[发明专利]一种横向磁通磁场调制式直线电机

说明书

本发明公开了一种横向磁通磁场调制式直线电机，包括：初级和次级；两个次级呈“C”型形状、镜像设置，“C”型形状的内侧三面等距分布着次级槽和次级齿，初、次级间存在三面气隙；初级包括两个相同的初级铁心和连接两个初级铁心的连接梁，初级铁心的上面、下面以及和连接梁反向的面均设有等距分布的相同的凸极齿；凸极齿靠近气隙端开有等距的虚齿；凸极齿上绕有电枢绕组；相邻电枢绕组首尾相连，且上面的凸极齿的电枢绕组绕制方向与下面的凸极齿的电枢绕组绕制方向相反，和连接梁反向的面上的凸极齿的电枢绕组绕制方向与下面的凸极齿的电枢绕组绕制方向相同，三个面上的凸极齿的电枢绕组相互串联形成一相绕组；凸极齿靠近气隙端设有永磁体。

技术领域

本发明涉及一种磁场调制式直线电机，尤其涉及一种横向磁通磁场调制式直线电机。

背景技术

直线直驱运动系统省去了复杂的机械转换装置，系统结构简单、运行可靠，响应速度快和控制精度高，在航空、航天等军事工业及民用工业领域有着广泛的需求和应用。而作为直线直驱运动系统中的核心部件，直线电机一直以来都是直线直驱运动系统的首选电驱动方案，也是解决上述问题的有效手段。基于磁场调制式的直线电机以其结构紧凑、高功率密度和高效率等优点得到了迅速发展，但是其相与相之间磁场存在耦合，容错性能降低，为此提出一种横向磁通磁场调制式直线电机，一方面其电枢绕组与定子齿槽在空间上互相垂直，实现了电负荷与磁负荷的解耦，可以在一定范围内通过提高磁能变化率来提高出力；另一方面各相之间相互解耦，便于独立控制，且易于设计成多相结构，在多相运行时即使缺少一相也能正常工作，容错性能好，提高了电机的可靠性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明针对磁场调制式电机研究现状结合横向磁通电机提出一种横向磁通磁场调制式直线电机，其包括：初级和次级；其中，两个所述次级由硅钢片叠制而成，呈“C”型形状、镜像设置，“C”型形状的内侧三面等距分布着次级槽和次级齿，所述初级与所述次级之间存在三面气隙；所述初级包括两个相同的初级铁心以及连接两个初级铁心的连接梁，所述初级铁心的上面、下面以及和连接梁反向的面均设有等距分布的、相同的凸极齿，且三个面上的所述凸极齿的排列方式相同；凸极齿靠近气隙端开有等距的虚齿，所述虚齿的齿宽与两个虚齿之间的槽宽相等，永磁体嵌在虚槽内，且同一凸极齿上相邻虚槽内的永磁体充磁方式相同；凸极齿上绕有电枢绕组；三相初级上分别绕有三相电枢绕组；其中，相邻的电枢绕组首尾相连，且上面的凸极齿的电枢绕组绕制方向与下面的凸极齿的电枢绕组绕制方向相反，和连接梁反向的面上的凸极齿的电枢绕组绕制方向与下面的凸极齿的电枢绕组绕制方向相同，三个面上的凸极齿的电枢绕组相互串联形成一相绕组；同一个初级上的电枢绕组构成一相，三个初级上的电枢绕组构成三相电机，三相通互差120°的电流。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，次级齿靠近气隙侧的齿宽与靠近槽部的齿宽比设置在0.5～0.8之间，次级齿靠近气隙侧的齿宽与相邻次级齿的齿距比设置在0.3～0.6之间。

进一步地，电机内的磁场磁力线从初级凸极上的永磁体N极出发经过凸极齿汇合，上下凸极铁心内的磁力线聚合后经过中间凸极铁心，进入中间凸极上的永磁体S极，穿过中间气隙、次级、上、下气隙回到起始凸极上的永磁体S极，形成两个主磁通回路A和B，其磁力线所在平面与电机运动方向相垂直，电机主磁场为横向磁场。

可选地，所述永磁体充磁方式为纵向—法向—纵向充磁。

可选地，所述永磁体充磁方式为halbach充磁。

优选地，所述凸极齿的宽度大于等于所述凸极齿间的槽距。

优选地，所述凸极齿的高度小于所述初级铁心的高度。

优选地，所述初级铁心三面与“C”型形状的次级三面有等距离气隙。

优选地，所述连接梁为不导磁材料。

优选地，所述永磁体采用钕铁硼材质的材料。