[发明专利]基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机

权利要求书

1.基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，包括：电机初级结构；所述电机初级结构包括多个结构相同的初级模块；

每个所述初级模块均包含2n个单元，同初级模块的相邻两个单元中永磁体的充磁方向相反，同初级模块的2n个单元共用一个集中式电枢线圈，电机每相电枢绕组所包含的电枢线圈数为奇数或偶数时，均不含有感应电动势的偶数次谐波。

2.如权利要求1所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，所述初级模块的数量大于等于1。

3.如权利要求1所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，所述电机初级结构是由A、B、C三相初级模块构成，所述初级模块沿横向包含单元I和单元II；

所述初级模块中每个单元铁芯结构一致，且每个单元的横向叠压厚度相同。

4.如权利要求1所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，所述初级模块铁芯沿中轴线左右对称，至少包含3个槽，其中位于中轴线上的为永磁槽，分布两侧的为电枢槽，两个电枢槽的槽宽相等，两电枢槽的槽距为2τ_t。

5.如权利要求4所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，所述初级模块铁芯还至少包含4个初级齿，沿水平方向自左至右，第1、4齿的齿宽相等为w₁，第2、3齿的齿宽相等为w₂，w₁等于或不等于w₂；第1、4齿的齿距为3τ_t；

相邻初级模块间沿水平方向的距离为D＝8τ_t±2τ_t/3，优选的，相邻初级模块间沿水平方向的距离为D＝8τ_t-2τ_t/3。

6.如权利要求3所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，所述电机还包括：电机次级结构；电机次级结构由铁芯构成，相邻次级齿的沿水平方向的距离相等；

电机次级结构沿横向包含次级单元I和次级单元II，且两者的叠压厚度相同，沿垂直方向次级单元I和次级单元II分别对应初级模块中的单元I和单元II。

7.如权利要求6所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，沿横向方向，次级单元I和次级单元II均为斜齿结构，以横向为参考时，次级单元I和次级单元II的次级齿中线反方向倾斜。

8.如权利要求7所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，以横向为参考时，次级斜齿的倾斜跨度为w_s，也就是一个次级斜齿中线两端点沿纵向的长度为w_s。

9.如权利要求7所述的基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，其特征是，次级单元I和次级单元II的错位距离等于次级齿距的1/2，即两者最近斜齿中线的中点沿水平方向的距离为次级齿距的一半。

10.基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机的工作方法，其特征是，令电机初级结构充当运动部分，即电机初级结构为动子；令电机次级结构充当固定部分，即次级为定子；电机初级结构和电机次级结构之间为空气隙，对于任一相初级模块，包括：

当动子处于起始位置时，也就是动子位移距离s＝0时，单元I和和单元II共用的电枢线圈的磁链也就是互感磁链达到极小值；

当动子移动至s＝τ_t/2处时，单元I和和单元II共用的电枢线圈的磁链也就是互感磁链为零；

当动子移动至s＝τ_t处时，单元I和和单元II共用的电枢线圈的磁链也就是互感磁链达到极大值；

当动子移动至s＝3τ_t/2处时，单元I和和单元II共用的电枢线圈的磁链也就是互感磁链为零；

任一相电枢绕组的感应电动势周期为2τ_t，其中在区间[0,τ_t]内感应电动势为正，在区间[τ_t,2τ_t]内感应电动势为负；只要在区间[0,τ_t]内电枢电流为正，在区间[τ_t,2τ_t]内电枢电流为负，即可产生正向的电磁推力。