双边磁通切换永磁直线电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双边磁通切换永磁直线电机，包括双边次级定子以及设置于所述定子之间的初级动子，所述初级动子包括6个初级动子单元，所述初级动子单元与初级动子单元之间存在连接桥，每个初级动子单元包括两个H型导磁铁芯，两个H型导磁铁芯之间设置有永磁体；所述次级定子上间隔的形成有若干个次级齿，所述次级齿与次级齿之间形成有次级槽，所述次级槽的底部形成有轭部，与所述次级齿相对的H型导磁铁芯上形成有导磁齿，同一侧的导磁齿之间形成绕组安装槽；以所述双边次级定子为固定部件，初级动子为运动部件，以初级动子在双边次级定子中间做直线运动，构成双边平板结构的电机。所述直线电机具有利用率高且漏磁低等优点。

Permanent magnet linear motor with two-sided flux switching

【技术实现步骤摘要】
双边磁通切换永磁直线电机
本专利技术涉及电机
，尤其涉及一种双边磁通切换永磁直线电机。
技术介绍
目前，随着工业技术的发展，采用直线电机应用于轨道交通、垂直升降等领域越来越成为应用技术的热点。这是由于依靠机械传动装置的传统旋转电机效率较低下，在各个性能的方面不能满足高效率运行的要求，与传统的旋转电机相比，直线电机省去了机械传动装置而直接产生电磁力，具有推力密度高、损耗小、噪声低等优点。因此,采用直线电机代替旋转电机，可以克服旋转电机在上述应用场合中的上述缺点，提高整个驱动系统的运行效率。已有的双边磁通切换永磁直线电机的长次级仅由导磁材料构成，初级仅由电枢绕组和导磁材料构成，可靠性高，结构简单，适用于长行程工况。但仍存在漏磁严重、导磁材料利用率低、成本过高、推力密度小等问题,限制了其在交通轨道、垂直升降等领域的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种利用率高且漏磁低的双边磁通切换永磁直线电机。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：包括双边次级定子以及设置于所述定子之间的初级动子，所述次级定子的长度大于所述初级动子的长度，所述初级动子与所述双边次级定子之间具有间隙，所述初级动子包括6个初级动子单元，所述初级动子单元与初级动子单元之间存在连接桥，相邻单元之间由连接桥填充紧固，所述连接桥为导热但非导磁材料且与单元间隔组成初级的冷却通风结构；每个初级动子单元包括两个H型导磁铁芯，两个H型导磁铁芯之间设置有永磁体；所述次级定子上间隔的形成有若干个次级齿，所述次级齿与次级齿之间形成有次级槽，所述次级槽的底部形成有轭部，与所述次级齿相对的H型导磁铁芯上形成有导磁齿，同一侧的导磁齿之间形成绕组安装槽；每个初级动子单元中永磁体和两侧的H型导磁铁芯的绕组安装槽间均隔套着一个电枢绕组，且每个初级动子单元的H型导磁铁芯的绕组安装槽中仅设置一相电枢绕组；以所述双边次级定子为固定部件，初级动子为运动部件，以初级动子在双边次级定子中间做直线运动，构成双边平板结构的电机。优选的，所述间隙为1mm。进一步的技术方案在于：所述次级定子的次级齿之间为次级槽，所述次级齿与所述次级槽之间形成有第一倾斜边，每个所述次级齿的两侧进行直角倒角设置，在所述次级齿两侧的尖部形成有第二倾斜边和第三倾斜边。进一步的技术方案在于：每个所述H型导磁铁芯的导磁齿的两侧进行直角倒角设置，在所述导磁齿两侧的尖部形成有第四倾斜边和第五倾斜边。进一步的技术方案在于：所述H型导磁铁芯一侧的一个导磁齿与与其相对应的次级齿错位设置，所述H型导磁铁芯另一侧的一个导磁齿与与其相对应的次级齿正对设置。进一步的技术方案在于：导磁齿与次级齿错位设置时，第四斜边的右端与第二斜边的左端正对设置。进一步的技术方案在于：初级槽宽τt1与次级极距τρ之间、相间距ρ与次级极距τρ之间符合以下公式：τt1＝[(m+1/2)]τρ，其中，m为1；ρ＝(n±2/3)τρ，其中，n为整数5，相距满足三相绕组互差120电角度的要求；初级单元间齿距τt2＝(m+1/6)τρ，其中m为1，其中，初级槽宽τt1是指同一个H型导磁铁芯上同侧的两个导磁齿(间的中心距，次级极距τρ是指相邻的两个次级齿间的中心距，相间距ρ是指相邻的两个永磁体间的中心距，τt2是连接桥两侧相邻的两个导磁齿间的中心距。进一步的技术方案在于：所述永磁体水平充磁，且相邻初级动子单元中的永磁体的充磁方向相反，属于同一相的初级动子单元对应的永磁体充磁方向相反。进一步的技术方案在于：从某一绕组安装槽开始，所述绕组安装槽中电枢绕组按一定的相序依次排列，其中，任一绕组安装槽内的电枢绕组与其相邻的一侧电枢绕组的绕向相反，且同一初级动子单元的同相电枢绕组绕向相反，6个连续初级动子单元构成一个完整的初级动子。进一步的技术方案在于：每个初级动子单元对应的初级的任意一相电枢绕组由1对集中电枢绕组组成，其后依次设置属于相邻相的集中电枢绕组，6个初级动子单元依次设置，属于同相的集中电枢绕组并联单独控制，或者串联起来作为一相绕组控制。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述直线电机采用H型导磁铁芯，有效解决了初级动子漏磁的问题；初级单元化的设计不仅增加了磁通密度和推力密度，同时大大减轻了电机的重量，降低了电机制造的成本，提高了电机材料的利用率；减小了次级轭部的厚度，进一步降低了次级的成本和重量，同时提高了电机输出功率和带负载能力；由于次级结构简单，仅由导磁材料构成，优化的填充齿槽结构使次级磁感线的磁通流通更加连续，不仅减小漏磁同时也使电机因更加符合磁阻最小原理的运行而提高输出能力；依据磁通切换电机原理和有限元分析，优化了永磁体的形状，这不仅有效增加了电机的推力输出密度，而且有效减小了定位力，提高了电机的运行性能，同时减少了永磁体的用量节约了电机制作成本；借助有限元分析，采用直角尺倒角技术优化的初级和次级齿形有效减小了定位力，但不会减少电机的平均转矩，从而改善了电机的运行性能；双边定子非对称分布放置，有效减小了定位力；相邻初级动子单元之间的连接桥为导热但非导磁材料且与通风口组成初级的冷却通风结构，有利于永磁体和绕组的散热和冷却，提高了电机的输出能力和使用寿命，该结构不仅极大的提高了材料的利用率，而且降低了电机的制造成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例所述直线电机的结构示意图；图2是本专利技术实施例所述直线电机的磁场分布图；图3a是现有技术中初级磁感线分布示意图；图3b是本专利技术实施例所述直线电机中初级磁感线分布示意图；图4a是现有技术中导磁铁芯的磁场分布图；图4b是本专利技术实施例所述直线电机中H型导磁铁芯的磁场分布图；图5a是现有技术中初级齿部与次级齿部的磁感线分布图；图5b本专利技术实施例所述直线电机中次级优化后的磁感线分布图；图6是本专利技术实施例所述直线电机中定子齿非对称分布放置示意图；图7是本专利技术实施例所述直线电机中定子的结构示意图；图8是本专利技术实施例所述直线电机中H型导磁铁芯与永磁体的配合结构示意图；图9是本专利技术实施例所述直线电机中初级以及次级齿的结构示意图；图10是本专利技术实施例所述直线电机中连接桥和通风的结构示意图；其中：1、次级定子；2、初级动子；3、间隙；4、初级动子单元；5、连接桥；6、冷却通风结构；7、H型导磁铁芯；8、永磁体；9、次级齿；10、次级槽；11、轭部；12、导磁齿；13、绕组安装槽；14、电枢绕组；15、第一倾斜边；16、第二倾斜边；17、第三倾斜边；18、第四倾斜边；19、第五倾斜边。具体实施方式下面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的一部分实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：包括双边次级定子(1)以及设置于所述定子之间的初级动子(2)，所述次级定子(1)的长度大于所述初级动子(2)的长度，所述初级动子(2)与所述双边次级定子之间具有间隙(3)，所述初级动子包括6个初级动子单元(4)，所述初级动子单元(4)与初级动子单元(4)之间存在连接桥(5)，相邻单元之间由连接桥(5)填充紧固，所述连接桥(5)为导热但非导磁材料且与单元间隔组成初级的冷却通风结构(6)；每个初级动子单元(4)包括两个H型导磁铁芯(7)，两个H型导磁铁芯(7)之间设置有永磁体(8)；所述次级定子(1)上间隔的形成有若干个次级齿(9)，所述次级齿与次级齿之间形成有次级槽(10)，所述次级槽(10)的底部形成有轭部(11)，与所述次级齿(9)相对的H型导磁铁芯(7)上形成有导磁齿(12)，同一侧的导磁齿(12)之间形成绕组安装槽(13)；每个初级动子单元(4)中永磁体(8)和两侧的H型导磁铁芯(7)的绕组安装槽(13)间均隔套着一个电枢绕组(14)，且每个初级动子单元(4)的H型导磁铁芯(7)的绕组安装槽(13)中仅设置一相电枢绕组(14)；以所述双边次级定子为固定部件，初级动子(2)为运动部件，以初级动子(2)在双边次级定子中间做直线运动，构成双边平板结构的电机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：包括双边次级定子(1)以及设置于所述定子之间的初级动子(2)，所述次级定子(1)的长度大于所述初级动子(2)的长度，所述初级动子(2)与所述双边次级定子之间具有间隙(3)，所述初级动子包括6个初级动子单元(4)，所述初级动子单元(4)与初级动子单元(4)之间存在连接桥(5)，相邻单元之间由连接桥(5)填充紧固，所述连接桥(5)为导热但非导磁材料且与单元间隔组成初级的冷却通风结构(6)；每个初级动子单元(4)包括两个H型导磁铁芯(7)，两个H型导磁铁芯(7)之间设置有永磁体(8)；所述次级定子(1)上间隔的形成有若干个次级齿(9)，所述次级齿与次级齿之间形成有次级槽(10)，所述次级槽(10)的底部形成有轭部(11)，与所述次级齿(9)相对的H型导磁铁芯(7)上形成有导磁齿(12)，同一侧的导磁齿(12)之间形成绕组安装槽(13)；每个初级动子单元(4)中永磁体(8)和两侧的H型导磁铁芯(7)的绕组安装槽(13)间均隔套着一个电枢绕组(14)，且每个初级动子单元(4)的H型导磁铁芯(7)的绕组安装槽(13)中仅设置一相电枢绕组(14)；以所述双边次级定子为固定部件，初级动子(2)为运动部件，以初级动子(2)在双边次级定子中间做直线运动，构成双边平板结构的电机。


2.如权利要求1所述的双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：所述间隙(3)为1mm。


3.如权利要求1所述的双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：所述次级定子(1)的次级齿(9)之间为次级槽(10)，所述次级齿(9)与所述次级槽(10)之间形成有第一倾斜边(15)，每个所述次级齿(9)的两侧进行直角倒角设置，在所述次级齿(9)两侧的尖部形成有第二倾斜边(16)和第三倾斜边(17)。


4.如权利要求3所述的双边磁通切换永磁直线电机，其特征在于：每个所述H型导磁铁芯(7)的导磁齿(12)的两侧进行直角倒角设置，在所述导磁齿(12)两侧的尖部形成有第四倾斜边(18)和第五倾斜边(19)。


5.如权利要求4所述的双边磁通切换永磁直线电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻程，刘君宇，杜巍，刘靖纳，刘晋，王晶，王鑫，吕凯琳，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13