CN102185444A - 双电枢结构高动态直线永磁同步电机 - Google Patents

双电枢结构高动态直线永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

双电枢结构高动态直线永磁同步电机。涉及电机领域，它既能够满足推力密度，又能够提高动态响应。铁心气隙侧表面上沿运动方向设置有一列相互平行的齿，齿与齿之间为槽，绕组线圈为矩形线圈，其缠固在齿上，有效边嵌放在槽中，节距为1；次级两侧相对位置上线圈为同一相，并产生磁力线方向相同，电枢反应磁通垂直穿过次级；截面为平行四边形的平板型永磁体，其短边与运动方向相平行，长短边之间的夹角85°＜θ≤90°，截面与基板气隙侧表面上相平行，基板上嵌放有N列沿运动方向永磁体，每列中永磁体均依次N、S交替平行嵌放，垂直于运动方向两相邻永磁体充磁方向相同；前后小于中间永磁体宽度，铁心长度＜次级有效长度＜2倍铁心长度。应用于短行程。

Description

双电枢结构高动态直线永磁同步电机
技术领域
本发明涉及电机领域，体涉及双电枢结构直线永磁同步电机。
背景技术
图8所示为公开号为CN101009454A，公开日为2007年8月1日申请的中国专利一种双边平板形三相直线永磁同步电机，其专利号：ZL200710071704.8。该电机为一种分数槽结构双边平板形三相直线永磁同步电机，该电机结构既可以减小由齿槽效应引起的定位力，又能够兼顾电机的齿距τt和极距τp的设计；另外电机的制造工艺简单，绕组的端部短，绝缘容易，电机的效率高、成本低，因此大大提高了电机的性能。该直线电机对行程没有限制，既可以动初级，也可以动次级，但无论是动初级，还是动次级，但由于动子的质量大，因此，电机的动态响应差。
发明内容
本发明为了既能够满足电机的推力密度，又能够提高电机的动态响应，而提出了一种双电枢结构高动态直线永磁同步电机。
双电枢结构高动态直线永磁同步电机由两个初级和一个次级组成，次级夹在两个相互平行初级之间，次级与两个初级之间均具有气隙；所述的两个初级结构相同，每个初级均由初级绕组和初级铁心组成；次级由多个永磁体和一个次级基板组成；初级铁心气隙侧的表面上沿电机运动方向设置有一列相互平行的齿，齿与齿之间为槽，初级绕组的线圈为矩形线圈，矩形线圈缠绕固定在初级铁心的齿上，矩形线圈的两个有效边分别嵌放在初级铁心的槽中，矩形线圈的节距为1；位于次级两侧相对位置上的矩形线圈为同一相，所述的两个矩形线圈产生的磁力线方向相同，并且电枢反应磁通垂直穿过次级；所述的永磁体为截面为平行四边形的平板型永磁体，所述的平行四边形的两条短边与电机运动方向相平行，其长边与短边之间的夹角θ满足条件：85°＜θ≤90°，永磁体的截面与次级基板气隙侧的表面相平行，次级基板上沿电机运动方向嵌放有M列永磁体，其中M为1或偶数，每列中的多个永磁体均依次N、S交替平行嵌放，垂直于电机运动方向的每相邻两个永磁体充磁方向相同；次级前端的永磁体和后端的永磁体宽度小于次级中间的永磁体宽度，次级有效长度大于初级铁心长度，且小于初级铁心长度的2倍。
本发明针对短行程应用领域，提出一种双电枢结构高动态直线永磁同步电机，通过采用特殊的初级结构与次级结构，既提高了电机的推力密度，又降低了动子(次级)质量，从而大大提高了直线电机的动态响应。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是初级1的结构示意图，图3是初级铁心12的结构示意图，图4至图6是次级2的结构示意图，图7是具体实施方式九中次级2的结构示意图，图8是现有双边平板形三相直线永磁同步电机的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至7说明本实施方式，本实施方式由两个初级1和一个次级2组成，次级2夹在两个相互平行初级1之间，次级2与两个初级1之间均具有气隙；所述的两个初级1结构相同，每个初级1均由初级绕组11和初级铁心12组成；次级2由多个永磁体21和一个次级基板22组成；初级铁心12气隙侧的表面上沿电机运动方向设置有一列相互平行的齿，齿与齿之间为槽，初级绕组11的线圈为矩形线圈，矩形线圈缠绕固定在初级铁心12的齿上，矩形线圈的两个有效边分别嵌放在初级铁心12的槽中，矩形线圈的节距为1；位于次级2两侧相对位置上的矩形线圈为同一相，所述的两个矩形线圈产生的磁力线方向相同，并且电枢反应磁通垂直穿过次级2；所述的永磁体21为截面为平行四边形的平板型永磁体，所述的平行四边形的两条短边与电机运动方向相平行，其长边与短边之间的夹角θ满足条件：85°＜θ≤90°，永磁体21的截面与次级基板22气隙侧的表面相平行，次级基板22上沿电机运动方向嵌放有M列永磁体，其中M为1或偶数，每列中的多个永磁体21均依次N、S交替平行嵌放，垂直于电机运动方向的每相邻两个永磁体21充磁方向相同；次级2前端的永磁体21和后端的永磁体21宽度小于次级2中间的永磁体21宽度，次级2有效长度大于初级铁心12长度，且小于初级铁心12长度的2倍。
具体实施方式二：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于沿电机运动方向的永磁体21的列数M为1时，次级基板22沿宽度方向开有与永磁体21形状相同是通孔，永磁体21嵌放在通孔中。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。平行四边形的平板型永磁体长边与短边之间的锐角夹角θ为0°～3°，如图5所示。
具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于沿电机运动方向的永磁体21的列数M为偶数时，偶数列永磁体21相对于次级基板22沿电机运动方向的中心线对称设置，次级基板22沿宽度方向开有与永磁体21形状相同是通孔，永磁体21嵌放在通孔中，或次级基板22气隙侧的表面上分别开有与永磁体21形状相同是凹槽，永磁体21嵌放在凹槽中。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。垂直于电机运动方向的每相邻两个永磁体21的相邻长边所成的角度在174°～180°之间。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同点在于初级铁心12两端齿的齿宽与中间齿的齿宽不同，初级铁心12两端齿的齿高小于中间齿的齿高，初级铁心12长度Lp满足如下关系：Lp＝iτp+kτp，其中，i为自然数，k＝0.3～0.5，其中τp为极距。其它组成和连接方式与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同点在于两个初级铁心12的位置沿运动方向错开长度δ满足条件：0≤δ≤(1/6)τp。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同点在于所述的电机的相数为三相，电机的初级铁心12的齿距τt与次级2的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中n为自然数。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一、二、三、五或六不同点在于次级基板22采用非磁性的导电金属或非金属材料。永磁体21的表面有一层金属镀层。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七的不同点在于次级2前端的永磁体21和后端的永磁体21宽度小于次级2中间的永磁体21宽度的2/3，其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

Claims (10)

1.双电枢结构高动态直线永磁同步电机，它由两个初级(1)和一个次级(2)组成，次级(2)夹在两个相互平行初级(1)之间，次级(2)与两个初级(1)之间均具有气隙；所述的两个初级(1)结构相同，每个初级(1)均由初级绕组(11)和初级铁心(12)组成；次级(2)由多个永磁体(21)和一个次级基板(22)组成；其特征在于初级铁心(12)气隙侧的表面上沿电机运动方向设置有一列相互平行的齿，齿与齿之间为槽，初级绕组(11)的线圈为矩形线圈，矩形线圈缠绕固定在初级铁心(12)的齿上，矩形线圈的两个有效边分别嵌放在初级铁心(12)的槽中，矩形线圈的节距为1；位于次级(2)两侧相对位置上的矩形线圈为同一相，所述的两个矩形线圈产生的磁力线方向相同，并且电枢反应磁通垂直穿过次级(2)；所述的永磁体(21)为截面为平行四边形的平板型永磁体，所述的平行四边形的两条短边与电机运动方向相平行，其长边与短边之间的夹角θ满足条件：85°＜θ≤90°，永磁体(21)的截面与次级基板(22)气隙侧的表面相平行，次级基板(22)上沿电机运动方向嵌放有M列永磁体，其中M为1或偶数，每列中的多个永磁体(21)均依次N、S交替平行嵌放，垂直于电机运动方向的每相邻两个永磁体(21)充磁方向相同；次级(2)前端的永磁体(21)和后端的永磁体(21)宽度小于次级(2)中间的永磁体(21)宽度，次级(2)有效长度大于初级铁心(12)长度，且小于初级铁心(12)长度的2倍。
2.根据权利要求1所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于沿电机运动方向的永磁体(21)的列数M为1时，次级基板(22)沿宽度方向开有与永磁体(21)形状相同是通孔，永磁体(21)嵌放在通孔中。
3.根据权利要求1所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于沿电机运动方向的永磁体(21)的列数M为偶数时，偶数列永磁体(21)相对于次级基板(22)沿电机运动方向的中心线对称设置，次级基板(22)沿宽度方向开有与永磁体(21)形状相同是通孔，永磁体(21)嵌放在通孔中。
4.根据权利要求1所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于沿电机运动方向的永磁体(21)的列数M为偶数时，偶数列永磁体(21)相对于次级基板(22)沿电机运动方向的中心线对称设置，次级基板(22)气隙侧的表面上分别开有与永磁体(21)形状相同是凹槽，永磁体(21)嵌放在凹槽中。
5.根据权利要求2、3或4所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于初级铁心(12)两端齿的齿宽与中间齿的齿宽不同，初级铁心(12)两端齿的齿高小于中间齿的齿高，初级铁心(12)长度Lp满足如下关系：Lp＝iτp+kτp，其中，i为自然数，k＝0.3～0.5，其中τp为极距。
6.根据权利要求5所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于两个初级铁心(12)的位置沿运动方向错开长度δ满足条件：0≤δ≤(1/6)τp。
7.根据权利要求6所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于所述的电机的相数为三相，电机的初级铁心(12)的齿距τt与次级(2)的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中n为自然数。
8.根据权利要求1、2、3、46或7所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于次级基板(22)采用非磁性的导电金属或非金属材料。
9.根据权利要求8所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于沿电机永磁体(21)的表面有一层金属镀层。
10.根据权利要求9所述的双电枢结构高动态直线永磁同步电机，其特征在于次级(2)前端的永磁体(21)和后端的永磁体(21)宽度小于次级(2)中间的永磁体(21)宽度的2/3。
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