[发明专利]一种两段式无槽圆筒型永磁直线电机

说明书

本发明公开一种两段式无槽圆筒型永磁直线电机，第一段初级组件包括第一段初级铁芯和第一段电枢绕组，第二段初级组件包括第二段初级铁芯和第二段电枢绕组，第一段、第二段初级组件均采用无槽结构，第一段、第二段电枢绕组分别固定在第一段、第二段初级铁芯中；次级组件由次级铁芯和永磁体构成；第一段、第二段初级组件和次级组件之间均存在气隙，两段初级组件之间设置有隔磁桥，第一段初级铁芯和隔磁桥长度和为(K+α)*τ，K为正整数，τ为电机的极距，α为隔磁桥宽度系数，且0＜α≤0.5；第二段电枢绕组的始端和末端据不同的α值，采用不同宽度的绕组线圈，绕组相位也需根据α的取值进行调整。此种电机结构有利于减小边端效应引起的定位力和推力波动。

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种两段式模块化无槽圆筒型永磁直线电机。

背景技术

基于直线电机的直接传动技术，省去了中间复杂传动机构，已在机床、电梯等直线运动场合应用，而且其应用领域正逐渐扩大到生产及生活的各领域。永磁同步直线电机具有结构简单可靠，推力及推力密度高的优点，因此在各种高精度直线运动控制场合具有广泛的应用前景。不同于旋转电机，直线电机的铁心存在端部，端部效应导致磁场谐波分量增大，引起定位力和推力波动增大，因此，减小永磁同步直线电机的定位力和推力波动成为此类电机研究及应用中必须解决的问题。

已有的模块化直线电机结构中，初级通常通过隔磁桥，或者不同的槽宽等设计，使初级被分成三段或者多段结构。当分段较多时，一方面使电机的结构比较离散，另一方面隔磁桥占用的空间大，使得电机的有效体积增大，不利于推力密度的提高。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种两段式模块化无槽圆筒型永磁直线电机，其体积质量小，可提高推力密度，有利于减小边端效应引起的定位力和推力波动。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种两段式无槽圆筒型永磁直线电机，包括两段式初级组件和次级组件，第一段初级组件包括第一段初级铁芯和第一段电枢绕组，第二段初级组件包括第二段初级铁芯和第二段电枢绕组，第一段、第二段初级组件均采用无槽结构，第一段、第二段电枢绕组分别固定在第一段、第二段初级铁芯中；次级组件由次级铁芯和永磁体构成；第一段、第二段初级组件和次级组件之间均存在气隙，两段初级组件之间设置有隔磁桥，第一段初级铁芯和隔磁桥长度和为(K+α)*τ，K为正整数，τ为电机的极距，α为隔磁桥宽度系数，且0＜α≤0.5；第二段电枢绕组的始端和末端根据不同的α值，采用不同宽度的绕组线圈。

α的取值为1/3≤α≤0.5，第二段电枢绕组的始端和末端分别采用宽度(2/3-α)*τ和(α-1/3)*τ的线圈，匝数和宽度成正比，且第二段电枢绕组始端线圈的相位与第一段电枢绕组始端线圈的相位相差60°。

α的取值为0<α<1/3，第二段电枢绕组的始端和末端分别采用宽度(1/3-α)*τ和α*τ的半线圈，匝数和宽度成正比，且第二段电枢绕组始端半线圈的相位与第一段电枢绕组始端线圈的相位相同。

上述第一段、第二段初级铁芯均为筒型结构。

上述第一段电枢绕组为60°相带绕组线圈，按A-Z-B-X-C-Y顺序排列构成。

上述第一段初级组件和第二段初级组件的两端还设有端部附加齿。

上述第一段初级组件和第二段初级组件的长度分别为L₁和L₂，两者相差ΔL＝∣L₁-L₂∣，ΔL＝Mτ，M为整数。

采用上述方案后，本发明的优点是：

1、本发明的两段式无槽圆筒型永磁直线电机，两段初级组件上定位力基波及奇数次谐波含量可以相互抵消，从而大幅度降低定位力和推力波动。较之于传统三段式模块化结构，可以减小隔磁桥空间体积，从而利于提高推力密度。