[发明专利]移相移位的单元组合永磁同步直线电机

说明书

本发明提出了一种移相移位的单元组合永磁同步直线电机，属于直线电机技术领域。由第一单元电机、电机间隔、第二单元电机、动子、第一定子铁心、第二定子铁心、第一定子线圈、第二定子线圈构成。将传统直线电机拆分成两个单元电机，并进行移相移位，利用叠加原理，使两个单元电机分别产生的推力波动反向叠加削弱或消除，从而有效抑制了永磁直线电机的推力波动。相邻两个单元电机之间为空气或隔磁材料，有效消除了两个单元电机之间的磁场干扰。还能够采用多个单元电机串联组合，同时进行移相移位，可实现利用小推力电机合成大推力电机的效果。具有工艺简单、成本低廉、抑制推力波动的效果显著等优点，具有很强的理论意义和工程实用价值。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步直线电机，特别是一种移相移位的单元组合永磁同步直线电机。属于直线电机技术领域。

背景技术

直线电机在近几十年来发挥着越来越重要的作用，它优越于旋转电机的地方在于没有任何中间机构的电磁传动转换装置，而是一种直接将电能转换成机械运动的装置，因而得到了广泛的应用。永磁直线同步电机兼具永磁电机和直线电机的双重优点，其体积小、响应快、结构简单具有广阔的应用前景。然而由于直线电机的齿槽效应和端部效应，使得直线电机的推力波动较大，影响直线电机的性能，无法应用于一些精度要求较高的场合，因此，要采取措施来抑制直线电机的推力波动。

目前国内外学者针对永磁直线电机推力波动的抑制做了大量的工作，主要包括对电机进行削齿处理、改变电机边端齿宽度、采用半闭口槽、改变极弧系数、开辅助槽、以及从控制策略上抑制推力波动等，工艺复杂、成本较高，且抑制推力波动的效果也参次不齐，存在诸多的缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种移相移位的单元组合永磁同步直线电机，目的在于通过两个或多个单元电机串联，且同时将各个单元电机进行移相移位，来抑制永磁直线电机的推力波动。具有工艺简单、成本低廉、抑制推力波动的效果显著等优点，具有很强的理论意义和工程实用价值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括第一单元电机（1）、电机间隔（2）、第二单元电机（3）、动子（4）、第一定子铁心（5）、第二定子铁心（6）、第一定子线圈（7）、第二定子线圈（8）。第一单元电机（1）和第二单元电机（3）在物理结构上完全相同，共用同一个动子（4），电机间隔（2）位于第一单元电机（1）和第二单元电机（3）之间。

进一步地，将第一单元电机（1）和第二单元电机（3）的齿距记为t，极距记为T，n为从0开始的任意正整数，则电机间隔（2）的宽度为1/2t+nT。

假设直线电机每个磁极产生的齿槽力都是周期为齿距的正弦函数，则总的齿槽力即为所有同相位同幅值的正弦函数的叠加。因此若有两个电机产生的齿槽力幅值相等、相位相反，那么将两个正弦函数移位叠加，使波峰和波谷相互叠加，便可以实现抑制齿槽力的效果。齿槽力是以齿距为周期的函数，因此移位半个齿距，会使两个电机齿槽力的波峰和波谷叠加，产生推力抑制的效果，所以电机间隔长度为1/2t+ nT。

进一步地，第一定子线圈（7）和第二定子线圈（8）绕组排列方式相同，接入的电流相位差为t/T*180。

单元电机在移位后，两电机的初始角发生变化，在实际电机运行中，会导致两电机出力不均匀，因此两个单元电机在空间移位的同时，还要在时间上移位，时间上移动的角度取决于移位长度占极距的百分比，假设空间移位长度为t，电机的极距为T，则在空间移位的单元电机在时间上也要移动相位为t/T*180°，才能保证两单元电机初始工作角相同，同时达到抑制齿槽力的效果。

进一步地，所述的电机间隔（2）为空气或由隔磁材料制成。避免了第一单元电机（1）和第二单元电机（3）产生电磁干扰，保证了电机齿槽力叠加的效果。