[实用新型]模块化互补型双凸极永磁直线电机及由其构成的电机模组

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是永磁直线电机，具体涉及的是模块化互补型双凸极永磁直线电机及由其构成的电机模组，属于电机制造技术领域。

背景技术

随着工业的发展，直线电机得到广泛的应用。采用直线电机驱动可以省去传统的旋转电机，把旋转运动转换为直线运动的机械齿轮。可以降低成本，较小噪声，降低系统体积，减低维护成本。特别在轨道交通应用中，采用旋转电机驱动时，其驱动力是通过车轮和铁轨之间的黏着力产生，速度过高及减速时会出现轮轨滑动等问题。因此，采用直线电机代替旋转电机这一技术手段，可以克服旋转电机在此应用场合中的上述缺点，提高整个系统的效率。

我国是稀土永磁大国，随着电力电子和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到迅速的发展。此类电机具有高效率、高功率密度等优点。其相应的直线结构也被广泛研究。传统的永磁直线同步电机兼有永磁电机和直线电机的双重优点。与直线感应电机相比，永磁直线同步电机的推力密度高、体积小、重量轻，且具有发电制动功能。然而，由于传统的永磁电机的永磁体和电枢绕组分别安装在初级和次级，而永磁体和电枢的成本都较高，在如轨道交通等长次级应用场合中无疑导致系统成本增加。

目前，国际上研究比较热点的永磁电机(DSPM电机)具有较高的功率密度，其永磁体和电枢绕组均放置在定子上，转子无绕组、无电刷、无永磁体，仅为导磁铁心材料，具有功率密度高，结构简单，易于散热，高可靠性等优点。对其直线结构而言，可以把旋转结构的定子作为初级动子，由永磁体和绕组组成，而旋转结构的动子作为次级长定子，仅由导磁性材料组成，因此，此结构电机在长定子应用场合可以大大降低系统成本。然而，传统的直线电机需要增加辅助齿和永磁体来平衡端部相绕组的磁路，同时具有反电势波形非对称，定位力大的缺点，导致电机具有较大的推力波动。因此影响该结构直线电机的动态性能。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种反电势波形对称且定位力小的模块化互补型双凸极永磁直线电机及由其构成的电机模组，使得电机具有较小的推力波动、永磁体利用率高和系统容错性能高等优点。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型的双凸极永磁直线电机包括初级和次级，初级和次级均为凸极结构，且两者之间具有气隙，初级包括动子模块，动子模块包括第一模块和第二模块，且两者之间设有第一非导磁材料；第一模块及第二模块均包括两个凸极导磁材料和设置在两凸极导磁材料之间的永磁体，凸极导磁材料设有m个初级齿，初级齿上设有集中电枢绕组；第一模块和第二模块的相对位移为λ₂＝(k±0.5)τ_s，相邻两凸极导磁材料之间的相对位移为λ₁＝m*τ_m，初级极距和次级极距之比为τ_m/τ_s＝(m±1)/m，其中，τ_m为初级极距，τ_s为次级极距，m为电机的相数，k为正整数。

上述第一模块及第二模块中同相的集中电枢绕组分别相互串联在一起组成第一模块集中绕组及第二模块集中绕组，第一模块集中绕组与第二模块集中绕组相互串联组成集中绕组。即两模块中同相的集中电枢绕组串联组成一相。

上述初级齿及次级均为直槽或斜槽结构。为直槽时可以得到较对称的梯形波，斜槽时可以得到正弦波。

上述次级仅为导磁材料。导磁材料价格便宜，使得本实用新型特别适用于如轨道交通、高层楼房电梯等长定子应用场合，可以大大降低系统的成本。

上述相邻两个永磁体采用交替平行充磁。

初级两模块相对位移的互补性，保证了两部分定位力波形有180°相位差，且变化趋势相反，因此两部分合成的定位力被大大削弱甚至抵消。

上述模块化互补型双凸极永磁直线电机是单边平板结构、双边平板结构或圆筒型结构。

上述模块化互补型双凸极永磁直线电机可以运行在电动机或发电机状态。

本实用新型由双凸极永磁直线电机构成的电机模组，包括n个动子模块，且相邻两动子模块之间设有第二非导磁材料，n为正整数。

上述n个动子模块中同相的集中绕组相互串联组成一个电机或并联单独控制。从而增加了系统的容错能力。