一种单磁极磁通反向永磁直线电机制造技术

本实用新型专利技术涉及单磁极磁通反向永磁直线电机，目的是提供一种具有较高容错性能且制作成本低的漏磁通减小型单磁极磁通反向永磁直线电机。实现本实用新型专利技术目的的技术方案是：单磁极磁通反向永磁直线电机，包括凸极结构的动子和凸极结构的定子，所述动子由初级铁芯、电枢绕组和永磁体组成，所述定子由次级铁芯组成，次级铁芯由导磁材料制作而成，所述初级铁芯由多个容错齿和电枢齿间隔排列构成，所述电枢绕组采用集中绕组绕于所述电枢齿上，且每一个所述电枢齿的端部贴装一块所述永磁体，所有电枢齿端部的永磁体的励磁方向均相同。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机，尤其是应用于轨道交通的磁通反向永磁直线电机。
技术介绍
随着世界城市化进程的加快，交通问题日益成为城市发展的难题。地铁、轻轨、有轨电车等城市轨道交通运载工具都获得了不同程度的应用与发展。其中，牵引电机的研究和发展成为了轨道交通技术问题的关键。就技术层面而言，早前，轨道交通运载系统是通过旋转电机驱动，凭借其结构简单，技术成熟，承载能力大等优点长期以来被应用于轨道交通，然而其物理黏着性限制了加减速性能，以及存在机械振动噪声大，车辆结构轻量化和小型化相对困难等缺点，催促着新的技术模式的产生，随后直线电机运载系统走上了历史舞台。在轨道交通运载系统中，利用直线电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进，而不需要中间传动机构，在降低维修量的同时还节约了造价。直线电机分为两类:一类是以直线感应电机为主的电励磁电机，其缺陷是:功率因数、功率密度和效率均不高；另一类是以永磁直线同步电机为主的永磁电机，与直线感应电机相比，其力能指标高、体积小、重量轻。由于永磁电机的高功率密度和高效率，将永磁直线电机应用于轨道交通越来越受到关注。然而，传统的直线永磁同步电机，将永磁体和绕组均置于轨道(长定子)上，势必会增加制造的成本。目前以商业化应用的上海磁悬浮列车所用的直线同步电机将电枢绕组置于铁轨(长定子)上，制造成本较高。那么，若能将永磁体和绕组均置于动子(列车)上，显而易见能有效的节约成本。近年来，定子 永磁型磁通反向电机得到了广泛的研究和应用，它是将永磁体置于定子齿端与绕组在同一侧，转子为凸极结构无绕组也无永磁体，结构简单。而将磁通反向直线电机应用于长铁轨牵引电机，将永磁体和绕组均置于动子(列车)上，能有效节约成本。参见图1，图1示出了一种传统磁通反向永磁直线电机的结构。磁通反向永磁直线电机有均为凸极结构的动子I’和定子2’。动子I’的凸极齿即为电枢齿11’，两个相邻电枢齿11’之间形成一电枢槽14’。动子I’上的电枢绕组12’采用集中式绕组绕于电枢齿11’上，每个电枢槽14’中嵌有两相绕组，每隔两个电枢齿11’的两套绕组串联成一相，即八^^串联为A相，B1'B2串联为B相，C1'C2串联为C相，从而构成A、B、C三相电机。电枢齿11’的端部贴有并行且励磁方向相反的两块永磁体13’，其中一个永磁体13’的励磁方向是垂直向下即由动子指向定子，另一个永磁体13’的励磁方向是垂直向上即由定子指向动子，如图中箭头所示方向。定子2’的凸极齿21’的齿宽约为动子I的电枢齿11’的齿宽的一半。这种传统磁通反向永磁直线电机的定子采用简单的凸极结构，无绕组、无电刷、无永磁体，适用于轨道交通的应用，轨道上不需要铺设永磁体或者导体绕组，可以降低电机制造成本，且易于施工；其动子上的电枢绕组为集中式绕组，制作嵌线方便。然而这种传统磁通反向永磁直线电机也存在缺点，首先，其容错性能较差，由于一个槽中嵌有两相绕组，当其中一相发生故障时，其短路电流将导致温度急速上升，会引起其他相绕组温度的变化，从而会影响其他相正常工作；其次，一个电枢齿下的励磁方向相反的两块永磁体会造成磁路短路，使得大量的磁力线不经过动子轭部形成磁回路，产生比较严重的漏磁现象，从而降低了永磁体的效率，增加了成本。专利号为CN201010120847.5的“一种容错式永磁直线电机”，通过在普通磁通反向永磁电机中引入隔离齿来使得相与相之间物理隔离，磁路解耦，解决了传统的磁通反向电机容错性能差的问题。然而，它并没有从根本上解决漏磁严重的问题:它的电枢齿表面贴装有两块励磁方向相反的永磁体，使得大量的磁力线不经过动子轭部形成磁回路，在齿端造成磁路短路的现象，产生比较严重的漏磁。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有较高容错性能且制作成本低的漏磁通减小型单磁极磁通反向永磁直线电机。实现本技术目的的技术方案是:一种单磁极磁通反向永磁直线电机，包括凸极结构的动子和凸极结构的定子，所述动子由初级铁芯、电枢绕组和永磁体组成，所述定子由次级铁芯组成，次级铁芯由导磁材料制作而成，所述初级铁芯由多个容错齿和电枢齿间隔排列构成，所述电枢绕组采用集中绕组绕于所述电枢齿上，且每一个所述电枢齿的端部贴装一块所述永磁体，所有电枢齿端部的永磁体的励磁方向均相同。一个具体的方案是，所述初级铁芯的齿槽的宽度与所述电枢齿及容错齿的宽度均相同。另一个具体的方案是，每隔m个电枢齿的绕组串联成一相(m为电机的相数)，构成m相绕组。再一个具体的方案是，所述初级铁芯由相同模块组装而成，每一个模块内包含有一个电枢齿和一个容错齿。上述方案的进一步方案是，所述初级铁芯由硅钢冲片叠压而成，所述次级铁芯由硅钢冲片叠压而成或者采用整块导磁材料加工而成。本技术的有益效果是:本技术中每一个电枢齿的端部只贴装一块永磁体，可降低生产制造成本，而且，每一块永磁体的励磁方向均相同，这使得每一块永磁体产生的磁通经过容错齿形成回路，减小了漏磁通，增加了绕组中的有效磁通，提高了永磁体的利用率。本技术的电枢槽中只有一套绕组，且由于容错齿较电枢齿的磁阻小很多，电枢绕组产生的磁通均由容错齿构成回路，实现相与相之间互感近似为零，磁路相互独立，达到了解耦的效果。当其中一相绕组发生故障时，其对其它绕组的影响很小，提高了电机的可靠性和带故障运行能力。与电枢齿相间设置的容错齿起到了隔离的作用，实现了相与相之间电路、温度的隔离，当其中一相因为短路而导致温度急速上升时，由于容错齿的隔离作用，不会引起其余相温度的变化，实现了更好的独立性。动子的模块化组装结构方便生产加工过程中达到模块化，提高生产效率，且方便产品使用时的组装。附图说明图1为一种传统磁通反向永磁直线电机的结构图；图2为本技术实施例单磁极磁通反向永磁直线电机的结构图；图3是本实施例单磁极磁通反向永磁直线电机空载动子速度为1.5m/s时的三相反电势图；图4是定位力和正弦波电流驱动下推力的对比图；图5是传统磁通反向永磁直线电机的空载磁场分布图；图6是本实施例空载磁场分布图；图7是传统磁通反向永磁直线电机在B相电枢电流作用下的磁场分布图；图8是本实施例在B相电枢电流作用下的磁场分布图。以下结合图表及实施例对本技术作进一步说明。具体实施方式参见图2，图2示出了本技术实施例单磁极磁通反向永磁直线电机的结构。单磁极磁通反向永磁直线电机100，包括凸极结构的动子I和凸极结构的定子2，动子由初级铁芯10、电枢绕组12和永磁体13组成。定子由次级铁芯20组成，次级铁芯20由导磁材料制作而成.次级铁芯20上无绕组，也无永磁体，次级铁芯20上有多个凸极齿21。初级铁芯10上设有交替排列的电枢齿11和容错齿15，齿间形成槽14，所有的齿宽均与槽宽相同。电枢绕组12采用集中绕组绕于电枢齿11上，每一个槽14中嵌有一套绕组。每间隔两个电枢齿11的两套绕组串联成一相，构成三相电机，如图2中A1、A2串联为A相，B1、B2串联为B相，C1、C2串联为C相，从而构成A、B、C三相。每一个电枢齿11的端部表面贴装磁化方向相同的一块永磁体13。每一块永磁体13的磁化方向均为由动子指向定子，即图2中箭头所示的竖直向下的方向。本实施例电枢齿端部只贴装一块永磁体13，相比于传统磁通反向永磁直线电机，减少了永磁体的用量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单磁极磁通反向永磁直线电机，包括凸极结构的动子和凸极结构的定子，所述动子由初级铁芯、电枢绕组和永磁体组成，所述定子由次级铁芯组成，次级铁芯由导磁材料制作而成，其特征是，所述初级铁芯由多个容错齿和电枢齿间隔排列构成，所述电枢绕组采用集中绕组绕于所述电枢齿上，且每一个所述电枢齿的端部贴装一块所述永磁体，所有电枢齿端部的永磁体的励磁方向均相同。

【技术特征摘要】
1.一种单磁极磁通反向永磁直线电机，包括凸极结构的动子和凸极结构的定子，所述动子由初级铁芯、电枢绕组和永磁体组成，所述定子由次级铁芯组成，次级铁芯由导磁材料制作而成，其特征是，所述初级铁芯由多个容错齿和电枢齿间隔排列构成，所述电枢绕组采用集中绕组绕于所述电枢齿上，且每一个所述电枢齿的端部贴装一块所述永磁体，所有电枢齿端部的永磁体的励磁方向均相同。2.根据权利要求1所述的单磁极磁通反向永磁直线电机，其特征是，所述初级铁芯的齿槽的宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，吉敬华，严淑君，刘国海，康梅，陆继远，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：