[发明专利]环形绕组磁场调制直线电机

说明书

技术领域

本发明属于电机领域。

背景技术

传统的单边平板形三相直线永磁同步电机的电枢铁心齿距τ_t与永磁体的极距τ_p之间满足关系3τ_t＝τ_p，每个槽中嵌放一个线圈边，线圈节距与极距相等，这种绕组结构称为整数槽单层绕组。该电机的绕组如图1所示，A相绕组的线圈在第一个槽和第四个槽内缠绕，同时跨过了第二个槽和第三个槽，C相绕组的线圈是在第二个槽和第五个槽内缠绕，同时跨过了第三个槽和第四个槽，以此类推。这种类型绕组存在的主要问题在于：各相绕组线圈露在铁心齿外的端部比较长，并且各相绕组线圈相互交叉，这样不但浪费线圈、增加铜耗，还使各相绕组间的绝缘工艺变得复杂，增加了制造成本。同时，由于绕组为单层整距绕组，绕组的磁动势与电动势谐波成分大，电机的推力波动大、效率低，而且由于绕组的端部长，次级的横向支撑跨度大，增大了支撑难度。

发明内容

本发明是为了解决传统直线永磁电机绕组的端部长和绕组的绕线方式导致的材料浪费、绕组间绝缘工艺复杂、电机的推力波动大和效率低的问题，本发明提供了一种环形绕组磁场调制直线电机，该电机的实现形式具体如下：

方案一：

环形绕组磁场调制直线电机，它包括初级和次级，且二者间存在气隙，

次级为双边结构，且初级设置在双边之间，双边结构的气隙侧上设有次级永磁体，次级永磁体的充磁方向与运动方向垂直，且单边上相邻的两个次级永磁体的充磁方向相反，双边对应位置的次级永磁体的充磁方向相同，

初级包括初级铁心和初级绕组，在初级铁心的左、右两个气隙侧沿纵向开初级槽，在槽内设置初级绕组，所述初级绕组采用环形绕组实现，并为三相对称绕组形式；

单边次级上的次级永磁体的极对数均为P，初级铁心的左、右两个气隙侧中，每个气隙侧槽数为Q，

初级绕组的基波磁动势极对数为S，且P、Q和S间满足以下关系：

P＝Q±S，

2Pτ_p＝Qτ_t，

Q＝2mkq，

其中，τ_p为次级永磁体极距，τ_t为初级铁心齿距，m为初级绕组相数，k为正整数，q为初级绕组每极每相槽数。

方案二：

环形绕组磁场调制直线电机，它包括初级和次级，且二者间存在气隙；

次级为“凹”字形三边结构，且初级设置在“凹”字形三边结构的凹槽内，“凹”字形三边结构的气隙侧上设有次级永磁体，次级永磁体的充磁方向与运动方向垂直，且单边上相邻的两个次级永磁体的充磁方向相反，三边上对应位置的次级永磁体的充磁方向相同；

初级包括初级铁心和初级绕组，在初级铁心的左、右两个气隙侧沿纵向开初级槽，在初级铁心的下方气隙侧沿横向开初级槽，三个气隙侧的槽连通来共同设置初级绕组，所述初级绕组采用环形绕组实现，并为三相对称绕组形式；

单边次级永磁体的极对数均为P，

初级铁心的每个气隙侧槽数为Q，

初级绕组的基波磁动势极对数为S，且P、Q和S间满足以下关系：

P＝Q±S，

2Pτ_p＝Qτt，

Q＝2mkq，

其中，τ_p为次级永磁体极距，τ_t为初级铁心齿距，m为初级绕组相数，k为正整数，q为初级绕组每极每相槽数。

方案三：

环形绕组磁场调制直线电机，它包括初级和次级，且二者间存在气隙；

初级包括主初级铁心、初级绕组和两个辅助初级铁心；两个辅助初级铁心位于主初级铁心的两侧，在主初级铁心的左、右两个气隙侧沿纵向开初级槽，在槽内设置初级绕组，所述初级绕组采用环形绕组实现，并为三相对称绕组形式；

次级为双边结构，且双边分别位于主初级铁心与两个辅助初级铁心之间，次级的每个边上嵌入有次级永磁体，所述次级永磁体同时面向主初级铁心与辅助初级铁心，次级永磁体的充磁方向与运动方向垂直，且每个边上相邻的两个次级永磁体的充磁方向相反，双边对应位置的次级永磁体的充磁方向相同；

辅助初级铁心为方形块体，且辅助初级铁心的气隙侧沿纵向开初级槽，且该初级槽与主初级铁心气隙侧所开的初级槽一致；

单边次级上的次级永磁体的极对数均为P，

主初级铁心的每个气隙侧槽数为Q，

初级绕组的基波磁动势极对数为S，且P、Q和S间满足以下关系：

P＝Q±S，