[发明专利]一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组

说明书

技术领域

本发明涉及电机的制造技术领域，且特别是关于模块化双定子永磁直线电机。

背景技术

电机是传动系统的主要部件，根据不同的应用场合选择适合的电机类型对提高整个系统的性能和效率都非常重要。在直线驱动应用场合，传统的旋转电机需要一定中间转换装置将旋转运动转换为直线运动。这样带来了诸多问题，比如，系统体积庞大，重量增加，噪声高，维护成本增加，可靠性降低，而在轨道交通应用中若使用旋转电机驱动，车辆速度过高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类高速应用场合中的上述缺点，提高整个系统的效率。

中国是稀土大国，随着电力电子技术和磁性材料的发展，旋转永磁电机得到迅速的发展。此类电机具有效率高、功率密度高、控制简便等优点。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，永磁直线同步电机效率高，功率因数高，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，在如轨道交通等长定子应用场合中无疑导致系统成本增加。

目前，动子永磁型直线电机以双极性磁链的磁通切换永磁电机为代表，这类电机具有较高的功率密度，其永磁体和电枢绕组均放置在动子上，定子仅为导磁铁心材料，具有功率密度高，结构简单，易于散热，高可靠性等优点。现有动子永磁型直线电机多数为单定子结构，动子漏磁严重，削弱了电机出力能力。另外，为了适应极端的运行环境，动子永磁型直线电机的容错性也越来越受到重视，电机在运行时各相之间具有互感，因为互感的存在会使各相之间相互影响，十分不利于容错控制。提高电机的容错运行可以从电机本体和电机控制两个方面进行。同时，已有的永磁型直线电机无法对于不同的出力需要进行相应的调整，只能够采取相应的电机进行操作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组，具有结构简单，聚磁效果好，推力大，推力波动小，高效率和容错性强等优点，同时可以在实际应用中根据实际出力需要，很方便的安排模块个数。

本发明公开了一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组。模块化双定子永磁直线电机包括动子1和定子2，所述动子1和所述定子2之间具有气隙；所述定子2为凸极结构，其既无永磁体也无电枢绕组，仅为导磁材料构成；所述定子2为双定子，分别分布在所述动子1的上下两侧，两个所述定子2相互错开半个定子极距的位移；所述动子1采用模块化设计，包含2m个动子模块10，m为电机相数；所述动子模块10包括动子模块化铁芯3、永磁体4和电枢绕组5；所述动子模块化铁芯3由两个端部铁芯和居于两个端部铁芯之间的一个内部铁芯构成，在所述端部铁芯外端面的中间设置有凸出于端面的轭部，将所述端部铁芯隔成上下两个绕组槽；在所述内部铁芯上下两个面的中间对称开设有通过轭部隔开的绕组槽，在所述端部铁芯与内部铁芯之间分别设置所述永磁体4，所述永磁体4充磁方向平行于动子运动平面；所述电枢绕组5设置在所述内部铁芯和所述端部铁芯的绕组槽内，并且套住所述永磁体4；根据实际应用中的出力需求，确定所述动子1的动子模块10的数量并进行调整。

优选地，两个同相的所述动子模块10之间的相对位移为λ₁＝(n±1/2)τ_s，两个异相的所述动子模块10之间的相对位移为λ₂＝(j±1/m)τ_s，其中，τ_s为定子极距；n、j均为正整数。

优选地，套住同一个永磁体4的上、下层绕组属于同一相电枢绕组5且正负极性相同。

优选地，同一动子模块10中两个永磁体4充磁方向相反。

本优选地，所述永磁体4高度小于或等于铁芯3的高度。

优选地，所述模块化双定子永磁直线电机可以是电动机或发电机。

本发明中还提出一种由上述模块化双定子永磁直线电机构成的电机模组，包括k个所述模块化双定子永磁直线电机，k为正整数。

优选地，k个所述模块化双定子永磁直线电机串联构成一个整体或分开单独控制。