[发明专利]一种减小定位力的定子永磁型游标电机结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机制造技术和初级永磁型电机定位力技术，特别是定子永磁型游标电机结构。

背景技术

游标电机具有低速大转矩的特点，因此在很多场合如轨道交通、船舶推进、食品加工和电动汽车等领域具有较好的应用情景。目前，对永磁游标电机研究较多的是转子永磁型电机，而永磁体置于转子上，在电机运行的过程中，就会产生散热困难，且过高温升会导致永磁体永久性失磁，从而使得电机运行故障。定子永磁型电机将永磁体和电枢绕组均置于定子上，转子无绕组也无永磁体，结构简单，通过定子外壳腔体水冷能有效的降低绕组和永磁体的温升，提高电机功率密度。

中国专利申请号为201210539414.2、名称为“一种聚磁式定子永磁型游标电机”中，将永磁体置于定子上，电机采用双凸极结构，聚磁模块的聚磁效应使得气隙中气隙磁密增加的同时，定位力的问题变得愈发严重，过大的定位力不仅会给电机启动带来困难，而且会引起电机运行过程中存在较大的转矩脉动，从而限制了其在各领域的应用。因此，采用有效的办法减小聚磁式定子永磁型游标电机的定位力成为本领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有聚磁式定子永磁型游标电机中定位力较大的问题，提出了一种能减小定位力的定子永磁型游标电机结构，保证定位力有效减小的同时，电机的空载反电动势、推力输出等性能不变。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：本发明包含初级和次级初级和次级之间具有气隙，次级由铁芯开槽形成梯形槽构成，初级上开槽形成齿槽结构，初级上相邻两个齿之间是槽，槽内放置绕组，在初级的每个齿的齿端沿电机运动方向设有多个虚槽和多个虚齿，虚齿的个数N₁与虚槽的个数N₂是                                                ，N₂为大于1的奇数；在正中间的虚槽中嵌有第四永磁体，其余的虚槽内嵌有聚磁模块；第四永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙；聚磁模块由三块永磁体依次紧密贴合构成，其中的中间一块永磁体充磁方向和电机运动方向相垂直且朝向气隙，两侧的两块永磁体相对充磁且充磁方向和电机运动方向相同。

本发明具有以下优点：

1、传统的针对永磁电机定位力减小的方法，包括定子斜槽、转子斜极、定子槽口宽度不均等都会对电机的性能产生一定程度影响，而且增加制造工艺的复杂度和成本。而本发明提出的解决方案为在中间虚齿内用永磁体代替聚磁模块，通过永磁体与聚磁模块的相互配合，能够在减小定位力的同时保证电机的空载反电动势、推力输出、永磁体用量等性能指标不受影响，使得电机总的永磁体的用量不会增加，因而不会增加电机制造成本，而且不需要对电机初级齿端做任何改变，因而工程上非常容易实施。

2、虚槽和虚齿的宽度均未变化，因而对电机的空载反电动势及输出等性能不会造成较大影响。本发明既减小了定位力，又保留了功率密度大、容易冷却、适合高速运行的特点。用其组成的伺服驱动系统在运行时的转矩脉动问题可以得到有效控制。

3、本发明中的次级采用梯形齿的优点在于能够减小漏磁，有效地提高气隙磁密，从而提高电机的功率密度跟效率。

4、本发明的电机结构不但可以用作直线电机，对旋转电机也同样可以适用。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

附图说明

图1为本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构主视图；

图2为图1中次级结构局部放大示意图；

图3为图1中初级一个齿的结构放大示意图；

图4为图3中单个聚磁模块结构放大示意图；

图5为传统三相聚磁式初级永磁型游标直线电机和本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的定位力对比示意图；

图6为传统三相聚磁式初级永磁型游标直线电机和本发明所述减小定位力的定子永磁型游标电机结构的反电势对比图；

图中：1.初级；2.次级；11.齿端；12.虚槽；13.虚齿；14.槽；21.齿；22.轭部；31、32、33、34.永磁体；300.聚磁模块。

具体实施方式