[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

说明书

本发明提出了基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，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。

技术领域

本发明属于直线电机技术领域，尤其涉及基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

传统的永磁同步直线电机的电枢绕组和永磁体分别置于电机的初级和次级，随着电机形成的增加，不论采用长次级结构还是长初级结构，电机的加工制造成本都会急剧增加，因此，受限于电机成本，目前永磁同步直线电机的应用仅局限于短行程领域。而初级励磁型的永磁直线电机的永磁体和电枢绕组均置于初级，次级仅由铁心构成，在长行程应用场合，采用长初级结构将体现出极大的成本优势。

根据最新总结性文献(沈燚明，卢琴芬.初级励磁型永磁直线电机研究现状与展望[J].电工技术学报，2021，36(11):2325-2343.)，初级励磁型直线电机分类如图1所示(图1中用PMLM表示永磁直线电机)。从空间结构来看，可分为单边型、双边型和圆筒型三种结构；从励磁方式来看，主要有永磁励磁和混合励磁两种方式；从磁场分布来看，可分为纵向磁通和横向磁通。

按照永磁体在初级铁心中的相对位置，可进一步将其分为以下几种类型：①永磁体与电枢分离在初级两侧的初级分裂型PMLM；②永磁体嵌于电枢齿中的磁通切换型PMLM；③永磁体贴于电枢齿面的磁通反向型和游标型PMLM，若永磁体只有单极性，则可构成交替极型PMLM；④永磁体嵌于初级铁心轭部的磁通偏置型PMLM；⑤永磁体嵌于初级铁心槽口的槽口永磁型PMLM。

现有初级励磁型永磁直线电机中，一个初级模块中永磁体建立的励磁磁场的方向是单一方向的，因此一个初级模块中电枢线圈的感应电动势中会存在大量偶次谐波，要想消除每相电枢绕组感应电动势中的偶次谐波，则每相包含的初级模块数必须为2的倍数，即为偶数。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，电机不受相数、初级模块数等限制。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了基于共用线圈双向励磁单元的模块化磁通切换直线电机，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。

进一步的技术方案，所述初级模块的数量大于等于1。

在一实施例子中，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。

进一步的技术方案，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。

进一步的技术方案，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。