組件二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為次級(jí)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為次級(jí)組件上一對(duì)永磁體-鐵極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為傳統(tǒng)雙邊錯(cuò)齒連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1：初級(jí)組件一；2：初級(jí)組件二；3：次級(jí)組件；4：氣隙；5：氣隙；1-1：初級(jí)組件一上鐵心軛；1-2：初級(jí)組件一上鐵心齒；1-3：初級(jí)組件一上電樞繞組；2-1：初級(jí)組件二上鐵心軛；2-2：初級(jí)組件二上鐵心齒；2-3：初級(jí)組件二上電樞繞組；3-1：永磁體；3-2：鐵極；3-3：軛板；1-3-1：初級(jí)組件一上a相繞組；1-3-2：初級(jí)組件一上b相繞組；1-3-3：初級(jí)組件一上c相繞組；2-3-1：初級(jí)組件二上a相繞組；2-3-2：初級(jí)組件二上b相繞組；2-3-3：初級(jí)組件二上c相繞組；3-1-1：永磁體；3-1-2：永磁體；3-2-1：鐵極；3-2-2：鐵極

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

實(shí)施方式一：

如圖1、2、3、4、5所示，本實(shí)施例為雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)，其極槽配合為10極12槽結(jié)構(gòu)。雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)，它包括初級(jí)組件一1、初級(jí)組件二2和次級(jí)組件3。初級(jí)組件一1由鐵心軛1-1、鐵心齒1-2和電樞繞組1-3組成。初級(jí)組件二2由鐵心軛2-1，鐵心齒2-2和電樞繞組2-3組成。次級(jí)組件3由永磁體3-1、鐵極3-2和軛板3-3構(gòu)成，每一對(duì)極下包括兩塊永磁體和兩塊鐵極，位于軛板3-3兩邊的永磁體3-1-1和3-1-2的充磁方向相同，鐵極3-2-1和鐵極3-2-2與軛板3-3一體成型，所有永磁體3-1的充磁方向相同。初級(jí)組件一1和初級(jí)組件二2位于次級(jí)組件3的兩邊，并與次級(jí)組件形成氣隙4和氣隙5結(jié)構(gòu)。永磁體發(fā)出的磁通，經(jīng)初級(jí)組件1、初級(jí)組件2、次級(jí)組件3及氣隙4和氣隙5形成串聯(lián)磁路。

初級(jí)組件一1和初級(jí)組件二2在橫向上錯(cuò)開180°電角度，即錯(cuò)開位移s＝kτ(τ為電機(jī)的極距，k為奇數(shù))的距離。

初級(jí)組件一1上，a相繞組1-3-1設(shè)置在第1-第3個(gè)槽1-4內(nèi)，繞組采用集中繞組結(jié)構(gòu)，第一個(gè)槽為半填槽；b相繞組1-3-2設(shè)置在第3-第5個(gè)槽內(nèi)；c相繞組1-3-2設(shè)置在第5-第7個(gè)槽內(nèi)；第1-第7個(gè)槽內(nèi)繞組形成一個(gè)單元電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)；第二個(gè)單元電機(jī)的繞組設(shè)置在第7-第13個(gè)槽內(nèi)，繞組相序與第一個(gè)單元電機(jī)完全相同，繞組繞制方向與第一個(gè)單元電機(jī)的繞組繞制方向完全相反。

初級(jí)組件二2上，繞組相序與初級(jí)組件一1的完全相同，但是繞組2-3與繞組1-3的繞制方向完全相反。

該結(jié)構(gòu)抑制推力波動(dòng)的原理為：通過雙邊錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)初級(jí)組件端部磁場(chǎng)分布；通過初級(jí)組件一1和初級(jí)組件二2上繞組繞制方向的不同設(shè)置，一方面確保同相位繞組的相角相同，另一方面使各相繞組與端部的相位位置不同，使初級(jí)組件一1的端部效應(yīng)和初級(jí)組件二2的端部效應(yīng)對(duì)各相繞組的影響相互削弱，從而改善直線電機(jī)三相繞組不對(duì)稱現(xiàn)象。綜合這兩方面作用，最終起到抑制推力波動(dòng)的效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種雙邊錯(cuò)齒180°低推力波動(dòng)連續(xù)極永磁同步直線電機(jī)，屬電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它包括初級(jí)組件一、初級(jí)組件二和次級(jí)組件，初級(jí)組件一和初級(jí)組件二均由電樞繞組和初級(jí)鐵心構(gòu)成。次級(jí)組件由永磁體、鐵極和背軛構(gòu)成，永磁體均極性相同，與鐵極交替排列，永磁體粘貼在軛板的上下兩個(gè)表面上，鐵極與軛板一體成型。初級(jí)組件一和初級(jí)組件二位于次級(jí)組件的兩邊，并與次級(jí)組件形成兩個(gè)氣隙結(jié)構(gòu)。初級(jí)組件一和初級(jí)組件二在橫向上錯(cuò)開180°電角度，即錯(cuò)開位移S＝kτ(k為奇數(shù)，τ為電機(jī)的極距)的距離。初級(jí)組件一上三相繞組按照A?B?C順序設(shè)置在鐵心開槽內(nèi)，初級(jí)組件二上三相繞組按照A?B?C順序設(shè)置在鐵心開槽內(nèi)，但是初級(jí)組件一與初級(jí)組件二上同相的繞組繞制方向相反。該結(jié)構(gòu)利于降低電機(jī)的推力波動(dòng)，同時(shí)降低單邊磁拉力及其波動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：李靜;黃旭珍;錢振宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.18
技術(shù)公布日：2017.11.07