[发明专利]一种双边式永磁游标直线电机

说明书

本发明公开了一种双边式永磁游标直线电机，它包括双边的长初级（1）和置于长初级两边之间的短次级（2），长初级（1）为齿槽结构的导磁体，由初级铁芯和初级凸极（11）构成，长初级两边为轴对称结构；短次级（2）的次级铁芯上开有次级齿（22），次级槽采用半闭口结构，三相电枢绕组（23）和直流励磁绕组（24）同时绕在次级齿（22）上，每个次级齿（22）表面开有一个槽口，形成12个次级调制极（21）；三相电枢绕组（23）极对数为2对，Halbach阵列永磁体（26）嵌在次级铁芯轭部（25）中间位置、极对数为10对。本发明的优点是，不在长初级上设置永磁体和绕组，降低了成本；且降低了推力波动。

技术领域

本发明属于电机领域，具体涉及一种双边式永磁游标直线电机。

背景技术

随着现代科学技术的发展，电磁发射作为一种新的发射技术在火炮发射、飞机助推及航天器助推系统中受到了广泛的关注。电磁发射与传统发射的不同主要在于其能量利用形式上。传统发射多使用化学能，而电磁发射主要是利用直线电机，将电能转化成电磁能再转化为动能，完成对物体的加速，具有质量体积小、推力密度高、控制精度高及效率高等优点。

大推力及稳定性一直是各种应用领域电机的主要研究方向，尤其是在电磁弹射系统中更为重要。“双边长初级磁通切换永磁直线电机推力波动分析及抑制”，黄磊等，电工技术学报第29卷第11期, 第11-19页，2014年11月记载了一种适用于电磁发射系统的双边长初级磁通切换永磁直线电机，该电机主要包括双边的长初级（定子）和置于长初级两边之间的短次级（动子），长初级固定于的基座之上，短次级与被发射对象连接，长次级为齿槽结构的导磁体，采用硅钢片叠压而成。该电机存在的不足是：采用长初级短次级结构，长初级布置永磁体和绕组，成本较高；同时，由于长初级磁通切换永磁直线电机的特殊结构，存在无法完全消除的推力波动问题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供了一种双边式永磁游标直线电机，它在长初级上不用设置永磁体和绕组，且能降低推力波动。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括双边的长初级和置于长初级两边之间的短次级，短次级与长初级两边之间均设有气隙，长初级为齿槽结构的导磁体，由初级铁芯和初级凸极构成，凸极数量为12，长初级两边为轴对称结构；短次级包含有次级铁芯、次级调制极、三相电枢绕组和直流励磁绕组，次级铁芯上开有次级齿，次级槽采用半闭口结构，三相电枢绕组和直流励磁绕组同时绕在次级齿上，每个次级齿表面开有一个槽口，形成12个次级调制极；三相电枢绕组极对数为2对，Halbach阵列永磁体嵌在次级铁芯轭部中间位置、极对数为10对。

“Halbach永磁伺服电机结构研究及优化设计”，包西平等，微特电机第42卷第5期，第20-26页，2014年记载了Halbach阵列永磁体。Halbach阵列永磁体材料为汝铁硼，相邻永磁体的充磁方向互相垂直，次级铁芯采用叠压形式以消除运动时产生的涡流损耗。

与背景技术的双边长初级磁通切换永磁直线电机相比，本发明的技术效果是：

本发明将永磁体和铜绕组放置在短次级上（不在长初级上），能节约二种材料的使用量，降低制造成本。采用Halbach阵列永磁体嵌入次级铁芯轭部，增大了本发明的转矩输出能力，能提高气隙磁密，降低电机运行时的转矩脉动，提高电机运行的平稳性。永磁体材料选用磁性能最强的汝铁硼永磁体以降低永磁体用量，进一步减轻次级的重量，改善系统的动态性能。本发明引入次级齿调制极，与初级凸极形成双凸极结构，增大了电机的转矩输出能力，同时也具有容错能力强、起动转矩大、调速范围广及运行速度高等优点，适用于不同的路况需求。次级槽中放置直流励磁绕组，调节气隙有效磁场的大小，实现电机不同的转矩性能要求，提高电机应用的灵活性。次级槽采用半闭口结构，可减小损耗及便于绕组固定、并进一步减小输出转矩波动。

所以本发明的优点是，不在长初级上设置永磁体和绕组，降低了成本；且减小了推力波动。

附图说明