[发明专利]一种不对称双边型双永磁混合励磁开关磁链直线电机

说明书

本发明公开了一种不对称双边型双永磁混合励磁开关磁链直线电机，包括长定子和短动子；短动子包括初级I和初级II两部分，初级I包括U型电枢铁芯、永磁体I以及电枢绕组，初级II包括励磁铁芯、励磁绕组和永磁体II。本发明电机把短动子分为两部分，一侧为初级I，另一侧为初级II，但两者又相互独立，分别处于长定子的不同侧，既实现了磁通切换式结构的优点，也有效避免了励磁绕组与电枢绕组以及永磁体在电路和磁路上相互竞争的缺点。本发明通过采用双边永磁结构，不仅可以提高电机的推力密度，而且能够通过改变励磁绕组的电流改变气隙磁场，实现混合励磁，从而保证弱磁恒功率运行范围的提升以及过载能力的增加。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种不对称双边型双永磁混合励磁开关磁链直线电机。

背景技术

直线电机可以将电能直接转换成机械能，且不需要中间的传动机构，从而可以提高整个传动系统的效率，同时由于不受旋转电机中离心力的影响，理论上速度也可以不受限制，便于高速运行。近年来直线直接驱动领域的研究热点是永磁同步直线电机，其具有高推力密度、高效率、高速度响应等优点，广泛应用于数控机床、半导体加工、垂直运输系统、高速地面运输系统等高性能领域，但是其推广应用的瓶颈在于成本太高，因为不管是采用长初级短次级，还是长次级短初级的结构，整体成本都很高。

而开关磁链永磁直线电机可以使永磁体放置在电枢侧形成短动子，而长定子仅为凸极式的铁芯结构，兼具永磁同步直线电机与开关磁阻直线电机的优点，从而使成本大大降低，因此近年来得到了越来越多的关注。但是传统永磁开关磁链直线电机磁场难以调节，不利于电机的高速运行；混合励磁电机由于能够方便的调节磁场的大小，从而可以提高电机的过载能力以及弱磁恒功率运行范围。

发明内容

鉴于上述，本发明把混合励磁电机与直线开关磁链电机相结合，提供了一种采用混合励磁结构的不对称双边型双永磁开关磁链直线同步电机，兼具混合励磁电机与永磁开关磁链直线电机的优点，推力密度高、运行速度高、成本低、结构简单、适用范围广泛，且磁场调节容易。

一种不对称双边型双永磁混合励磁开关磁链直线电机，包括长定子和短动子；所述长定子由多个调磁铁块呈直线型排列构成，所述短动子为双边不对称结构，包括固定于移动平台上且分别位于长定子两侧的初级I和初级II，且两者均包含有永磁体；所述初级I为齿状结构，所述初级II为凸极式结构，初级I的齿部和初级II的凸极均对应朝向长定子侧且与长定子保有一定的气隙大小；

所述初级I包括U型电枢铁芯、永磁体I以及电枢绕组，所述永磁体I设置于相邻两个U型电枢铁芯之间且与U型电枢铁芯的侧壁共同形成电枢齿，所述电枢绕组套设于该电枢齿上；所述初级II包括励磁铁芯、励磁绕组和永磁体II，所述励磁绕组套设于励磁铁芯的凸极上从而形成励磁磁极，所述永磁体II嵌设于励磁铁芯的凸极上。

进一步地，所述永磁体I的充磁方向与短动子的运动方向保持一致，且相邻永磁体I的充磁方向相反；所述永磁体II的充磁方向与短动子的运动方向垂直，且相邻永磁体II的充磁方向相反；相邻两个永磁体II及其中间对应电枢齿上的永磁体I，三者组合而成的充磁方向为顺时针或逆时针方向，以确保电枢永磁磁链为永磁体I和永磁体II共同叠加。

进一步地，本发明电机可通过改变流经励磁绕组上的励磁电流极性和大小，实现增磁或去磁，从而可以方便地调节磁场的大小；初级II采用内嵌式永磁体结构，励磁绕组产生的磁场不会穿过永磁体II，从而可以避免励磁磁场对初级II永磁体产生的不可逆退磁，同时也增大了磁场调节范围。

进一步地，所述初级I与初级II上的永磁体个数相同，且初级II的励磁磁极正对着初级I的电枢槽。

进一步地，所述初级I或初级II上每侧的永磁体个数与调磁铁块个数相差1～2个。

进一步地，所述长定子采用分离结构，即采用相邻两个调磁铁块之间注入非导磁材料填充的连接方式或通过长螺栓固定的连接方式。