一种独立绕组多动子直线电机及其推力波动抑制方法技术

一种独立绕组多动子直线电机及其推力波动抑制方法，涉及一种直线电机的推力波动抑制方法，为了解决直线电机推力波动大的问题。本发明专利技术中相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接；相邻的两个动子单元之间的距离为：mτ

【技术实现步骤摘要】
一种独立绕组多动子直线电机及其推力波动抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种直线电机的推力波动抑制方法。

技术介绍

[0002]在现代生产生活中，往复式伺服系统、工厂自动化、输送系统以及交通运输方面大多采用永磁同步直线电机或永磁直线伺服电机。永磁同步直线电机具有结构简单、高效节能等优点，但普遍存在端部效应，在一定程度上限制了它的发展和应用，其电磁推力一直以来都是学者们研究的重点。本文所研究的是一种动磁钢型永磁同步直线电机。动磁钢形电机具有比动电枢电机等大的推力密度。此外，动磁钢形直线电机因其动子没有额外的线缆，减少了线缆力对推力的影响，可以应用在更为精密的领域。但动磁钢形直线电机仍然存在端部效应、推力纹波等问题，本专利技术针对这些推力波动进行了削减。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决直线电机推力波动大的问题，提出了一种独立绕组多动子直线电机及其推力波动抑制方法。
[0004]本专利技术所述的一种独立绕组多动子直线电机，该直线电机包括定子单元和m个动子单元；
[0005]定子单元包括初级铁轭以及独立绕组；动子单元包括次级铁轭以及永磁体；
[0006]所述独立绕组设置在初级铁轭的正上方；永磁体设置在次级铁轭的正下方；
[0007]相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接；并且相邻的两个动子单元之间的距离为：mτ
s
+L；其中，τ
s
为相邻两个独立绕组之间的间距；m为大于1的正整数；L为待消除的推力谐波，并且L＝2τ/mn，n为直线电机推力谐波次数，τ为相邻两个永磁体之间的间距。
[0008]进一步的，所述非金属连接件采用玻璃纤维环氧树脂制成。
[0009]进一步的，所述多动子直线电机为8极6槽动磁钢形永磁同步直线电机，8极的直线电机包括两个4极的动子单元，相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接，两个动子单元之间的距离为2τ
s
+L，其中，L＝τ/n。
[0010]进一步的，所述多动子直线电机为三动子的动磁钢形直线电机，且同一个定子单元对应三个动子单元。
[0011]进一步的，所述多动子直线电机为有齿槽结构的8极6槽动磁钢形直线电机，且包括两个4极的动子单元。
[0012]进一步的，所述电机还包括驱动器，每个独立绕组采用独立的驱动器进行控制。
[0013]一种独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法，该推力波动抑制方法为：位于第一个动子单元正下方耦合的独立绕组采用的三相模式工作，而位于第x个动子单元正下方耦合的对应独立绕组通电相位在三相模式工作的基础上对应引入一个相位差；该相位差为：(x
‑
1)πL/3τ；其中，x＝2，3，
…
,m。
[0014]本专利技术的工作原理为：磁极阵列在气隙磁场中激发出正弦磁场，基波磁场周期为2
τ，还有更高次谐波，这些磁场谐波与独立绕组耦合形成了电机推力纹波；此外，电机的端部效应也会引入电机推力波动。
[0015]所以现有的直线电机的推力波动的表达式表示为
[0016][0017]式中，n代表电机推力谐波次数，ω代表电机供电的电角频率，F
n
代表推力波动的第n次谐波幅值；
[0018]而本专利技术通过将多个动子模块的推力谐波引入一个相位差，达到输出总推力时谐波推力互相抵消的效果。
[0019][0020]对于m个动子单元，相邻动子单元间的间距表示为L＝2τ/mn；第x个动子单元独立绕组的通电相位差为(x
‑
1)πL/3τ。
[0021]本专利技术的有益效果为：该独立绕组多动子直线电机，通过对相邻的两个动子单元之间的设置，在保证了电机推力密度的同时，极大的改善了电机的动态性能，降低了直线电机的推力波动；电机的推力波动在未采用该抑制方法时的电机推力为6.47N，而采用本专利技术所述的推力波动抑制方法时的电机推力为3.64N。
附图说明
[0022]图1为具体实施方式一中8极6槽动磁钢形永磁同步直线电机采用独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法后的电机结构示意图；
[0023]图2为现有的8极6槽动磁钢形永磁同步直线电机结构示意图；
[0024]图3为利用maxwell2D对同步直线电机进行优化前后的有限元仿真结果对比图；
[0025]图4为采用独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法后的三动子动磁钢形直线电机结构示意图；
[0026]图5为采用独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法后的双动子有齿槽结构的动磁钢形直线电机结构示意图；
[0027]图6为采用独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法后的三动子有齿槽结构的动磁钢形直线电机结构示意图。
具体实施方式
[0028]具体实施方式一、结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述的一种独立绕组多动子直线电机，该直线电机包括定子单元和m个动子单元；
[0029]定子单元包括初级铁轭1以及独立绕组2；动子单元包括次级铁轭3以及永磁体4；
[0030]所述独立绕组2设置在初级铁轭1的正上方；永磁体4设置在次级铁轭3的正下方；
[0031]相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接；并且相邻的两个动子单元之间的距离为：mτ
s
+L；其中，τ
s
为相邻两个独立绕组2之间的间距；m为大于1的正整数；L为待消除的推力谐波，并且L＝2τ/mn，n为直线电机推力谐波次数，τ为相邻两个永磁体4之间的间距。
[0032]优选实施例中，所述非金属连接件采用玻璃纤维环氧树脂制成。非金属连接件具
有隔磁作用，非金属连接件如Fr4；非金属连接件使得相邻的两个动子单元彼此之间磁路断开，没有耦合。
[0033]优选实施例中，所述多动子直线电机为8极6槽动磁钢形永磁同步直线电机，8极的直线电机包括两个4极的动子单元，相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接，两个动子单元之间的距离为2τ
s
+L，其中，L＝τ/n。
[0034]优选实施例中，所述多动子直线电机为三动子的动磁钢形直线电机，且同一个定子单元对应三个动子单元。
[0035]优选实施例中，所述多动子直线电机为有齿槽结构的8极6槽动磁钢形直线电机，且包括两个4极的动子单元。
[0036]优选实施例中，所述电机还包括驱动器，每个独立绕组2采用独立的驱动器进行控制。
[0037]具体实施方式二、基于具体实施方式一所述的一种独立绕组多动子直线电机的推力波动抑制方法，该推力波动抑制方法为：位于第一个动子单元正下方耦合的独立绕组2采用的三相模式工作，而位于第x个动子单元正下方耦合的对应独立绕组2通电相位在三相模式工作的基础上对应引入一个相位差；该相位差为：(x
‑
1)πL/3τ；其中，x＝2，3，
…
,m。
[0038]在本实施方式中，现有的8极6槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种独立绕组多动子直线电机，该直线电机包括定子单元和m个动子单元；定子单元包括初级铁轭(1)以及独立绕组(2)；动子单元包括次级铁轭(3)以及永磁体(4)；所述独立绕组(2)设置在初级铁轭(1)的正上方；永磁体(4)设置在次级铁轭(3)的正下方；其特征在于，相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接；并且相邻的两个动子单元之间的距离为：mτ
s
+L；其中，τ
s
为相邻两个独立绕组(2)之间的间距；m为大于1的正整数；L为待消除的推力谐波，并且L＝2τ/mn，n为直线电机推力谐波次数，τ为相邻两个永磁体(4)之间的间距。2.根据权利要求1所述的一种独立绕组多动子直线电机，其特征在于，所述非金属连接件采用玻璃纤维环氧树脂制成。3.根据权利要求1所述的一种独立绕组多动子直线电机，其特征在于，所述多动子直线电机为8极6槽动磁钢形永磁同步直线电机，8极的直线电机包括两个4极的动子单元，相邻的两个动子单元之间通过非金属连接件连接，两个动子单元之间的距离为2τ
s
+L，其中，L＝τ/n。4.根据权利要求1所述的一种独立绕组多动子直线电机，其特征在于，所述多动子直线电机为三动子的动磁钢形直线电机，且同一个定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明义，孙钦伟，张成明，曹继伟，李立毅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：