一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机制造技术

本发明专利技术公开一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机，包括初级结构、次级结构、绕组、位置传感器；所述初级结构包括两个初级段，所述初级段包括k个初级模块，各所述初级模块包括m个初级单元和m‑1个连接块，所述连接块设置在任意相邻的两个所述初级单元之间；所述初级单元包括两个第一叠层段、一个第二叠层段及两个永磁体，所述第二叠层段设置在相邻的两个第一叠层段之间；所述永磁体设置在所述第一叠层段和所述第二叠层段之间。本发明专利技术将每个初级段分成k个初级模块，各所述初级模块分成m个初级单元，每个初级单元都由两个所述第一叠层段和一个所述第二叠层段组成，降低每相绕组间的磁路耦合，提高容错能力和永磁体利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机
本专利技术涉及电机
，特别是一种分段倾斜模块化开关磁通永磁直线电机结构。
技术介绍
在直线驱动场合，旋转电机需要利用中间转换装置将旋转运动转成直线运动，造成系统重量增加，噪声大，维护成本高，可靠性低，因此直接采用直线电机可以克服系统不必要的缺点。永磁同步直线电机由于其高效率、高功率密度、简便控制等优点，被广泛研究。传统永磁直线电机电枢绕组和永磁体分别安装在初级和次级，而永磁体成本较高，如轨道交通等长次级应用场合无疑导致系统成本增加。目前，以初级永磁型开关磁通直线电机为代表，这类电机具有较高功率密度，永磁体和电枢均置于初级上，次级仅为导磁材料，初级为运动体，在长次级应用场合具有广阔应用前景和研究意义。传统开关磁通直线电机初级铁芯叠层段通常采用型或型结构，型结构与型结构相比永磁体用量较多。型结构虽然减少了永磁体用量，在型中间齿上增加励磁绕组，可提高直线电机的弱磁扩速能力，但各绕组之间的磁路通过型铁芯的轭部互相耦合，互感较大，导致电机容错性能较差，该缺点也存在于型结构开关磁通直线电机中。此外，开关磁通直线电机力波动也是影响其性能的主要因素。针对上述传统的开关磁通直线电机存在的不足，如何克服上述问题，是目前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机，以降低每相绕组间的磁路耦合，提高容错能力和永磁体利用效率，降低永磁体总体成本。为实现上述目的，本专利技术提供了一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机，包括初级结构(1)、次级结构(2)、绕组(3)；所述初级结构(1)对应所述次级结构(2)的一面或两面设置，所述初级结构(1)与所述次级结构(2)之间具有设定间隙，且所述初级结构(1)相对于所述次级结构(2)往复运动；所述初级结构(1)包括两个初级段，所述两个所述初级段水平连接；所述次级结构(2)包括两个次级段，两个所述次级段水平连接且两个所述次级段相互错开设定距离；各所述初级段均包括k个初级模块，各所述初级模块包括m个初级单元和m-1个连接块(1-6)，所述连接块(1-6)设置在任意相邻的两个所述初级单元之间其中，k为大于等于1的整数，m为大于等于3的整数；所述初级单元包括两个第一叠层段(1-4)、一个第二叠层段(1-5)及两个永磁体(1-7)，所述第二叠层段(1-5)设置在相邻的两个第一叠层段(1-4)之间；所述永磁体(1-7)设置在所述第一叠层段(1-4)和所述第二叠层段(1-5)之间；所述绕组(3)包括k个绕组模块，所述绕组模块包括m个绕组单元(3-1)，m个所述绕组单元(3-1)具体为m相绕组；各所述绕组单元(3-1)包括两个绕组线圈；在所述第一叠层段叠层段(1-4)上设有一个初级槽(1-8)，在所述第二叠层段(1-5)上设有两个初级槽(1-8)，各所述初级槽(1-8)的开口均朝向所述次级结构(2)；各所述绕组单元(3-1)的两个绕组线圈分别嵌入在两个初级段中对应的一对初级单元上的四个所述初级槽(1-8)内，且处于同一绕组线圈内的两个初级段上的一对永磁体(1-7)充磁方向与运动方向平行且极性相反。可选的，所述分段倾斜模块化开关磁通直线电机还包括：2个位置传感器(4)，2个所述位置传感器(4)分别位于任意一个所述次级段的2个末端，用于检测初级结构(1)的两个末端到各所述次级段的两个末端位置的距离。可选的，所述位置传感器(4)为红外探测器或雷达距离探测器。可选的，所述分段倾斜模块化开关磁通直线电机还包括：连接机构，所述初级结构(1)通过所述连接机构与所述次级结构(2)连接，使得所述初级结构(1)与所述次级结构(2)之间具有设定间隙。可选的，所述次级段包括多个次级凸极(2-1)，相邻所述次级凸极(2-1)的距离与所述初级结构(1)中的参数应满足如下关系：λ1＝nλs，其中，λs为次级凸极极距，所述次级凸极极距为所述次级段相邻的两个所述次级凸极(2-1)之间对应的水平距离，λ1为同一所述初级单元中同一所述永磁体(1-7)两侧的所述第一叠层段(1-4)的所述初级槽(1-8)与所述第二叠层段(1-5)的所述初级槽(1-8)之间对应的距离，λ2为同一所述初级单元中两个所述永磁体(1-7)之间对应的距离，λ3为相邻所述初级单元之间对应的距离，m为所述初级单元的相数，i、j、l、n为参考系数，i、j、n为非负整数，l取值为0或1。可选的，所述初级结构(1)上的所述初级槽(1-8)与所述次级结构(2)上的所述次级凸极(2-1)对应设置。可选的，所述两个所述次级段相互错开设定距离为次级凸极极距的一半。可选的，永磁体(7)沿运动方向充磁，且相邻的两个永磁体(1-7)的充磁方向相反。可选的，所述连接块(1-6)为非磁性材料。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：1)、本专利技术将每个初级段分成k个初级模块，各所述初级模块分为m个初级单元，每个初级单元都由两个所述第一叠层段和一个所述第二叠层段组成，从而降低了每相绕组间的磁路耦合，提高了容错能力和永磁体利用效率。2)、本专利技术将所述初级结构分成两个初级段，两个初级段中的正对的一对永磁体设置为相反极性，同时将次级结构分成两个次级段，将两个次级段相互错开次级凸极极距一半距离设置，在保证输出平均转矩和反电势的有效值不变的情况下，降低了直线电机力波动中的奇次谐波和反电势中的偶次谐波。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的初级结构、次级结构、绕组组合结构示意图；图2为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的次级结构示意图；图3为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的初级结构示意图；图4为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的绕组示意图；图5为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的初级结构与绕组相组合的结构示意图；图6为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的总体结构主视图；图7为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机的总体结构组装示意图；图8为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机磁力线分布示意图；图9为本专利技术实施例分段倾斜模块化开关磁通直线电机反电势示意图。附图说明初级结构1第一初级单元1-1第二初级单元1-2第三初级单元1-3第一叠层段1-4第二叠层段1-5连接块1-6永磁体1-7初级槽1-8一号初级段1-9二号初级段1-10次级结构2次级凸极2-1一号次级段2-2二号次级段2-3绕组3绕组单元3-1第一绕组线圈3-1-1第二绕组线圈3-1-2位置传感器4连接机构5平行导轨5-1滑块5-2初级连接件5-3具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种分段倾斜模块化开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机，其特征在于，包括初级结构(1)、次级结构(2)、绕组(3)；所述初级结构(1)对应所述次级结构(2)的一面或两面设置，所述初级结构(1)与所述次级结构(2)之间具有设定间隙，且所述初级结构(1)相对于所述次级结构(2)往复运动；所述初级结构(1)包括两个初级段，所述两个所述初级段水平连接；所述次级结构(2)包括两个次级段，两个所述次级段水平连接且两个所述次级段相互错开设定距离；各所述初级段均包括k个初级模块，各所述初级模块包括m个初级单元和m‑1个连接块(1‑6)，所述连接块(1‑6)设置在任意相邻的两个所述初级单元之间其中，k为大于等于1的整数，m为大于等于3的整数；所述初级单元包括两个第一叠层段(1‑4)、一个第二叠层段(1‑5)及两个永磁体(1‑7)，所述第二叠层段(1‑5)设置在相邻的两个第一叠层段(1‑4)之间；所述永磁体(1‑7)设置在所述第一叠层段(1‑4)和所述第二叠层段(1‑5)之间；所述绕组(3)包括k个绕组模块，所述绕组模块包括m个绕组单元(3‑1)，m个所述绕组单元(3‑1)具体为m相绕组；各所述绕组单元(3‑1)包括两个绕组线圈；在所述第一叠层段叠层段(1‑4)上设有一个初级槽(1‑8)，在所述第二叠层段(1‑5)上设有两个初级槽(1‑8)，各所述初级槽(1‑8)的开口均朝向所述次级结构(2)；各所述绕组单元(3‑1)的两个绕组线圈分别嵌入在两个初级段中对应的一对初级单元上的四个所述初级槽(1‑8)内，且处于同一绕组线圈内的两个初级段上的一对永磁体(1‑7)充磁方向与运动方向平行且极性相反。...

【技术特征摘要】
1.一种分段倾斜模块化开关磁通直线电机，其特征在于，包括初级结构(1)、次级结构(2)、绕组(3)；所述初级结构(1)对应所述次级结构(2)的一面或两面设置，所述初级结构(1)与所述次级结构(2)之间具有设定间隙，且所述初级结构(1)相对于所述次级结构(2)往复运动；所述初级结构(1)包括两个初级段，所述两个所述初级段水平连接；所述次级结构(2)包括两个次级段，两个所述次级段水平连接且两个所述次级段相互错开设定距离；各所述初级段均包括k个初级模块，各所述初级模块包括m个初级单元和m-1个连接块(1-6)，所述连接块(1-6)设置在任意相邻的两个所述初级单元之间其中，k为大于等于1的整数，m为大于等于3的整数；所述初级单元包括两个第一叠层段(1-4)、一个第二叠层段(1-5)及两个永磁体(1-7)，所述第二叠层段(1-5)设置在相邻的两个第一叠层段(1-4)之间；所述永磁体(1-7)设置在所述第一叠层段(1-4)和所述第二叠层段(1-5)之间；所述绕组(3)包括k个绕组模块，所述绕组模块包括m个绕组单元(3-1)，m个所述绕组单元(3-1)具体为m相绕组；各所述绕组单元(3-1)包括两个绕组线圈；在所述第一叠层段叠层段(1-4)上设有一个初级槽(1-8)，在所述第二叠层段(1-5)上设有两个初级槽(1-8)，各所述初级槽(1-8)的开口均朝向所述次级结构(2)；各所述绕组单元(3-1)的两个绕组线圈分别嵌入在两个初级段中对应的一对初级单元上的四个所述初级槽(1-8)内，且处于同一绕组线圈内的两个初级段上的一对永磁体(1-7)充磁方向与运动方向平行且极性相反。2.根据权利要求1所述的分段倾斜模块化开关磁通直线电机，其特征在于，所述分段倾斜模块化开关磁通直线电机还包括：2个位置传感器(4)，2个所述位置传感器(4)分别位于任意一个所述次级段的2个末端，用于检测初级结构(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，郑雲，刘向东，李健，郭科宇，户恒在，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11