[发明专利]一种次级无轭部的双边交替极永磁直线电机

说明书

本发明公开了一种次级无轭部的双边交替极永磁直线电机，包括双初级、次级和电枢绕组，双初级对称设置在次级的两侧边，每侧初级与次级之间均具有气隙；次级包括N2’个均匀间隔排列的次级铁心块；每侧初级均具有N1’个初级齿，每个初级齿的齿顶面均朝向次级，每个初级齿的齿顶面上均设置有n个永磁体槽，相邻两个永磁体槽之间的齿顶面形成为一个铁心凸极；每个永磁体槽内嵌套一块永磁体，其中，n=1，2，3，4或5；每个初级齿上的永磁体的充磁方向相同；N1个初级齿和N2个次级凸极构成电机基本单元，其中，N2=N1×n±i，其中i=1或2；N1’≥N1，N2’≥N2。本发明适合长距离应用场合，能进一步提高推力密度和永磁体利用率，并降低成本。

技术领域

本发明涉及电机设计技术领域，特别是一种次级无轭部的双边交替极永磁直线电机。

背景技术

近年来，直线电机已经在轨道交通和车间运输等多种场合得到了应用。与传统的旋转电机驱动方式相比，采用直线电机驱动省去了把旋转运动转换为直线运动的机械齿轮装置，从而可以降低驱动系统的体积、成本和机械噪声。

产品化的永磁电机中已经广泛采用稀土永磁材料，从而具有高功率密度、高效率和高功率因数等优点。同样的，稀土永磁材料也被广泛的应用于直线电机中。

因此，永磁直线电机兼具永磁电机和直线电机的优点。与直线感应电机相比，永磁直线电机的推力密度高、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、高层楼宇电梯、车间运输等长距离应用场合中，无疑导致系统的制造成本和维护成本大幅增加。另外，传统的永磁直线电机的动子上装有永磁体或装有电枢绕组，这必然会增加动子的重量，从而降低动态响应能力。（注：长级为定子，短级为动子）

初级表贴式永磁直线电机的永磁体和电枢绕组都在初级上，次级仅有导磁铁心。对于长距离应用场合，可以采用长次级（次级无永磁体和绕组），这就大大降低了成本。对于初级永磁直线电机，按照永磁体与初级铁芯的位置关系，可以分为内置式永磁和表贴式永磁。初级内置式永磁直线电机如专利201310566701.7所示。然而，其永磁体、初级铁芯和电枢绕组的空间相互制约，降低了永磁材料的利用率，如已发表在IEEE磁学汇刊的文章“Quantitative comparison of flux-switching permanent magnet motors withinterior permanent magnet motor for EV HEV and PHEV applications”所述。

而传统的初级表贴式永磁直线电机为单边型，使得动子承受不平衡磁拉力，这不仅影响轴承寿命，还会增大振动和噪声。而且，传统的初级表贴式永磁直线电机的初级齿面装有两块极性相反的永磁体，边缘漏磁较大（推力密度较低），使得永磁体利用率低。另外，由于次级轭部的存在，增加了系统的成本和重量，如图1所示。即使将其改为双边初级和次级无轭部的结构，如图7所示，仍然面临边缘漏磁较大（推力密度较低）和永磁体利用率低的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种次级无轭部的双边交替极永磁直线电机，该次级无轭部的双边交替极永磁直线电机适合长距离应用场合，能进一步提高推力密度和永磁体利用率，并降低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种次级无轭部的双边交替极永磁直线电机，包括双初级、次级和电枢绕组，双初级对称设置在次级的两侧边，每侧初级与次级之间均具有气隙。

次级包括N2’个均匀间隔排列的次级铁心块，每个次级铁心块为一个次级凸极。