模塊化容錯磁通切換永磁直線電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)及其控制方法，其中電機(jī)包括初級齒和次級齒，初級和次級齒均采用凸極的結(jié)構(gòu)，初級齒包括永磁體、電樞繞組和容錯式的“Ш”形導(dǎo)磁模塊，“Ш”形導(dǎo)磁模塊包括容錯齒和導(dǎo)磁性鐵心，導(dǎo)磁性鐵心橫向并排放置，導(dǎo)磁性鐵芯內(nèi)設(shè)有容錯齒，永磁體為切向交替充磁，每片永磁體嵌入在兩個相鄰的“Ш”形導(dǎo)磁模塊之間，每相電樞繞組采用集中繞組式，每相電樞繞組置于“Ш”形導(dǎo)磁模塊的槽內(nèi)并橫穿永磁體，每相電樞繞組繞于初級齒上且每相電樞繞組間設(shè)有容錯齒隔開。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、功率高、成本低和帶故障運(yùn)行能力強(qiáng)等特點，可用于城軌交通、礦井等領(lǐng)域。
【專利說明】模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種永磁直線電機(jī)，特別是一種模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界城市化進(jìn)程的加快，交通問題日益成為城市發(fā)展的難題。地鐵、輕軌、有軌電車等城市軌道交通運(yùn)載工具都獲得了不同程度的應(yīng)用與發(fā)展。其中，牽引電機(jī)的研究和發(fā)展成為了軌道交通技術(shù)問題的關(guān)鍵。
[0003]就技術(shù)層面而言，早前，軌道交通運(yùn)載系統(tǒng)是通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動，憑借其結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，承載能力大等優(yōu)點長期以來被應(yīng)用于軌道交通，然而其物理黏著性限制了加減速性能，以及存在機(jī)械振動噪聲大，車輛結(jié)構(gòu)輕量化和小型化相對困難等缺點，催促著新的技術(shù)模式的產(chǎn)生，隨后直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)走上了歷史舞臺。隨著永磁材料性能的不斷提高和永磁直線電機(jī)設(shè)計制造技術(shù)的不斷完善，永磁直線電機(jī)以其高性能、高穩(wěn)定性、低噪音和高效率等特點在工業(yè)自動化和軌道交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。初級永磁型直線電機(jī)是一類新型永磁無刷直線電機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點是永磁體和電樞繞組都安置在初級動子上，次級結(jié)構(gòu)簡單，僅由導(dǎo)磁鐵心組成，集成了直線感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低與永磁直線同步電機(jī)功率密度高的優(yōu)點，特別適用于長定子應(yīng)用場合。
[0004]眾所周知，電動機(jī)是能量轉(zhuǎn)換與動能傳遞的直接執(zhí)行者，起著設(shè)備心臟的作用，無論是在工業(yè)發(fā)達(dá)的今天還是將來，其作用亦非常重要，因此電機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性已被諸多專家學(xué)者提出和重視。電動機(jī)的運(yùn)行事故是當(dāng)前發(fā)展電力工業(yè)方面存在的重要問題之一，給各國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了巨大的損失。
[0005]目前關(guān)于在故障下，增強(qiáng)初級永磁型直線電機(jī)可靠性的方法主要集中在對電機(jī)本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計上。比如對初級整合模塊化結(jié)構(gòu)，交替磁極繞組，加冗余繞組等等，但是由于對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法通常受到不同類型電機(jī)結(jié)構(gòu)的制約，使得本體的容錯性能受到限制，因此要提高系統(tǒng)的可靠性，在對電機(jī)本體結(jié)構(gòu)運(yùn)用冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究的重點應(yīng)集中于電機(jī)本體以外的故障源，通過開發(fā)高可靠性驅(qū)動電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、智能控制方法等幾個方面。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種提高電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，結(jié)合初級永磁型直線電機(jī)的基本特性，在初級永磁型直線電機(jī)的某相繞組或某相功率器件發(fā)生故障時，通過控制其他相的電流來保持總的行波磁動勢不變，達(dá)到正常運(yùn)作時推力特性，提高系統(tǒng)帶故障運(yùn)行能力，總行波磁動勢在故障下保持和正常運(yùn)作下一致，簡單方便且低成本的模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級齒和次級齒，所述的初級和次級齒均采用凸極的結(jié)構(gòu)，所述的初級齒包括八片永磁體、電樞繞組和七個容錯式的“m”形導(dǎo)磁模塊，所述的“m”形導(dǎo)磁模塊包括容錯齒和導(dǎo)磁性鐵心，所述的導(dǎo)磁性鐵心橫向并排放置，所述的導(dǎo)磁性鐵芯內(nèi)設(shè)有容錯齒，所述的永磁體為切向交替充磁，所述的每片永磁體嵌入在兩個相鄰的“ΠΙ”形導(dǎo)磁模塊之間，所述的每相電樞繞組采用集中繞組式，所述的每相電樞繞組置于“ in ”形導(dǎo)磁模塊的槽內(nèi)并橫穿永磁體，所述的每相電樞繞組繞于初級齒上且每相電樞繞組間設(shè)有容錯齒隔開，所述的次級齒僅由導(dǎo)磁型鋼軌組成，所述的次級齒共有Ii個齒。
[0008]采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下有益效果:模塊化容錯式磁通切換永磁直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率高、成本低和帶故障運(yùn)行能力強(qiáng)等特點，可用于城軌交通、礦井等領(lǐng)域。
[0009]1.電樞繞組和永磁體被放置初級上，比較容易進(jìn)行冷卻設(shè)計，具有同時移動，高可靠性等特點；
[0010]2.容錯式的m型模塊組合的初級鐵芯加工簡單，易安裝同時增強(qiáng)了電機(jī)本身的容錯性；
[0011 ] 3.電樞繞組為集中繞組和容錯式的ΠΙ型模塊初級鐵芯，使其電路和磁路獨立性好。在故障下，非故障相工況不會受影響，具有較高的帶故障運(yùn)行能力，滿足了容錯電機(jī)基本特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、初級齒 2、次級齒 3、永磁體 4、容錯齒 5、電樞繞組6、“ΠΙ”形導(dǎo)磁模塊。
【具體實施方式】
[0014]下面根據(jù)說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的解釋。
[0015]如圖1所示，模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級齒I和次級齒2，所述的初級和次級齒2均采用凸極的結(jié)構(gòu)，所述的初級齒I包括八片永磁體3、電樞繞組5和七個容錯式的“rn”形導(dǎo)磁模塊6，所述的“m”形導(dǎo)磁模塊6包括容錯齒4和導(dǎo)磁性鐵心，所述的導(dǎo)磁性鐵心橫向并排放置，所述的導(dǎo)磁性鐵芯內(nèi)設(shè)有容錯齒4，所述的永磁體3為切向交替充磁，所述的每片永磁體3嵌入在兩個相鄰的“ΠΙ”形導(dǎo)磁模塊6之間，所述的每相電樞繞組5采用集中繞組式，所述的每相電樞繞組5置于“ΠΙ”形導(dǎo)磁模塊6的槽內(nèi)并橫穿永磁體3，所述的每相電樞繞組5繞于初級齒I上且每相電樞繞組5間設(shè)有容錯齒4隔開，每當(dāng)移動一個次級極距時，磁鏈會有一周期的變化，運(yùn)用集中繞組和容錯式的ΠΙ型模塊初級鐵芯使其各相磁路獨立性好。所述的次級齒2僅由導(dǎo)磁型鋼軌組成，所述的次級齒2共有11個齒。次級齒2移動時，A相繞組匝鏈的永磁磁鏈最大正向值的位值點定義為d軸，A相繞組匝鏈的永磁磁鏈為零的位值點定義為q軸。
[0016]每相電樞繞組5采用集中繞組式和初級鐵芯設(shè)計為容錯式的“III”形導(dǎo)磁模塊6初級鐵芯，每當(dāng)電機(jī)初級移動時，使其各相磁路互不干擾，獨立性強(qiáng)。
[0017]以下是設(shè)計的一臺1.8KW的三相模塊化容錯永磁直線電機(jī)的設(shè)計參數(shù)，永磁體采用稀土釹鐵硼，縱向充磁。[0018]速度為1.5m/s、初級橫向?qū)挾?20mm 、初級縱向長度472mm、初級法向高度46mm、初級極距64mm、次級極距35mm、永磁體縱向長度5.6mm、氣隙長度1.5mm、 電樞繞組阻數(shù)170、額定電流7.3A。
【權(quán)利要求】
1.模塊化容錯磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級齒和次級齒，其特征在于所述的初級和次級齒均采用凸極的結(jié)構(gòu)，所述的初級齒包括八片永磁體、電樞繞組和七個容錯式的“m”形導(dǎo)磁模塊，所述的“m”形導(dǎo)磁模塊包括容錯齒和導(dǎo)磁性鐵心，所述的導(dǎo)磁性鐵心橫向并排放置，所述的導(dǎo)磁性鐵芯內(nèi)設(shè)有容錯齒，所述的永磁體為切向交替充磁，所述的每片永磁體嵌入在兩個相鄰的“m”形導(dǎo)磁模塊之間，所述的每相電樞繞組采用集中繞組式，所述的每相電樞繞組置于“πι”形導(dǎo)磁模塊的槽內(nèi)并橫穿永磁體，所述的每相電樞繞組繞于初級齒上且每相電樞繞組間設(shè)有容錯齒隔開，所述的次級齒僅由導(dǎo)磁型鋼軌組成，所述的次級齒共有Ii個齒。
【文檔編號】H02K41/02GK203434835SQ201320530711
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】趙文祥, 劉虎, 吉敬華, 徐亮, 劉國海 申請人:江蘇大學(xué)