[发明专利]双边错齿τ/2的低推力波动永磁同步直线电机

说明书

本发明公开一种双边错齿τ/2的低推力波动永磁同步直线电机，第一、第二初级组件均由电枢绕组和初级铁心组成，初级铁心具有齿槽结构，电枢绕组缠绕在齿上；第一、第二初级组件位于次级组件的两边，并分别与次级组件形成气隙；次级组件包括轭板和数个永磁体，每一对极下包括四块永磁体，第一、第二永磁体位于轭板的同一边，第三、第四永磁体位于轭板的同一边，且第一、第三永磁体位置相对，第二、第四永磁体位置相对，第一、第三永磁体的充磁方向相同，第二、第四永磁体的充磁方向相同，第一、第二永磁体的充磁方向相反；第一、第二初级组件在横向上错开位移为S＝τ/2，τ为电机的极距。此种结构可利于降低电机的推力波动，同时降低单边磁拉力及其波动。

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种双边错齿τ/2的低推力波动永磁同步直线电机。

背景技术

双初级永磁同步直线电机在加工工艺及精度保证的情况下，初级与次级之间形成的法向电磁吸力在中间部分上的作用基本可以相互抵消，使得电机内所产生的法向力可以分散到两边的轴承上，对于消除法向力对电机运行性能的影响可以有较强的保障。并且双边结构的电机在给定的体积内能够提供更大的推力，更适用于高推力密度的场合。但是，由于端部效应、齿槽效应和电枢反应的共同影响，使得此类电机存在推力波动大的缺点。

为抑制推力波动，一种有效的方法是采用双边错齿结构设计(如图15所示)，该电机上两个初级组件的结构完全一样，但是两个初级组件在横向上错开一定的距离S，因此初级组件二上的三相绕组顺序要相应改变，错开的距离可通过进行有限元仿真得到最优值。这种结构使电机具有类似斜槽的效果，能在一定程度上削弱推力波动。但是其缺点在于，使电机的平均推力下降，同时改变了原来次级组件承受来自上下两个初级组件的单边磁拉力正好完全抵消的特性，因此造成次级组件承受单边磁拉力及其波动增大，从而影响电机装配难度增加，并影响直线电机系统的控制精度。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种双边错齿τ/2的低推力波动永磁同步直线电机，其可利于降低电机的推力波动，同时降低单边磁拉力及其波动。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种双边错齿τ/2的低推力波动永磁同步直线电机，包括第一初级组件、第二初级组件和次级组件，第一、第二初级组件均由电枢绕组和初级铁心组成，初级铁心具有齿槽结构，电枢绕组缠绕在齿上；第一、第二初级组件位于次级组件的两边，并分别与次级组件形成气隙；次级组件包括轭板和数个永磁体，每一对极下包括四块永磁体，第一、第二永磁体位于轭板的同一边，第三、第四永磁体位于轭板的同一边，且第一、第三永磁体位置相对，第二、第四永磁体位置相对，第一、第三永磁体的充磁方向相同，第二、第四永磁体的充磁方向相同，第一、第二永磁体的充磁方向相反；第一初级组件和第二初级组件在横向上错开位移为S＝τ/2，τ为电机的极距。

每个齿槽所对应的电角度为α1，且α1满足条件：α1±120°＝kπ+90°，k为任意整数，则第一、第二初级组件错位τ/2后，保持第一初级组件上绕组的排列不变，先使第二初级组件上绕组向前移动一个槽，再使所得第一、第二初级组件下绕组三相绕组槽矢量星形图顺时针或逆时针旋转120°得到最终的下绕组排列。

每个齿槽所对应的电角度为α2，且α2满足条件：α2±60°＝kπ+90°，k为任意整数，则第一、第二初级组件错位τ/2后，保持第一初级组件上绕组的排列不变，先使第二初级组件上绕组向前移动一个槽，再使所得第一、第二初级组件下绕组三相绕组槽矢量星形图顺时针或逆时针旋转60°得到最终的下绕组排列。

每个齿槽所对应的电角度为α3，且α3满足条件：-30°＜(α3±120°-kπ-90°)＜30°，k为任意整数，则第一、第二初级组件错位τ/2后，保持第一初级组件上绕组的排列不变，先使第二初级组件上绕组向前移动一个槽，再使所得第一、第二初级组件下绕组三相绕组槽矢量星形图顺时针或逆时针旋转120°得到最终的下绕组排列。