一种单数极分数槽永磁直线电机制造技术

一种单数极分数槽永磁直线电机，涉及电机制造技术领域。该电机包括初级与次级，初级齿上绕制初级线圈，次级结构中永磁体为单数极结构，永磁体排列为Halbach排列，且少极永磁体经过结构优化，部分地用铁心齿替代。永磁体表贴于次级铁心上，次级相邻永磁体的充磁方向相反，单层绕组设置于初级导磁齿的两侧，绕组在空间上按照ACB次序依次排布。初级由铁心凸极、铁心轭和线圈构成，可以将次级或初级作为双边结构拓展，双边结构中根据电机磁路分为串联与并联磁路，其并联磁路能够做成错齿结构、串联结构初级可以做无轭处理。本发明专利技术能够在减小电机体积、保证电机质量不增加的情况下提高输出推力，降低推力波动。降低推力波动。降低推力波动。

【技术实现步骤摘要】
一种单数极分数槽永磁直线电机


[0001]本专利技术属于电机制造
，具体涉及一种单数极分数槽永磁直线电机。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业水平的发展，直线电机得到广泛的应用。与传统的旋转电机驱动方式相比，采用直线电机驱动省去了把旋转运动转换为直线运动的传动装置。相较于旋转电机，直线电机结构简单、定位精度高、反应速度快且安全可靠，因此，直线电机更加适用于自动化控制系统，也更加适用于短时间内和短距离内需要提供巨大直线运动能量的设备中。目前，直线电机已经在物流传输系统和轨道交通等不同行业中有广泛应用，在如轨道交通、高层楼宇电梯和工厂运输等长距离驱动场合，采用旋转电机驱动方式会带来驱动结构复杂、成本高且动态响应慢等缺点。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，提高整个系统的效率。
[0003]我国是稀土永磁大国，随着电力电子和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到迅速的发展。此类电机具有高效率、高功率密度等优点，其相应的直线结构也被广泛研究。传统的永磁直线同步电机兼有永磁电机和直线电机的双重优点。
[0004]而在如包装加工、物流分拣领域中，已有的直线电机或者旋转电机驱动系统虽然能够完成作业要求，但是由于其安装过程较为复杂、维护成本高、可靠性低、灵活性低、空间体积大等原因，仍然具有诸多优化空间。传统的永磁直线电机虽然已经具有优良的性能，但是电机动子往往只有一个，在物流输送过程中往往效率较低。而为了实现多个动子在直线轨道内同时自由运动，往往会使用最小单元电机，这样不仅有利于减小初级线圈同时导通数，也能够最小化次级长度，增加动子个数。不同于旋转电机，直线电机级数不必保持偶数，典型的12槽10极电机在直线电机中可以继续向下单元化为6槽5极电机。这样就会存在单数极分数槽直线电机，6槽5极相较于6槽4极绕组系数高，推力更高，但其特殊结构也会增大定位力从而导致推力波动变大。
[0005]为了解决上述存在的问题，提出了一种单数极分数槽直线电机，有效优化电机结构，该结构能够在减小电机体积、保证电机质量不增加的情况下提高输出推力，降低推力波动，进而增加推力密度、提高电机响应速度、提高永磁体利用率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种单数极分数槽直线电机，有效优化电机结构，在减小电机体积、保证电机质量不增加的情况下提高输出推力，降低推力波动，进而增加推力密度、提高电机响应速度、提高永磁体利用率以及降低维护成本。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]本专利技术提供一种单数极分数槽永磁直线电机，包括次级和初级；
[0009]所述初级包括多个均匀间隔排列的初级铁心凸极和电枢绕组，所以电枢绕组绕制在所述初级铁心凸极上；
[0010]所述次级包括次级轭部、呈Halbach阵列排布的永磁体和次级铁心凸极，Halbach排布永磁体中，南北极永磁体称为主永磁体，位于主永磁体之间的永磁体称为辅助永磁体，所述次级中永磁体为单数极结构，所述次级上相邻主永磁体的充磁方向相反；
[0011]所述次级与所述初级之间具有气隙。
[0012]进一步地，所述初级铁心凸极个数N＝2k
t
m+1，其中，k
t
为正整数，m为电机相数；
[0013]所述次级级数n＝2km
‑
1，其中，k为正整数且k
t
/k为整数。
[0014]进一步地，初级极距与次级极距满足以下模型：
[0015]τ
p
/τ
s
＝n/2km；
[0016]其中，τ
p
为初级极距，τ
s
为次级极距，k取值决定电机次级级数，k
t
取值决定电机初级长度相对次级长度的倍数。
[0017]进一步地，所述初级与所述次级均为单边结构，所述初级还包括初级轭部，少极永磁体主永磁体部分地用铁心替代或主永磁体与辅助永磁体部分地用铁心替代。
[0018]进一步地，所述初级为双边结构，所述次级为单边结构，所述初级与所述次级的磁路为并联磁路，所述初级还包括初级轭部，少极永磁体主永磁体部分地用铁心替代或主永磁体与辅助永磁体部分地用铁心替代。
[0019]进一步地，所述初级为单边结构，所述次级为双边结构，所述初级与所述次级的磁路为并联磁路，所述初级还包括初级轭部，少极永磁体主永磁体部分地用铁心替代或主永磁体与辅助永磁体部分地用铁心替代。
[0020]进一步地，所述初级为单边结构，所述次级为双边结构，所述初级与所述次级的磁路为串联磁路，少极永磁体主永磁体部分地用铁心替代或主永磁体与辅助永磁体部分地用铁心替代。
[0021]进一步地，所述次级或所述初级的结构在运动方向上偏移第一距离以形成错齿结构，所述第一距离为τ
s
/2，其中，τ
s
为次级极距。
[0022]进一步地，所述电枢绕组的绕制形式为单层绕组。
[0023]进一步地，所述次级铁心凸极和所述初级铁心凸极为导磁材料。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]1、本专利技术中次级动子可以包含多个，每个动子可以做到独立控制。单个动子仅由铁心与永磁体构成，动子与外部无拖链接触，在运动过程中可以更加灵活、精准。在装配、维护过程中较为简单方便。
[0026]2、本专利技术次级采用了单数极，在原有基础上优化了次级结构，提高了永磁体利用率，减小了推力波动。该结构可以应用与各种单数极分数槽直线电机中，应用范围较为广泛。
[0027]3、长初级结构可作为定子，不含永磁体成本较低。
附图说明
[0028]图1为传统单数极分数槽永磁直线电机结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例1电机结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例2电机结构示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例3电机结构示意图；
[0032]图5为本专利技术实施例4电机结构示意图；
[0033]图6为本专利技术实施例5电机结构示意图；
[0034]图7为单边结构定位力对比图；
[0035]图8为双边结构定位力对比图；
[0036]图9为单边结构推力对比图；
[0037]图10为双边结构推力对比图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0039]参见图1，为传统单数极分数槽永磁直线电机结构示意，传统的永磁直线电机虽然已经具有优良的性能，但是电机动子往往只有一个，在物流输送过程中往往效率较低。而为了实现多个动子在直线轨道内同时自由运动，往往会使用最小单元电机，这样不仅有利于减小初级线圈同时导通数，也能够最小化次级长度，增加动子个数。不同于旋转电机，直线电机级数不必保持偶数，典型的12槽10极电机在直线电机中可以继续向下单元化为6槽5极电机。这样就会存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单数极分数槽永磁直线电机，其特征在于，包括次级和初级；所述初级包括多个均匀间隔排列的初级铁心凸极和电枢绕组，所述电枢绕组绕制在所述初级铁心凸极上；所述次级包括次级轭部、呈Halbach阵列排布的永磁体和次级铁心凸极，Halbach排布永磁体中，南北极永磁体称为主永磁体，位于主永磁体之间的永磁体称为辅助永磁体，所述次级中永磁体为单数极结构，由于单数极结构南北极永磁体个数不一样，个数占多的永磁体极称为多极，反之称为少极所述次级上相邻主永磁体的充磁方向相反；所述次级与所述初级之间具有气隙。2.根据权利要求1所述的单数极分数槽永磁直线电机，其特征在于，所述初级铁心凸极个数N＝2k
t
m+1，其中，k
t
为正整数，m为电机相数；所述次级级数n＝2km
‑
1，其中，k为正整数且k
t
/k为整数。3.根据权利要求2所述的单数极分数槽永磁直线电机，其特征在于，初级极距与次级极距满足以下模型：τ
p
/τ
s
＝n/2km；其中，τ
p
为初级极距，τ
s
为次级极距，k取值决定电机次级级数，k
t
取值决定电机初级长度相对次级长度的倍数。4.根据权利要求1所述的单数极分数槽永磁直线电机，其特征在于，所述初级与所述次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞武，彭立玖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：