一種t型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級和次級，所述初級和次級均為凸極結(jié)構(gòu)，所述初級和次級之間存在氣隙；所述初級包括初級鐵芯、永磁體、非導(dǎo)磁塊、電樞繞組，所述初級鐵芯形成導(dǎo)磁齒，所述永磁體和其兩側(cè)的導(dǎo)磁齒構(gòu)成一個T型單元，所述初級包括N*m個T型單元，N為每相繞組中的線圈個數(shù)，m為電機(jī)的相數(shù)；每i個所述T型單元構(gòu)成一個模塊。該類電機(jī)具有對稱互補(bǔ)性，降低了加工制造的難度，且電機(jī)的磁鏈波形和反電動勢波形對稱、正弦，推力波動顯著減小，特別適用于城市軌道交通系統(tǒng)、工廠運(yùn)輸傳動設(shè)備和電梯等直線驅(qū)動場合。
【專利說明】一種T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)及其構(gòu)成的電機(jī)模組，具體涉及電工、電機(jī)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，直線驅(qū)動系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)相比，直線電機(jī)驅(qū)動可以省去將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換裝置，大大減小了機(jī)械摩擦，不僅可以降低成本，而且還減小了噪聲，降低了維護(hù)成本，節(jié)能又環(huán)保。特別是在城市軌道交通領(lǐng)域，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性差、效率低等缺點(diǎn)一直制約著它的發(fā)展，而采用直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動，可以很好地克服旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在城市軌道交通領(lǐng)域所帶來的不良影響，同時提高了整個系統(tǒng)的效率。
[0003]近年來，隨著電力電子和磁性材料的發(fā)展，永磁無刷電機(jī)得到了迅速的發(fā)展。此類電機(jī)具有效率高，功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，同時它還兼?zhèn)淞擞来烹姍C(jī)和直線電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)。與直線感應(yīng)電機(jī)相比，永磁同步直線電機(jī)的力能指標(biāo)高、重量輕、體積小，而且具有發(fā)電制動功能。然而，由于傳統(tǒng)的永磁電機(jī)的永磁體和電樞繞組分別安裝在初級和次級，而永磁體和電樞的成本都較高，因此不論是對長初級短次級驅(qū)動系統(tǒng)還是對短初級長次級驅(qū)動系統(tǒng)都無疑會帶來系統(tǒng)成本的增加。
[0004]目前，雙極性磁鏈的旋轉(zhuǎn)型磁通切換永磁電機(jī)正受到人們的廣泛關(guān)注，它具有較高的功率密度。永磁體和電樞繞組均放置在定子上，轉(zhuǎn)子上無繞組、無電刷、無永磁體，僅僅由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，該類電機(jī)具有功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單，易于散熱，高效率，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。對于其直線結(jié)構(gòu)而言，就是將旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)沿徑向剖開，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的定子就變成了直線結(jié)構(gòu)中的初級，轉(zhuǎn)子就變成了次級，鑒于直線結(jié)構(gòu)的次級僅由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，沒有永磁體和繞組，因此該類直線電機(jī)特別適用于短初級長次級的場合，如軌道交通系統(tǒng)等。然而，傳統(tǒng)磁通切換直線電機(jī)的端部相繞組的磁通正負(fù)半周不對稱，從而引起各相反電勢和電感等參數(shù)不平衡。傳統(tǒng)模塊化磁通切換直線電機(jī)沒有考慮到每相繞組及結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，存在每相磁鏈和反電勢正負(fù)半周不對稱，定位力大等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提出一種T型的模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)及其構(gòu)成的電機(jī)模組，該電機(jī)具有對稱互補(bǔ)性，電機(jī)的磁鏈波形和反電勢波形對稱、正弦，而且互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)大大降低了電機(jī)的定位力，增強(qiáng)了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]一種模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級和次級，所述初級和次級均為凸極結(jié)構(gòu)，所述初級和次級之間存在氣隙；所述初級包括初級鐵芯、永磁體、非導(dǎo)磁塊、電樞繞組，所述初級鐵芯形成導(dǎo)磁齒，所述永磁體和其兩側(cè)的導(dǎo)磁齒構(gòu)成一個T型單元，所述初級包括N*m個T型單元，N為每相繞組中的線圈個數(shù)，m為電機(jī)的相數(shù)；每i個所述T型單元構(gòu)成一個模塊，相鄰兩個所述模塊之間填充所述非導(dǎo)磁塊；所述電樞繞組安裝于齒槽內(nèi)，一個電樞繞組的線圈跨過一塊永磁體和兩塊初級鐵芯形成集中繞組結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為l/(2m)* τ s時，兩個同相的T型單元之間的相對位移為X1= (k±l/2)* Ts，相鄰兩個模塊上異相的T型單元之間的相對位移為λ2= (s+1/(2m))* τ s, τ s為次級極距，k，s均為正整數(shù)；當(dāng)所述模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為，兩個同相的T型單元之間的相對位移為A1 = k* Ts，相鄰兩個模塊上異相的T型單元之間的相對位移為λ2= (s+l/m)*Ts。為此,本發(fā)明的永磁體設(shè)計靈活、磁鏈波形和反電動勢波形對稱正弦、定位力較小、氣隙的磁通密度大、輸出推力較強(qiáng)、功率密度較高、模塊化設(shè)計、短初級長次級應(yīng)用場合電機(jī)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明特別適用于短初級長次級結(jié)構(gòu)直線電機(jī)應(yīng)用場合，例如城市軌道交通系統(tǒng)、工廠運(yùn)輸設(shè)備和電梯等直線驅(qū)動場合。
[0008]進(jìn)一步，所述兩個模塊之間相差I(lǐng)個次級極距Ts或相差1/2個次級極距ts。由于該直線電機(jī)的兩個模塊之間可以相差一個次級極距τ s(360度電角度)，也可以相差l/2Ts(180度電角度)。假設(shè)非導(dǎo)磁塊的寬度為τπ，對于一個三相繞組而言，當(dāng)τπ= Ts時，從左往右按照“ABCABC……”的順序依次繞線，且每個單元的繞線方向完全一致；如果當(dāng)Tffl= 1/2 Ts時，仍然按照“ABCABC……”的順序依次繞線，左右兩端模塊的繞線還是一致的，但是中間模塊的繞線方向與其他兩個模塊的繞線方向則相反，這種結(jié)構(gòu)可以節(jié)省非導(dǎo)磁塊的材料，從而縮短電機(jī)初級的有效長度；另一方面，由于模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以通過調(diào)節(jié)中間非導(dǎo)磁塊的寬度來調(diào)節(jié)各個模塊之間的相位差，從而到達(dá)減小定位力的目的，設(shè)計相對靈活。
[0009]進(jìn)一步，所述模塊的個數(shù)為t個，t為大于等于2的正整數(shù)，所述t個模塊的位置可以任意交換，而不一定按照“ABCABC……”的順序依次安排，此時需要滿足:當(dāng)同一個模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為l/(2m)* τ s時，兩個同相的T型單元之間的相對位移為λ i = (k±l/2)* τ s或λ i = k τ s，相鄰兩個模塊上異相的T型單元之間的相對位移為入2=(s+l/(2m))* τ s或λ 2 = (s-1/m)* τ s, τ s為次級極距，k, s均為正整數(shù)；當(dāng)同一個模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為(Ι/m)* τ s時，兩個同相的T型單元之間的相對位移為A1 = Icts或A1= (k± 1/2) * τ s，相鄰兩個模塊上異相的T型單元之間的相對位移為λ 2 = (s+1/m) * τ s 或 λ 2 = (s-1/ (2m)) * τ s。
[0010]進(jìn)一步，所述同相的T型單元的集中繞組通過相互串聯(lián)或并聯(lián)的方式靈活組合。
[0011]進(jìn)一步，所述電機(jī)的次級由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。由于次級結(jié)構(gòu)簡單(無繞組、無永磁體)，僅僅由價格便宜的導(dǎo)磁材料組成，使得本項(xiàng)發(fā)明特別適用于諸如城市軌道交通、電梯驅(qū)動系統(tǒng)等短初級長次級的應(yīng)用場合，這樣可以大大降低系統(tǒng)的成本。
[0012]進(jìn)一步，所述相鄰兩個永磁體采用交替平行充磁，這樣做可以有效防止漏磁的產(chǎn)生。
[0013]進(jìn)一步，所述永磁體的高度小于或等于導(dǎo)磁齒的高度，該改進(jìn)可以使得永磁
[0014]體的高度可調(diào)，設(shè)計更加靈活。
[0015]進(jìn)一步，所述模組包括j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)，j為正整數(shù)；j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)串、并聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨(dú)控制，從而增加了系統(tǒng)的容錯能力。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:所述電機(jī)的永磁體和電樞繞組均放置在初級上，次級結(jié)構(gòu)簡單，無永磁體、無繞組、無電刷，僅由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，具有高效率、高功率密度、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。而且該電機(jī)具有互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)，大大降低了定位力，使得電機(jī)更加穩(wěn)定地運(yùn)行。同時，模塊化的結(jié)構(gòu)有利于生產(chǎn)、安裝和維護(hù)，特別適用于短初級長次級的應(yīng)用場合，不僅能夠減低制造成本，而且安全可靠。和傳統(tǒng)磁通切換永磁直線電機(jī)相比較，該設(shè)計具有的以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]I)電樞繞組和永磁體均位于電機(jī)初級，便于電機(jī)的冷卻；
[0018]2)模塊化的設(shè)計，大大降低了制造成本，方便了生產(chǎn)和維護(hù)，同時減小了相與相之間由于互感產(chǎn)生的影響，提升了電機(jī)運(yùn)行時的容錯能力；
[0019]3)互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得磁鏈和反電動勢波形的正弦度提高，定位力也明顯減小，電機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。
[0020]4) T型磁通切換永磁直線電機(jī)的初級鐵心寬度比傳統(tǒng)的E型磁通切換永磁直線電機(jī)的要小，因此T型電機(jī)的齒槽面積要大，即電樞繞組的匝數(shù)可以有所增加，這樣就會使得T型電機(jī)的磁鏈和反電勢的峰值比E型的要大，最終導(dǎo)致T型電機(jī)的推力要大；此外，E型磁通切換直線電機(jī)中，永磁體寬度比本發(fā)明電機(jī)要寬(但總的永磁體用量是相同的)，這就使得在E型磁通切換直線電機(jī)的初級鐵心的飽和程度比本發(fā)明的嚴(yán)重很多，所以只能通過擴(kuò)大初級鐵心的寬度來緩解鐵心過飽的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致了 E型電機(jī)的初級鐵心的用量比所述電機(jī)的要多一些，增加了初級的負(fù)荷。
[0021]5)所述T型電機(jī)的磁鏈比傳統(tǒng)型型磁通切換永磁直線電機(jī)的更加對稱，因?yàn)門型電機(jī)中繼承了傳統(tǒng)電機(jī)同相磁鏈之間互補(bǔ)的特點(diǎn)(傳統(tǒng)電機(jī)中每相繞組分別有4個線圈，每兩個線圈之間存在互補(bǔ)性)，同時還平衡了端部效應(yīng)的影響，從而使得電機(jī)的磁鏈和反電動勢波形更加對稱、正弦。
[0022]6)此外，所述電機(jī)的t個模塊的位置可以任意交換，而不一定按照“ABCABC……”的順序依次安排，T型電機(jī)的模塊化程度比傳統(tǒng)型的要高，設(shè)計的靈活性更強(qiáng)，可以根據(jù)不同的需求設(shè)計出滿足條件的電機(jī)結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為每兩個T型單元組成一個模塊，共6個模塊的本發(fā)明中的一個模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為每四個T型單元組成一個模塊，共3個模塊的本發(fā)明中的一個模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明和傳統(tǒng)磁通切換永磁直線電機(jī)的磁鏈波形對比圖。
[0026]圖4為本發(fā)明和和傳統(tǒng)磁通切換永磁直線電機(jī)的定位力波形對比圖。
[0027]圖中:1_基本模塊；2_電樞繞組；3_永磁體；4_非導(dǎo)磁塊；5_初級；6_次級；7_T型單元。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例以及附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0029]一種模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)，包括初級5和次級6，所述初級5和次級6均為凸極結(jié)構(gòu)，所述初級5和次級6之間存在氣隙；所述初級5包括初級鐵芯、永磁體3、非導(dǎo)磁塊4、電樞繞組2，所述初級鐵芯中間的初級鐵心都是U型，電樞繞組安裝于U型齒槽內(nèi)，所述初級鐵芯形成導(dǎo)磁齒，所述永磁體3和其兩側(cè)的導(dǎo)磁齒構(gòu)成一個T型單元7，所述初級5包括N*m個T型單元7, N為每相繞組中的線圈個數(shù)為電機(jī)的相數(shù)；每i個所述T型單元7構(gòu)成一個模塊1，相鄰兩個所述模塊I之間填充所述非導(dǎo)磁塊4 ;所述電樞繞組2安裝于齒槽內(nèi)，一個電樞繞組2的線圈跨過一塊永磁體3和兩塊初級鐵芯形成集中繞組結(jié)構(gòu)；當(dāng)同一個模塊I上的相鄰兩個異相之間的相對位移為l/(2m)* τ s時，兩個同相的T型單元7之間的相對位移為X1 = (k±l/2)*Ts，相鄰兩個模塊I上異相的T型單元7之間的相對位移為λ 2= (s+1/(2m))* τ s, τ s為次級極距，k, s均為正整數(shù)；當(dāng)同一個模塊I上的相鄰兩個異相之間的相對位移為，兩個同相的T型單元7之間的相對位移為λ1 =k* τ s，相鄰兩個模塊I上異相的T型單元7之間的相對位移為λ 2 = (s+1/m)* τ s。
[0030]所述兩個模塊I之間相差I(lǐng)個次級極距τ s或相差1/2個次級極距τ s。
[0031]所述模塊I的個數(shù)為t個，t為大于等于2的正整數(shù)，所述t個模塊I的位置可以任意交換，而不一定按照“ABCABC……”的順序依次安排，此時需要滿足:當(dāng)同一個模塊I上的相鄰兩個異相之間的相對位移為l/(2m)* τ s時，兩個同相的T型單元7之間的相對位移為λ I = (k±l/2)* τ s或λ i = k τ s,相鄰兩個模塊I上異相的T型單元7之間的相對位移為入a = (s+1/(2m))* τ s或λ 2 = (s_l/m)* τ s, τ s為次級極距，k, s均為正整數(shù)；當(dāng)同一個模塊I上的相鄰兩個異相之間的相對位移為(Ι/m) * τ s時，兩個同相的T型單元7之間的相對位移為λ i = k τ s或λ i = (k±l/2)* τ s,相鄰兩個模塊I上異相的T型單元7之間的相對位移為 X2= (s+l/m)*i:s* λ2= (s_l/(2m))* τ s。
[0032]所述同相的T型單元7的集中繞組通過相互串聯(lián)或并聯(lián)的方式靈活組合。所述次級鐵芯由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。所述相鄰兩個永磁體3采用交替平行充磁。所述永磁體3的高度小于或等于導(dǎo)磁齒的高度。所述電機(jī)包括j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)，j為正整數(shù)個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)串、并聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨(dú)控制。
[0033]所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)是單邊平板結(jié)構(gòu)、雙邊平板結(jié)構(gòu)或圓筒型結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計使得電機(jī)功能適用范圍廣；此外，所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)是電動機(jī)或發(fā)電機(jī)，該電機(jī)模組包括j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)，j為正整數(shù)，j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)串、并聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨(dú)控制，j為正整數(shù)。所述電機(jī)在繞組繞線方向確定的情況下，永磁體充磁方向可以與之前的完全相反。所述電機(jī)同相模塊的繞組相互串聯(lián)在一起。
[0034]為了說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行原理，下面以一臺三相電機(jī)為例來說明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]參見圖1，本發(fā)明提供的模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)結(jié)構(gòu)包括電機(jī)初級5和電機(jī)次級6，兩者之間有氣隙。初級5和次級6均采用凸極結(jié)構(gòu)。并且永磁體3和繞組2都在初級5上，次級6僅由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，無繞組，無永磁體。
[0037]此時，當(dāng)相數(shù)m = 3，同一個模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為1/6 τ s時，k = 4, s = 2, λ I = 9/2 τ s, λ 2 = 13/6 τ s, Tm= τ s。
[0038]所述電機(jī)初級5包括T型單元7，一共N*m個，每i個T型單元7組成一個模塊，N為每相繞組中的線圈個數(shù)，i為正整數(shù)。并且相鄰兩個模塊I之間用非導(dǎo)磁塊4來填充。每個T型單元7由兩個初級齒5、一個永磁體和跨過這兩個齒的電樞繞組2構(gòu)成，電樞繞組2放在兩個齒槽內(nèi)，在本實(shí)例中，m = 3,即電機(jī)具有如圖所示A、B、C三相；N = 4,即每相繞組中有四個線圈串聯(lián)而成；i =4，即每個模塊I由四個T型單元組成。
[0039]在本實(shí)例中，每一相中具有四組相同的T型單元7，每個模塊由2個T型單元7構(gòu)成，第一個模塊的集中繞組為Al、BI ;第二個模塊的集中繞組為Cl、A2 ;第三個模塊的集中繞組為B2、C2 ;第四個模塊的集中繞組為A3、B3 ;第五個模塊的集中繞組為C3、A4 ;第六個模塊的集中繞組為B4、C4。其實(shí)，就是按照A、B、C三相沿著初級順次繞線。每個模塊之間采用非導(dǎo)磁材料連接，如圖1所示，模塊之間的間距應(yīng)該滿足τπ= τ3, τπ為非導(dǎo)磁塊4的寬度，Ts為次級極距。并且保證每個模塊上的繞組方向一致。
[0040]如圖1所示，A相中的集中繞組是由Α1、Α2、Α3、Α4這四個線圈串聯(lián)而成的，B、C相亦如此。為了方便，我們將Al、B1、Cl集中繞組定義為第一繞組，A2、B2、C2定義為第二繞組，A3、B3、C3定義為第三繞組，A4、B4、C4定義為第四繞組。如圖1所示，A相(或者B、C相)中相鄰兩個線圈之間的相對位移為X1= (k±l/2)* Ts，而同一繞組中，相鄰兩個異相(例如Al與BI,或BI與Cl)之間的相對位移為λ 2 = (s+1/(2m))* τ s, ts為次級極距，k,s均為正整數(shù)，m為電機(jī)的相數(shù)。
[0041]該結(jié)構(gòu)的電機(jī)具有如下特點(diǎn):第一，第一個模塊的兩端部是繞組Al和BI，第二個模塊的兩端部是繞組Cl和A2，第三個模塊的兩端部是繞組B2和C2，第一個模塊的兩端部是繞組A3和B3，第二個模塊的兩端部是繞組C3和A4，第三個模塊的兩端部是繞組B4和C4，這種結(jié)構(gòu)確保了每相中都有四個繞組在端部，緩解了端部效應(yīng)所導(dǎo)致的磁路上的差異，從而導(dǎo)致每個模塊中的磁鏈和反電勢對稱互補(bǔ)。而且每個集中繞組中各相的磁鏈或反電動勢波形相差180度電角度，這種互補(bǔ)特性使得四個繞組中的感應(yīng)反電勢高次偶次諧波分量幅值相等，相位相反，在合成為一相反電勢時相互抵消，從而保證電機(jī)的永磁磁鏈和反電勢具有高度的正弦對稱性。
[0042]第二，兩個相鄰?fù)嗟腡型單元7之間的相對位移為A1= (k±l/2) is，k為正整數(shù)，從而保證每個模塊的定位力波形有180度電角度的相位差，每部分合成的定位力被大大削弱。
[0043]圖1中具體實(shí)施例也可以作為一個電機(jī)模塊，由j個這樣的模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)模塊組合成一個電機(jī)模組，j為正整數(shù)，這樣進(jìn)一步減小定位力，提高輸出力。其中，這些j個所述模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)可以串聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨(dú)控制。
[0044]實(shí)施例2
[0045]如圖2所示，當(dāng)m = 3，同一個模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為1/3 τ s時，k = 4, s = 2, λ I = 4 τ s，λ 2 = 11/6 τ s, τ m = 1/2 τ sD本實(shí)施例中的模塊互補(bǔ)型磁通切換永磁直線電機(jī)與實(shí)施例1中的不同點(diǎn)在于所述電機(jī)是由四個T型單兀構(gòu)成一個模塊的，共3個模塊。相鄰兩個模塊I之間的非導(dǎo)磁塊4的寬度變?yōu)樵瓉淼囊话?，即?u = 1/2 τ s,τm為非導(dǎo)磁塊的寬度，τ s為次級極距，而且，此時一個模塊上的相鄰兩個異相之間的相對位移為(Ι/m)* τ s。繞線方法還是按照“ABCABC……”三相順次繞線，但是第二個模塊的繞組方向與其他兩個模塊的繞組方向完全相反，同時必須滿足以下兩個條件:兩個同相的T型單元之間的相對位移為=λι= (k± 1/2)* τ s ;相鄰兩個模塊上異相的T型單元之間的相對位移為\ 2 = (s_l/(2m))* τ s，k, s為正整數(shù),m為電機(jī)的相數(shù),本實(shí)例中m =3，即電機(jī)是三相繞組的。從而形成互補(bǔ)對稱結(jié)構(gòu)，而且較之其原始模型，在一定程度上縮短了初級的長度，節(jié)省了材料。其他結(jié)構(gòu)和特性均與實(shí)施例1相同。
[0046]如圖3所示的本發(fā)明的磁鏈波形對比圖，和傳統(tǒng)的磁通切換直線電機(jī)的磁鏈波形相比較，本發(fā)明提出了新型的模塊互補(bǔ)型磁通切換直線電機(jī)，由于端部效應(yīng)，處在端部的相磁鏈的峰一峰值要比處在中間的相磁鏈要小，這樣就導(dǎo)致三相磁鏈波形不對稱。而對于本文所述的電機(jī)，磁鏈正負(fù)對稱，而且端部的相磁鏈和中間的相磁鏈的峰一峰值基本相同，體現(xiàn)了對稱互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于保證了每相繞組中都受到同等的端部效應(yīng)，平衡了端部效應(yīng)對電機(jī)的影響，從而使得電機(jī)的磁鏈和反電動勢波形更加對稱、正弦。
[0047]如圖4所示的定位力波形對比圖，和傳統(tǒng)的磁通切換直線電機(jī)的定位力相比較，本發(fā)明采取模塊互補(bǔ)型的結(jié)構(gòu)以后，定位力的峰一鋒值明顯減小，電機(jī)性能顯著提高。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:包括初級(5)和次級(6)，所述初級(5)和次級(6)均為凸極結(jié)構(gòu)，所述初級(5)和次級(6)之間存在氣隙； 所述初級(5)包括初級鐵芯、永磁體(3)、非導(dǎo)磁塊(4)、電樞繞組(2)，所述初級鐵芯形成導(dǎo)磁齒，所述永磁體(3)和其兩側(cè)的導(dǎo)磁齒構(gòu)成一個T型單元(7)，所述初級(5)包括N*m個所述T型單元(7)，N為每相繞組中的線圈個數(shù)，m為電機(jī)的相數(shù)；每i個所述T型單元(7)構(gòu)成一個模塊(I)，相鄰兩個所述模塊(I)之間填充所述非導(dǎo)磁塊(4);所述電樞繞組(2)安裝于齒槽內(nèi)，一個電樞繞組(2)的線圈跨過一塊永磁體(3)和兩塊初級鐵芯形成集中繞組結(jié)構(gòu)； 當(dāng)所述模塊(I)上的相鄰兩個異相之間的相對位移為l/(2m)* τ s時，兩個同相的T型單元(7)之間的相對位移為X1 = (k± 1/2)* Ts，相鄰兩個模塊(I)上異相的T型單元(7)之間的相對位移為λ 2= (s+l/(2m))* τ s，τ s為次級極距，k, s均為正整數(shù)； 當(dāng)所述模塊⑴上的相鄰兩個異相之間的相對位移為(Ι/m)* 時，兩個同相的T型單元(7)之間的相對位移為λ i = k* τ s，相鄰兩個模塊(I)上異相的T型單元(7)之間的相對位移為X2 = (s+1/m)* τ sD
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述兩個模塊(I)之間相差I(lǐng)個次級極距τ s或相差1/2個次級極距τ s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述模塊(I)的個數(shù)為t個，t為大于等于2的正整數(shù)，所述t個模塊(I)的位置可以任意交換，而不一定按照“ABCABC……”的順序依次安排，此時需要滿足: 當(dāng)同一個模塊(I)上的相鄰兩個異相之間的相對位移為I/(2m)* τ s時,兩個同相的T型單元⑵之間的相對位移為λ I = (k±l/2)* τ s或λ i = k τ s,相鄰兩個模塊⑴上異相的T型單元(7)之間的相對位移為λ 2 = (s+l/(2m))* τ s或λ 2 = (s_l/m)* τ s, τ s為次級極距，k，s均為正整數(shù)； 當(dāng)同一個模塊(I)上的相鄰兩個異相之間的相對位移為(Ι/m)* τ 3時，兩個同相的T型單元⑵之間的相對位移為λ i = k τ s或λ I = (k±l/2)* τ s,相鄰兩個模塊⑴上異相的T型單元(7)之間的相對位移為λ2= (s+1/m)* τ s或λ 2 = (s_l/(2m)) * τ s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述同相的T型單元(7)的集中繞組通過相互串聯(lián)或并聯(lián)的方式靈活組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述次級鐵芯由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述相鄰兩個永磁體(3)采用交替平行充磁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述永磁體(3)的高度小于或等于導(dǎo)磁齒的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型磁通切換永磁直線電機(jī)及其模組，其特征在于:所述模組包括j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)，j為正整數(shù)；j個所述模塊化磁通切換永磁直線電機(jī)串、并聯(lián)構(gòu)成一個整體或分開單獨(dú)控制。
【文檔編號】H02K41/03GK104167896SQ201410387913
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】杜懌, 沈晨普, 諸德宏, 劉賢興, 肖鳳 申請人:江蘇大學(xué)