[发明专利]具有推力波动补偿的直线电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机的初级部件，该初级部件由至少一个叠片铁芯 构成，且在叠片铁芯的一个或两个端面上各自具备至少一个用于减少推力波 动的元件。此外，本发明还涉及一种带有上述类型的初级部件的直线电动机。

背景技术

直线电动机具有初级部件和次级部件。次级部件特定而言置于初级部件 的对面。初级部件设计用于激励电流。次级部件具有(例如)永磁体或可通 电的绕组。无论初级部件还是次级部件均具有用于产生磁场的有源磁构件。

永磁直线电动机具有与结构相关的力的波动现象，这会对平稳运行和动 力产生不利影响。

为了传导来自次级部件的励磁场和初级部件的主磁场的磁通，通常会在 电动机的有源部分——即具有绕组的有源部分(初级部件)——中使用齿状 叠片。励磁极与初级部件的齿状结构之间发生磁相互作用，导致产生寄生齿 槽力，又称无源推力波动。其结果是加工过程中出现颤振、运行不稳定等现 象及跟踪误差。此外，由于磁通量回路的缺乏，初级部件的端面上起始线圈 和末端线圈内的感应电压——即电动势(EMK)——通常会小于中间线圈内 的感应电压。其结果是，电动机的感应电压无法构成对称体系，而且除了力 的损失外，还会产生额外的与电流相关的推力波动，这种推力波动又称有源 推力波动。

发明内容

本发明的目的是开发一种能在减小齿槽力的同时平衡电动势的直线电 动机。

这个目的通过权利要求1和8的特征而达成。有利的改进方案可从从属 权利要求中获得。

与旋转电机不同的是，直线电动机具有固有的末端区域，电动机的电磁 部分终止于这个末端区域。举例而言，如果将直线电动机设计成短定子结构， 初级部件就具有两个末端区域，而这两个末端区域处于次级部件的影响范围 内。初级部件的末端与次级部件相互作用，这对有源推力波动和无源推力波 动产生重要影响。

根据本发明，所述直线电动机具有初级部件和次级部件，其中，初级部 件和次级部件通过气隙彼此间隔布置。次级部件具有一组由永磁体构成的磁 极。初级部件包括一个以上的叠片铁芯，其中，所述叠片铁芯由多个叠片构 成。初级部件具有多个槽和齿，其中，这些槽用于容纳初级部件的绕组或线 圈。例如，所述绕组可用作三相电网或三相交流电的三相绕组。

直线电动机的初级部件中特定而言建构有分数槽绕组和绕齿线圈，其 中，初级部件的槽距与次级部件的极距不相等。例如，槽距与极距之比(槽 距/极距)＝8/12、10/12、11/12、13/12、14/12、16/12。

电动机或叠片铁芯的一个或两个端面上布置有至少一个用于减少推力 波动的元件，该元件设计为有源涡流阻尼元件，且在所有情况下均位于初级 部件的最后一个槽或最后一个绕线齿上或旁边。

所述元件(下称“阻尼元件”)导电(κ_el＞0)，且具有低磁导率，即μ_r≌ 1。

电导率κ_el是表示物质导电能力的物理量。电导率κ_el与比电阻ρ之间存 在关联，其中，电导率是比电阻的倒数(κ_el＝1/ρ)。

根据导电率可将物质划分成以下几种：

-导体(特定而言包括全部金属，κ_el＞0)，

-绝缘体或非导体(大部分非金属，κ_el≌0)，

-半导体(例如硅、锗)，其中，电导率处于导体和非导体之间的范围 内，以及

-超导体，在低于与材料相关的转变温度的情况下，超导体的电导率 为准“无穷大”。

磁导率μ确定的是物质传导磁场的能力，也可表示为磁通密度B与磁场 强度H之比(μ＝B/H)，其中，μ等于物质的磁常数μ₀与相对磁导率μ_r的乘 积(μ＝μ₀μ_r)。渗透系数μ_r通常又称为相对磁导率(relative )。

根据相对磁导率μ_r可将物质划分成以下几种：

-铁磁性物质(例如铁、钴、镍，μ_r＞＞1)，可显著增强磁场；

-顺磁性物质(例如铝、空气，μ_r≌1)，对磁场具有极小的增强作用； 以及