一種模塊化雙定子永磁直線電機(jī)及由其構(gòu)成的電機(jī)模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)的制造技術(shù)領(lǐng)域，且特別是關(guān)于模塊化雙定子永磁直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)是傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，根據(jù)不同的應(yīng)用場合選擇適合的電機(jī)類型對提高整個(gè)系統(tǒng)的性能和效率都非常重要。在直線驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場合，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)需要一定中間轉(zhuǎn)換裝置將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。這樣帶來了諸多問題，比如，系統(tǒng)體積龐大，重量增加，噪聲高，維護(hù)成本增加，可靠性降低，而在軌道交通應(yīng)用中若使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車輛速度過高會(huì)出現(xiàn)輪軌滑動(dòng)等問題。因此，采用直線電機(jī)代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)這一技術(shù)手段，可以克服旋轉(zhuǎn)電機(jī)在此類高速應(yīng)用場合中的上述缺點(diǎn)，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
[0003]中國是稀土大國，隨著電力電子技術(shù)和磁性材料的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)得到迅速的發(fā)展。此類電機(jī)具有效率高、功率密度高、控制簡便等優(yōu)點(diǎn)。其相應(yīng)的直線結(jié)構(gòu)也被廣泛研宄。傳統(tǒng)的永磁直線同步電機(jī)兼有永磁電機(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，永磁直線同步電機(jī)效率高，功率因數(shù)高，重量輕，且具有發(fā)電制動(dòng)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，在如軌道交通等長定子應(yīng)用場合中無疑導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加。
[0004]目前，動(dòng)子永磁型直線電機(jī)以雙極性磁鏈的磁通切換永磁電機(jī)為代表，這類電機(jī)具有較高的功率密度，其永磁體和電樞繞組均放置在動(dòng)子上，定子僅為導(dǎo)磁鐵心材料，具有功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單，易于散熱，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有動(dòng)子永磁型直線電機(jī)多數(shù)為單定子結(jié)構(gòu)，動(dòng)子漏磁嚴(yán)重，削弱了電機(jī)出力能力。另外，為了適應(yīng)極端的運(yùn)行環(huán)境，動(dòng)子永磁型直線電機(jī)的容錯(cuò)性也越來越受到重視，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)各相之間具有互感，因?yàn)榛ジ械拇嬖跁?huì)使各相之間相互影響，十分不利于容錯(cuò)控制。提高電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行可以從電機(jī)本體和電機(jī)控制兩個(gè)方面進(jìn)行。同時(shí)，已有的永磁型直線電機(jī)無法對于不同的出力需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，只能夠采取相應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化雙定子永磁直線電機(jī)及由其構(gòu)成的電機(jī)模組，具有結(jié)構(gòu)簡單，聚磁效果好，推力大，推力波動(dòng)小，高效率和容錯(cuò)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際出力需要，很方便的安排模塊個(gè)數(shù)。
[0006]本發(fā)明公開了一種模塊化雙定子永磁直線電機(jī)及由其構(gòu)成的電機(jī)模組。模塊化雙定子永磁直線電機(jī)包括動(dòng)子I和定子2，所述動(dòng)子I和所述定子2之間具有氣隙；所述定子2為凸極結(jié)構(gòu)，其既無永磁體也無電樞繞組，僅為導(dǎo)磁材料構(gòu)成；所述定子2為雙定子，分別分布在所述動(dòng)子I的上下兩側(cè)，兩個(gè)所述定子2相互錯(cuò)開半個(gè)定子極距的位移；所述動(dòng)子I采用模塊化設(shè)計(jì)，包含2m個(gè)動(dòng)子模塊10，m為電機(jī)相數(shù)；所述動(dòng)子模塊10包括動(dòng)子模塊化鐵芯3、永磁體4和電樞繞組5 ;所述動(dòng)子模塊化鐵芯3由兩個(gè)端部鐵芯和居于兩個(gè)端部鐵芯之間的一個(gè)內(nèi)部鐵芯構(gòu)成，在所述端部鐵芯外端面的中間設(shè)置有凸出于端面的軛部，將所述端部鐵芯隔成上下兩個(gè)繞組槽；在所述內(nèi)部鐵芯上下兩個(gè)面的中間對稱開設(shè)有通過軛部隔開的繞組槽，在所述端部鐵芯與內(nèi)部鐵芯之間分別設(shè)置所述永磁體4，所述永磁體4充磁方向平行于動(dòng)子運(yùn)動(dòng)平面；所述電樞繞組5設(shè)置在所述內(nèi)部鐵芯和所述端部鐵芯的繞組槽內(nèi)，并且套住所述永磁體4 ;根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的出力需求，確定所述動(dòng)子I的動(dòng)子模塊10的數(shù)量并進(jìn)行調(diào)整。
[0007]優(yōu)選地，兩個(gè)同相的所述動(dòng)子模塊10之間的相對位移為λ1= (η±1/2) τ s，兩個(gè)異相的所述動(dòng)子模塊10之間的相對位移為λ2= (j±l/m) τ s，其中，Ts為定子極距；n、j均為正整數(shù)。
[0008]優(yōu)選地，套住同一個(gè)永磁體4的上、下層繞組屬于同一相電樞繞組5且正負(fù)極性相同。
[0009]優(yōu)選地，同一動(dòng)子模塊10中兩個(gè)永磁體4充磁方向相反。
[0010]本優(yōu)選地，所述永磁體4高度小于或等于鐵芯3的高度。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述模塊化雙定子永磁直線電機(jī)可以是電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
[0012]本發(fā)明中還提出一種由上述模塊化雙定子永磁直線電機(jī)構(gòu)成的電機(jī)模組，包括k個(gè)所述模塊化雙定子永磁直線電機(jī)，k為正整數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，k個(gè)所述模塊化雙定子永磁直線電機(jī)串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)整體或分開單獨(dú)控制。
[0014]綜上，本發(fā)明的兩個(gè)定子相互錯(cuò)齒半個(gè)定子極距，輸出的為反電勢正弦，增加了聚磁能力；采用的鐵芯有效槽面積大，獲得的推力密度大，推力波動(dòng)??；本發(fā)明采用的動(dòng)子模塊化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的動(dòng)子模塊單獨(dú)工作，使得電機(jī)各相之間的互感為零，所以容錯(cuò)性強(qiáng)，可以在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際出力需要，很方便的安排所需的動(dòng)子模塊數(shù)量。本發(fā)明特別適合于需要大推力和長定子結(jié)構(gòu)直線電機(jī)應(yīng)用場合，例如城市軌道交通、工廠運(yùn)輸傳動(dòng)設(shè)備、高層樓房電梯等直線驅(qū)動(dòng)場合。
【附圖說明】
[0015]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模塊化雙定子永磁直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]其中，I為動(dòng)子，10為動(dòng)子模塊，2為定子，3為動(dòng)子模塊化鐵芯，3A為半“H”型模塊化鐵芯，3B為“H”型模塊化鐵芯，4為永磁體，5為電樞繞組，6為軛部。
[0017]圖2所示為實(shí)施例的推力波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行原理，下面以三相電機(jī)為例來說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所提供的模塊化雙定子永磁直線電機(jī)，包括動(dòng)子I和定子2，兩者之間具有氣隙，所述定子I為凸極結(jié)構(gòu)。定子2上既無永磁體也無電樞繞組，僅為導(dǎo)磁材料構(gòu)成。定子2為雙定子結(jié)構(gòu)，上、下兩個(gè)定子2相互錯(cuò)開半個(gè)定子極距的位移。動(dòng)子I包括6個(gè)動(dòng)子模塊10，分別是Al，A2，BI，B2，Cl，C2。其中動(dòng)子模塊Al、A2串聯(lián)構(gòu)成A相，動(dòng)子模塊B1、B2串聯(lián)構(gòu)成B相，動(dòng)子模塊Cl、C2串聯(lián)構(gòu)成C相。
[0020]動(dòng)子模塊10寬度為動(dòng)子極距TniC Tni= 11 τ s/12、13 τ s/12)的2倍。兩個(gè)同相動(dòng)子模塊10之間的相對位移為A1= (2+1/2) τ s，兩個(gè)異相動(dòng)子模塊10之間的相對位移為λ2= (5+1/3) τ s。動(dòng)子