[发明专利]推力波动主动补偿型直线永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种推力波动主动补偿型直线永磁同步电机，属于电机技术领域。

背景技术

推力波动是直线电机振动与噪音产生的原因，特别是在电机低速运行时，推力波动可 能引起共振，从而恶化电机伺服运行特性，例如定位精度。

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，由于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 匹配而引起的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8所示，在初级铁心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。对于引 起推力波动的端部定位力F_end，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。对于引起推力波动的齿槽定位力F_slot，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 等方法使其减小。

上述方法只能在一定程度上抑制电机的推力波动。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，同时还可能增加电机加工成本及降低电机有效推 力。

发明内容

本发明是为了解决目前减小直线电机的推力波动的方法只能在一定程度上抑制电机 的推力波动，同时又会降低电机有效推力的问题，提供一种推力波动主动补偿型直线永磁 同步电机。

本发明的第一种技术方案：

一种推力波动主动补偿型直线永磁同步电机，它包括初级和次级，所述初级与次级之 间为气隙，初级包括电枢铁心和电枢绕组，所述电枢绕组为表贴结构，

所述初级还包括推力波动补偿单元，该推力波动补偿单元由补偿铁心、补偿绕组和补 偿控制器组成，

补偿铁心为齿槽结构，补偿铁心与电枢铁心固定连接，补偿铁心的所有补偿齿上缠绕 有补偿绕组，补偿绕组的引出线连接补偿控制器的电流输出端；

补偿绕组为集中绕组，其线圈的节距为1。

本发明的第二种技术方案：

一种推力波动主动补偿型直线永磁同步电机，它包括初级和次级，所述初级与次级之 间为气隙，初级包括电枢铁心和电枢绕组，所述初级为齿槽结构，电枢绕组嵌放在电枢铁 心的槽中，

所述初级还包括推力波动补偿单元，该推力波动补偿单元由补偿铁心、补偿绕组和补 偿控制器组成，

补偿铁心为齿槽结构，补偿铁心与电枢铁心固定连接，补偿铁心的所有补偿齿上缠绕 有补偿绕组，补偿绕组的引出线连接补偿控制器的电流输出端；

补偿绕组为集中绕组，其线圈的节距为1。

本发明的第三种技术方案：

一种推力波动主动补偿型直线永磁同步电机，它包括初级和次级，所述初级与次级之 间为气隙，初级包括电枢铁心和电枢绕组，所述电枢绕组为表贴结构，

所述初级还包括推力波动补偿单元，该推力波动补偿单元由补偿铁心和补偿绕组组 成，

补偿铁心为齿槽结构，补偿铁心与电枢铁心固定连接，补偿铁心的所有补偿齿上缠绕 有补偿绕组，补偿绕组与相邻电枢铁心齿上的电枢绕组串联连接；

补偿绕组为集中绕组，其线圈的节距为1。

本发明的第四种技术方案：

一种推力波动主动补偿型直线永磁同步电机，它包括初级和次级，所述初级与次级之 间为气隙，初级包括电枢铁心和电枢绕组，所述初级为齿槽结构，电枢绕组嵌放在电枢铁 心的槽中，