低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机制造技术

本发明专利技术提供一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，该电机由多个独立式铁芯初级构成；多个独立式铁芯初级之间按照横纵m×n的形式矩阵排列在其底部的次级上，并通过非导磁材料刚性联接为一整体，每个独立铁芯采用集中绕组单独供电，保证相互间的独立性；每个独立式铁芯初级上设置有线圈绕组，本发明专利技术的目的在于针对采用集中绕组的带铁芯短初级型永磁直线同步电机，提供一种矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，可大幅降低磁阻力波动幅值，成倍提高平均推力，并减小其波动幅度，提高电机性能。

【技术实现步骤摘要】
低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机
本专利技术涉及直线电机领域，具体涉及一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁 直线同步电机。
技术介绍
永磁直线同步电机具有直接驱动带来的传动链短，结构简单、加减速响应快、推力 密度大，定位精确等突出优点，但存在推力波动大的明显缺点，精密运动控制时产生低速爬 行等现象，严重影响电机的运动控制性能。推力波动成分主要包括端部效应力、齿槽效应力 和电磁推力脉动，其中端部效应力是由于初级电枢铁芯具有的长直、开断的边端，受到电磁 吸力拖曳而产生的随运动位置大幅变化的边端力；同时铁芯边端又使得直线电机不具备 旋转电机那样的各相绕组封闭循环的特点，引起各相绕组参数的不对称，产生较大幅度的 电磁推力脉动，进一步影响了直线电机的控制特性。由于各推力波动成分的影响因素不同， 现有的各种降低推力波动方法中，大多针对各自的结构特点而采取相应的技术措施减弱某 一单项波动，均具有一定效果。对于边端力的本质，可以理解为由于电枢铁芯有限长形成的 问题，即较长尺度的铁芯有利于减小边端力在总推力中所占的比重；同时，绕组线圈数越 多越有利于均化齿槽力波动；另外，电磁脉动较大是由于存在边端部位绕组而产生相间参 数不对称所引起的，显然多绕组数的电枢铁芯也能大大弱化其影响。由此可见，直线电机的 基本特性限制了采用少线圈数的较短铁芯尺度的电枢结构的应用，而机械、电子装备自动 化的快速发展对小尺度、大推力、高速高精度的永磁直线同步电机应用需求和要求都在不 断提高，因此解决与单对极旋转电机对应的每相具有单线圈绕组数的永磁同步直线电机的 推力波动幅度大的问题，对提高直线电机性能、扩大其应用范围具有重要作用。 对于矿山、冶金、石化、精密机床、电磁弹射，等行业各类直线负载和具有较大惯量 的机械装备中通常采用高压电机驱动，这种电压等级给电机的设计制造和维修提出带来了 诸多问题，而且这种电机中所采用逆变器的价格也相当昂贵。市场上逆变器的电流一般最 高只能达到450A，从而限制了高压电机的设计规格。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电 机，其目的是解决以往的方式所存在的问题。 技术方案：本专利技术是通过以下技术方案来实现的： 一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，其特征在于：该电机由多 个独立式铁芯初级构成；多个独立式铁芯初级之间按照横纵mXn的形式矩阵排列在其底 部的次级上，并通过非导磁材料刚性联接为一整体，每个独立铁芯采用集中绕组单独供电； 每个独立式铁芯初级上设置有线圈绕组（2 )。 独立式铁芯初级 的 机械角 距离为 ir + gr/ffi，其中，m为横向独立铁芯数，k, q为正整数，且m与q互为质数，t为极距。 独立式铁芯初级底部的次级上，横向上布置有N极和S极交替等距排列的磁钢， 磁钢设置在独立式铁芯初级底部，纵向上相邻永磁体之间横向距离为T /n，其中n为纵向 独立铁芯数，r为极距。 每个独立铁芯线圈绕组分别连接有一个独立的逆变器，根据实际需求设定电枢和 逆变器的数量，构成不同矩阵式组合铁芯初级永磁直线同步电机。 纵向的相邻的两个独立式铁芯初级之间通过连接销连接，横向的处于两端的独立 式铁芯初级之间也通过连接销连接。 优点及效果： 本专利技术提供一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，本专利技术的目的 在于针对采用集中绕组的带铁芯短初级型永磁直线同步电机，提供一种矩阵式组合铁芯初 级的永磁直线同步电机，可大幅降低磁阻力波动幅值，成倍提高平均推力，并减小其波动幅 度，提高电机性能。 本专利技术直线电机相互间独立的铁芯初级相绕组线圈分开布置，在空间上形成了与旋转 电机相似的各相绕组对称特性，能有效减小磁阻力和电磁脉动等推力波动成分。本专利技术直 线电机除具有一般直线电机具有的传动结构简单、系统加减速响应快、定位精确等优点外， 由于具有最小的线圈数，同时又能大幅减少直线电机中各推力波动成分，是一种尺寸小、推 力大而波动小的高性能永磁同步直线电机，具有广泛的应用范围和领域。 【附图说明】： 图1是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机示意图； 图2是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机主视图； 图3是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机永磁体排布示意图； 图4是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机纵向连接鞘局部示意图； 图5是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机独立铁芯组合连接鞘局部示意图； 【具体实施方式】：下面结合附图对本专利技术做进一步的描述： 本专利技术提供一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，该电机由多个 独立式铁芯初级1构成；多个独立式铁芯初级1之间按照横纵mXn的形式矩阵排列在其底 部的次级上，并通过非导磁材料刚性联接为一整体，每个独立铁芯采用集中绕组单独供电， 保证相互间的独立性；每个独立式铁芯初级1上设置有线圈绕组2。 独立式铁芯初级1的机械角距离为+ 其中，m为横向独立铁芯数，k，q为 正整数，且m与q互为质数，t为极距。 独立式铁芯初级1底部的次级上，横向上布置有N极和S极交替等距排列的磁 钢3,磁钢3设置在独立式铁芯初级1底部，纵向上相邻永磁体之间横向距离为r /n，其中 n为纵向独立铁芯数，r为极距。如图3所示，横向就是该矩形的长度方向，磁钢 3的排列方 式为在次级上分成排排列，每一排上交替布置有N极和S极交替等距排列的磁钢3,相邻 两排的相同极性的磁钢3之间前后交错一端距离，其交错的距离为r /n。每个独立铁芯采 用集中绕组单独供电，各铁芯按其绕组电相位分开布置在次级上，然后用非导磁材料刚性 联接形成一个整体初级。 每个独立铁芯线圈绕组2分别连接有一个独立的逆变器，可以根据实际需求，如 电机的功率和行程大小，重新设定电枢和逆变器的数量，构成不同矩阵式组合铁芯初级永 磁直线同步电机，该永磁直线同步电机成本低，容错能力好，可靠性高，维修方便。 纵向的相邻的两个独立式铁芯初级1之间通过连接销连接，横向的处于两端的独 立式铁芯初级1之间也通过连接销连接。 下面结合附图对本专利技术做进一步说明： 本专利技术目的在于提供一种永磁直线同步电机，该永磁直线同步电机成本低，容错能力 好，而且可根据电机的功率和推力大小调整独立铁芯电枢和逆变器的数量。 图1是3X3阶矩阵式永磁直线同步电机示意图结构示意图，用以说明本专利技术的 方法及原理。图中3X3阶矩阵式永磁直线同步电机具有9个所标示1的独立式铁芯初级， 按照3X3阶矩阵排布，相邻的独立初级之间用所标示4的连接鞘连接，并通过所标示的紧 固螺钉5来加固，紧固螺钉通过连接鞘将相邻的独立式铁芯初级相互连接，从而最大限度 地降低初级因法向力和磁阻力波动而发生变形，确保电机的安全运行，同时可拆卸，可以根 据实际电机功率和推力，来进行组装。端部三个纵向独立铁芯初级用所标示6的连接鞘连 接，并用所表示7的螺钉来加固， 如上所述，由独立铁芯初级1、线圈绕组2以及逆变器构成的初级模块也是独立设置 的，当一个初级模块1或几个初级模块1出现故障时对其他模块不构成影响，电机依旧可 以正常工作，从而提高系统的可靠性；同时，由于一个初级模块或几个初级模块出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，其特征在于：该电机由多个独立式铁芯初级（1）构成；多个独立式铁芯初级（1）之间按照横纵m×n的形式矩阵排列在其底部的次级上，并通过非导磁材料刚性联接为一整体，每个独立铁芯采用集中绕组单独供电；每个独立式铁芯初级（1）上设置有线圈绕组（2）。

【技术特征摘要】
1. 一种低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，其特征在于：该电机由 多个独立式铁芯初级（1)构成；多个独立式铁芯初级（1)之间按照横纵mXn的形式矩阵排 列在其底部的次级上，并通过非导磁材料刚性联接为一整体，每个独立铁芯采用集中绕组 单独供电；每个独立式铁芯初级（1)上设置有线圈绕组（2 )。2. 根据权利要求1所述的低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永 磁直线同步电机，其特征在于：独立式铁芯初级（1)的机械角距离为 tr+『r/?，其中，m为横向独立铁芯数，k,q为正整数，且m与q互为质数，t为极距。3. 根据权利要求1所述的低推力波动矩阵式组合铁芯初级的永磁直线同步电机，其特 征在于：独立式铁芯初级（1)底...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊友，王欢，白殿春，董健，朴海顺，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21