本發(fā)明涉及一種磁場調(diào)制式直線電機，尤其涉及一種橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機。

背景技術(shù)：

直線直驅(qū)運動系統(tǒng)省去了復(fù)雜的機械轉(zhuǎn)換裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，響應(yīng)速度快和控制精度高，在航空、航天等軍事工業(yè)及民用工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的需求和應(yīng)用。而作為直線直驅(qū)運動系統(tǒng)中的核心部件，直線電機一直以來都是直線直驅(qū)運動系統(tǒng)的首選電驅(qū)動方案，也是解決上述問題的有效手段?；诖艌稣{(diào)制式的直線電機以其結(jié)構(gòu)緊湊、高功率密度和高效率等優(yōu)點得到了迅速發(fā)展，但是其相與相之間磁場存在耦合，容錯性能降低，為此提出一種橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機，一方面其電樞繞組與定子齒槽在空間上互相垂直，實現(xiàn)了電負荷與磁負荷的解耦，可以在一定范圍內(nèi)通過提高磁能變化率來提高出力；另一方面各相之間相互解耦，便于獨立控制，且易于設(shè)計成多相結(jié)構(gòu)，在多相運行時即使缺少一相也能正常工作，容錯性能好，提高了電機的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明針對磁場調(diào)制式電機研究現(xiàn)狀結(jié)合橫向磁場電機提出一種橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機，其包括：初級和次級；其中，兩個所述次級由硅鋼片疊制而成，呈“c”型形狀、鏡像設(shè)置，所述初級與所述次級之間存在三面氣隙；所述次級的內(nèi)側(cè)三面等距分布著多個次級槽和多個次級齒，在所述次級槽中設(shè)有次級永磁體；所述初級包括兩個相同的初級鐵心以及連接兩個初級鐵心的連接梁，所述初級鐵心的上面、下面以及和連接梁反向的面均設(shè)有等距分布的、相同的凸極齒，且三個面上的所述凸極齒的排列方式相同；在所述凸極齒上，靠近鐵心端繞有凸極電樞繞組，電樞繞組嵌放在相鄰?fù)箻O齒間的線槽內(nèi)，每個線槽內(nèi)置放兩個電樞繞組，每個初級上的凸極電樞繞組通方向、大小相同的電樞電流，構(gòu)成三相電機中的一相；在所述凸極齒上，靠近氣隙端等距開有三個相同的虛齒，相鄰虛齒之間的槽為虛槽，在虛槽內(nèi)靠近氣隙端設(shè)有虛槽永磁體，所述虛槽永磁體靠近氣隙側(cè)與虛齒靠近氣隙側(cè)在同一水平線上；在虛槽內(nèi)還設(shè)有虛槽電樞繞組，虛槽電樞繞組完全嵌入在虛槽內(nèi)部；同一個凸極齒上的三個虛齒中，位于兩端的虛齒分別與相鄰?fù)箻O齒上的虛齒被同一個虛槽電樞繞組繞著；虛槽電樞繞組與凸極電樞繞組互相串聯(lián)構(gòu)成電機一相繞組；三相初級上分別繞有三相電樞繞組；其中，相鄰的電樞繞組首尾相連，且上面的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相反，和連接梁反向的面上的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相同，同一面上的虛槽電樞繞組與凸極電樞繞組相串聯(lián)，三個面上的凸極齒的電樞繞組相互串聯(lián)形成一相繞組；同一個初級上的電樞繞組構(gòu)成一相，三個初級上的電樞繞組構(gòu)成三相，三相通互差120°的電流。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

優(yōu)選地，所述次級永磁體和所述虛槽永磁體的充磁方式保持一致且均為法向充磁。

進一步地，電機內(nèi)的磁場磁力線從初級凸極虛槽內(nèi)的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過凸極齒匯合，上下凸極鐵心內(nèi)的磁力線聚合后經(jīng)過中間凸極鐵心，進入中間凸極上的虛槽內(nèi)的永磁體s極并從n極發(fā)出，穿過中間氣隙進入中間次級槽內(nèi)的永磁體s極，經(jīng)過次級鐵心分別進入次級鐵心上下槽內(nèi)的永磁體s極，最終經(jīng)過次級鐵心的上、下氣隙回到起始虛槽內(nèi)的永磁體s極，形成兩個主磁通回路a和b，其磁力線所在平面與電機運動方向相垂直，電機主磁場為橫向磁場。

優(yōu)選地，多個次級齒的齒寬都相等，齒高也都相等。

優(yōu)選地，所述次級永磁體的寬度、高度分別與所述次級槽的寬度、高度相等。

優(yōu)選地，所述虛齒的齒高為凸極齒高的1/5。

優(yōu)選地，所述虛槽永磁體的寬度為次級永磁體寬度的1/2，高度占虛槽的1/4。

優(yōu)選地，所述初級鐵心三面與“c”型形狀的次級三面的氣隙是等距離的。

優(yōu)選地，所述連接梁為不導(dǎo)磁材料。

優(yōu)選地，所述永磁體采用釹鐵硼材質(zhì)的材料。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡單，次級上不需要繞有電樞繞組，制作工藝簡單；初級上均勻獨立分布的凸極齒、虛齒與外次級相互結(jié)合作用，對稱性的結(jié)構(gòu)，可以減小定位力，初級鐵心采用模塊化設(shè)計，三相電樞繞組之間實現(xiàn)了電磁解耦，容錯性能提升；模塊化的設(shè)計使得該電機便于采用多相結(jié)構(gòu)。而且，次級三面都可以得到利用；電機空間利用率提高，三相獨立，每相皆可以單獨控制，因此運動方向的調(diào)節(jié)既簡單又高效；虛齒的加入對于調(diào)節(jié)磁場回路起到很大促進作用，使得有用的諧波得到很大程度的提高；虛槽內(nèi)不僅有虛槽永磁體還有虛槽電樞繞組協(xié)助作用，進一步增加磁通密度、加大電磁推力。同時兼具有高可靠性、高力密度、高效率的優(yōu)點，且結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。本發(fā)明可用于對系統(tǒng)的可靠運行有較高要求的領(lǐng)域，特別是對系統(tǒng)體積及連續(xù)運行有嚴格要求的航空航天、軍事裝備等應(yīng)用場合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的初級示意圖；

圖3為本發(fā)明的磁力線走向示意圖；

圖4a～4c為本發(fā)明的永磁體充磁方式示意圖；

在附圖中，各標號所表示的部件名稱列表如下：

1——次級槽；2——次級齒；3——次級永磁體；4——凸極齒；5——凸極電樞繞組；6——虛齒；7——虛槽永磁體；8——虛槽電樞繞組；9——初級鐵心；10——連接梁。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

請先參照圖1所示，其為本發(fā)明的橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機的結(jié)構(gòu)示意圖，所述橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機包括：初級和次級；本發(fā)明是在橫向磁通的基礎(chǔ)上結(jié)合磁場調(diào)制所提出的一種磁場調(diào)制式電機，兩個所述次級由硅鋼片疊制而成，呈“c”型形狀、鏡像設(shè)置，由此，所述初級與所述次級之間存在三面氣隙；“c”型形狀的內(nèi)側(cè)三面并無繁瑣的電樞繞組，而是等距分布著多個次級槽1和多個次級齒2，多個次級齒2的齒寬都相等，齒高也都相等，每個次級槽1的寬度均與所述次級齒2的齒寬相等；在所述次級槽1中設(shè)有次級永磁體3，所述次級永磁體3的寬度、高度分別與所述次級槽1的寬度、高度相等，請再結(jié)合參照圖2所示，其為本發(fā)明的初級示意圖；所述初級包括兩個相同的初級鐵心9以及連接兩個初級鐵心9的連接梁10，所述初級鐵心9的上面、下面以及和連接梁反向的面均設(shè)有等距分布的、相同的凸極齒4，且三個面上的所述凸極齒4的排列方式相同；在所述凸極齒4上，靠近鐵心端繞有凸極電樞繞組5，電樞繞組嵌放在相鄰?fù)箻O齒間的線槽內(nèi)，每個線槽內(nèi)置放兩個電樞繞組，每個初級上的凸極電樞繞組通方向、大小相同的電樞電流，構(gòu)成三相電機中的一相；在所述凸極齒4上，靠近氣隙端等距開有三個相同的虛齒6，虛齒的齒高為凸極齒高的1/5，相鄰虛齒之間的槽為虛槽，在虛槽內(nèi)靠近氣隙端設(shè)有虛槽永磁體7，所述虛槽永磁體7的寬度為所述次級永磁體3寬度的1/2，高度占虛槽的1/4，其靠近氣隙側(cè)與虛齒靠近氣隙側(cè)在同一水平線上；此外，在虛槽內(nèi)還設(shè)有虛槽電樞繞組8，以協(xié)助虛槽永磁體7增大磁通密度、提高推力，同一個凸極齒上的三個虛齒中，位于兩端的虛齒分別與相鄰?fù)箻O齒上的虛齒被同一個虛槽電樞繞組繞著；如上所述，在虛槽內(nèi)既設(shè)有虛槽永磁體，又設(shè)有虛槽電樞繞組，其中，虛槽永磁體在靠近氣隙側(cè)，虛槽電樞繞組完全嵌入在虛槽內(nèi)部。三相初級上分別繞有三相電樞繞組；其中，相鄰的電樞繞組首尾相連，且上面的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相反，和連接梁反向的面上的凸極齒的電樞繞組繞制方向與下面的凸極齒的電樞繞組繞制方向相同，同一面上的虛槽電樞繞組與凸極電樞繞組相串聯(lián)，三個面上的凸極電樞繞組相互串聯(lián)形成一相繞組；同一個初級上的電樞繞組構(gòu)成一相，三個初級上的電樞繞組構(gòu)成三相，三相通互差120°的電流。

優(yōu)選地，初級鐵心三面與“c”型形狀的次級三面的氣隙是等距離的；所述連接梁為不導(dǎo)磁材料。

優(yōu)選地，永磁體采用釹鐵硼材質(zhì)的材料。

請參照圖3所示，其為本發(fā)明的磁力線走向示意圖；電機內(nèi)的磁場磁力線從初級凸極虛槽內(nèi)的永磁體n極出發(fā)經(jīng)過凸極齒匯合，上下凸極鐵心內(nèi)的磁力線聚合后經(jīng)過中間凸極鐵心，進入中間凸極上的虛槽內(nèi)的永磁體s極并從n極發(fā)出，穿過中間氣隙進入中間次級槽內(nèi)的永磁體s極，經(jīng)過次級鐵心分別進入次級鐵心上下槽內(nèi)的永磁體s極，最終經(jīng)過次級鐵心的上、下氣隙回到起始虛槽內(nèi)的永磁體s極，形成兩個主磁通回路a和b，其磁力線所在平面與電機運動方向相垂直，即電機主磁場為橫向磁場。

具體地，圖4a～4c為本發(fā)明的永磁體充磁方式示意圖；其中，圖4a為電機上部分永磁體充磁方式示意圖，圖4b為電機中間部分逆時針向上旋轉(zhuǎn)永磁體充磁方式示意圖，圖4c為電機下部分永磁體充磁方式示意圖。充磁方式保持一致且均為法向充磁，但是相鄰永磁體充磁方向是相同的，同上或同下。

在本發(fā)明的橫向磁通磁場調(diào)制式直線電機中，虛槽電樞繞組8、凸極電樞繞組5以及虛槽永磁體7產(chǎn)生的磁力線通過虛齒6以及其虛槽的調(diào)制進入氣隙，再從氣隙進入次級齒2與次級永磁體3，構(gòu)成一個完整的磁回路；經(jīng)虛齒6調(diào)制之后，基波磁場以及有用的諧波磁場得到提升，繼而增大電磁推力；在同一個初級通相同的電樞電流構(gòu)成三相電機的一相，各相之間結(jié)構(gòu)清晰獨立，通過改變各相電樞電流的方向來改變初級的運動方向，使電機按照預(yù)期的方向運動。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。