[发明专利]低推力波动直线永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明是关于低推力波动直线永磁同步电机，属于电机领域。

背景技术

推力波动是直线电机振动与噪音产生的原因，特别是在低速运行时，还可能引起共振，从而恶化其伺服运行特性。

直线电机推力波动的产生有多种成因，其中包括由于端部效应和齿槽效应引起的推力波动，直线电机制造精度对直线电机推力输出的影响，以及相电流整流波形与线圈不匹配而引起直线电机的推力输出发生变化。

对于永磁直线电机，由于初级铁心纵向端部及定子永磁体的存在，即使在电机绕组在不通电的情况下，也存在着明显的纵向端部效应力，称为端部定位力F_end，它是引起推力特性波动的主要成分，如图12所示，在初级铁心2两个端部存在明显的端部效应。端部定位力F_end与初级铁心2几何尺寸和绕组结构、电机极距、永磁体极宽等诸多因素相关，是极距的周期函数，其幅值主要取决于极距与有效气隙的比值，与直线电机驱动电流无关。可以通过改变初级铁心的长度及端部形状，使得通过气隙进入绕组铁心的励磁磁通保持较好的一致性，从而使得端部定位力F_end降低。

永磁同步直线电机的初级铁心使用开槽硅钢叠片聚合磁路。导磁介质的不连续使电机的气隙磁场在空间上沿纵向分布不均匀，在不同的纵向位置上通过气隙进入电机初级铁心的磁通有所不同，从而产生齿槽定位力F_slot，并引起推力波动。F_slot与齿距密切相关，是齿距的周期函数，与直线电机驱动电流无关。理论上可以通过合理选择极槽配合、初级斜槽、次级永磁体斜极、优化永磁体宽度与齿槽形状等方法减小齿槽定位力F_slot。

上述每种方法都可在一定程度上显著地抑制推力波动。但是，即使同时采用上述方法，也不可能完全消除由于电机结构带来的推力波动，同时还可能增加加工成本及降低电机有效推力。

发明内容

为了解决现有的低推力直线电机存在的波动问题，本发明提出一种低推力波动直线永磁同步电机。

本发明所述的低推力波动直线永磁同步电机包括初级、次级和气隙，次级包括次级永磁体和磁轭，初级包括电枢铁心和电枢绕组，其特征在于，所述初级还包括两块初级永磁体；所述两块初级永磁体分别粘贴固定在电枢铁心的前后两端，每块初级永磁体所产生的磁场与其相对的次级永磁体阵列所产生的磁场相互作用，进而使初级的两端产生与运动方向平行的力，并且，位于两端的两块初级永磁体所产生的力的方向相对或者相背，并且相互抵消。

本发明所述的低推力波动直线永磁同步电机可以是圆筒形直线电机，还可以是平板形直线电机，所述平板形直线电机可以是单边结构或双边结构。

本发明通过在初级铁心端部附加永磁体，使初级永磁体产生的磁场与次级永磁体产生的磁场相互作用，达到电机前后端部作用力相互抵消的目的，从而消除了端部定位力，同时，还可以减小初级端部磁场与中间磁场的不平衡，减小了初级两端绕组产生的电动势与中间绕组产生的电动势的差，从而减小了电磁力波动。

附图说明

图1是具体实施方式二所述的一种单边平板结构的低推力波动直线永磁同步电机的结构示意图。图2是具体实施方式二所述的一种圆筒形结构的低推力波动直线永磁同步电机的轴向剖面图。图3是图2的侧视图。图4具体实施方式九所述的一种单边平板结构的低推力波动直线永磁同步电机的结构示意图。图5具体实施方式九所述的一种双边平板结构的低推力波动直线永磁同步电机的结构示意图。图6是具体实施方式九所述的一种圆筒形结构的的低推力波动直线永磁同步电机的结构示意图。图7是具体实施方式十所述的一种单边平板结构的低推力波动直线永磁同步电机的结构示意图。图8是具体实施方式五所述的一种单边结构的平板直线电机的的结构示意图。图9是具体实施方式四所述的一种单边平板结构的直线电机的结构示意图。图10是具体实施方式六所述的一种单边结构的电枢绕组粘贴固定在电枢铁心面向气隙侧的结构。图11是具体实施方式六所述的一种双边结构的电枢绕组粘贴固定在电枢铁心面向气隙侧的结构。图12是低推力直线永磁同步电机工作时的端部定位力F_end和齿槽定位力F_slot的方向示意图。

具体实施方式