[发明专利]一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构

说明书

本发明公开了一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构，包括永磁体、导磁铁芯齿、直流励磁绕组和导磁铁芯背轭。对于单边平板型结构，导磁铁芯背轭表面上设置交替排列的单极性永磁体和铁芯齿。永磁体与铁芯齿之间存在空槽，直流励磁绕组绕制在铁芯齿上置于槽中，形成混合励磁磁极结构。将两组单边平板型结构设置在导磁铁芯背轭上下表面构成双边平板型结构，同组的永磁体极性相同。上下表面两组永磁体‑铁芯齿阵列，永磁体充磁方向不同，相对位置不同，构成的磁路结构不同。本发明新型混合励磁磁极结构，永磁体用量比传统永磁同步直线电机磁极结构减少一半，但是推力可以达到其90%以上，有效地解决了永磁同步电机永磁体用量大带来成本高的问题。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构，属于混合励磁永磁电机技术领域。

背景技术

直线电机传动技术的特点是省去中间复杂传动结构，永磁电机的特点是功率密度高、体积小和质量轻，永磁同步直线电机兼具二者的优点，其应用领域逐渐扩大。但是在长次级永磁直线电机中，永磁体用量大使得电机的成本增加，因此需要改进其磁极结构，提高永磁体的利用率和增大电机的推力密度。并且永磁电机存在气隙磁场难以调节的缺点，在一定程度上限制了永磁电机的广泛应用，研究和解决永磁电机磁场调节问题，对于永磁电机性能的提高和广泛推广具有重要意义。

混合励磁永磁电机结合了电励磁电机调磁方便以及永磁电机高功率密度和高效率等优点，成为电机领域中的一个研究热点，大量研究围绕其开展，并取得许多研究成果，提出了许多混合励磁永磁电机方案。混合励磁永磁电机根据永磁磁势和电励磁磁势构成的磁路分为三类：串联磁路、并联磁路和混联磁路。串联磁路混合励磁永磁电机，其永磁磁势和电励磁磁势在磁路上呈串联关系。并联磁路混合励磁永磁电机，其永磁磁势和电励磁磁势在磁路上呈并联关系。并联磁路结构便于实现电机的增磁和弱磁运行。混联磁路混合励磁永磁电机的永磁磁势和电励磁磁势在磁路上既有串联关系又有并联关系。常见的混合励磁直线电机的结构有互补型磁通切换混合励磁直线电机、混合励磁型双凸极结构直线电机、使用Halbach永磁体的混合励磁式直线同步电机、轭部双绕组混合励磁永磁直线发电机和切向充磁的磁通反向混合励磁直线电机等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构，解决了现有永磁同步直线电机推力密度低、永磁体用量大成本高和气隙磁场难以调节的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构，所述混合励磁磁极结构为单边平板型结构，包括单极性永磁体、导磁铁芯齿、直流励磁绕组以及导磁铁芯背轭；所述导磁铁芯背轭的其中一个表面上设置有单极性永磁体和导磁铁芯齿，并且单极性永磁体和导磁铁芯齿交替排列，相邻单极性永磁体和导磁铁芯齿之间有空槽，直流励磁绕组绕制在导磁铁芯齿上并置于空槽内，形成混合励磁磁极结构；相邻单极性永磁体和导磁铁芯齿之间的距离为τ，两者按照周期2τ形成阵列，τ为极距，空槽的宽度为t，0≤t≤0.4τ。

一种永磁同步直线电机的新型混合励磁磁极结构，所述混合励磁磁极结构为双边平板型结构，包括单极性永磁体、导磁铁芯齿、直流励磁绕组和导磁铁芯背轭；所述导磁铁芯背轭的上下两个表面上均设置有单极性永磁体和导磁铁芯齿，并且每个表面上单极性永磁体和导磁铁芯齿交替排列，相邻单极性永磁体和导磁铁芯齿之间有空槽，直流励磁绕组绕制在导磁铁芯齿上并置于空槽内，形成混合励磁磁极结构；位于同一表面上的单极性永磁体的极性相同，同一表面上相邻单极性永磁体和导磁铁芯齿之间的距离为τ，两者按照周期2τ形成阵列，τ为极距，空槽的宽度为t，0≤t≤0.4τ。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁铁芯背轭上下两个表面的单极性永磁体充磁方向相同，相对位置相同，构成串联磁路。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁铁芯背轭上下两个表面的单极性永磁体充磁方向相反，相对位置相差180°电角度，构成串联磁路。