[实用新型]一种分布励磁直线永磁型开关磁链电机

说明书

技术领域

本实用新型属于直线电机制造领域，具体涉及一种分布励磁直线永磁型开关磁链电机。

背景技术

随着工业应用的发展，直线电机应用越来越广泛。在直线驱动场合，相比于旋转电机，直线电机直接将电能变成直线运动的机械能而不需要中间转换环节，结构简单且动态响应快，效率高且施工成本低。

在直线电机的选择上，最早采用的是直线感应电机，但其效率和功率因数相对较低。与直线感应电机比起来，永磁直线电机在效率、力能指标、功率因数等方面具有显著的优势，传统直线永磁同步电机的绕组和永磁体分别放置在电机的初级和次级。在长次级应用场合中，比如高层楼宇电梯、城市轨道交通等，无论是将永磁体或绕组作为次级，都将造成工程造价高，维护不便等缺点。直线永磁型开关磁链电机作为初级永磁式电机，吸引了国内外学者的关注。这类电机的永磁体和绕组在动子即初级，次级仅为导磁材料制成的凸极铁心，这样在长次级应用场合既省铜又省永磁体，具有结构简单、功率密度高、易于生产和维护的优点。

提高直线开关磁链电机的推力(功率)密度一直是本领域研究的热点，尤其是在城市轨道交通、工厂运输、高层楼宇电梯等场合。文献《Optimization andComparison ofNovel E-Core and C-Core Linear Switched Flux PM Machines》(IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,VOL.47,NO.8，W.Min，J.T.Chen，Z.Q.Zhu,Y.Zhu,M.Zhang,G.H.Duan)通过采用非交叠集中式绕组得到C型铁芯6/10、6/11、6/13、6/14极直线开关磁链电机，并对这些电机各部分尺寸配合进行优化来提高直线开关磁链电机的推力密度。但上述这些结构以及传统的直线永磁型开关磁链电机都属于每相单永磁体单线圈励磁，对于每相永磁体两边的初级轭部，在永磁磁链分别达到正负峰值的时候，绝大部分磁链只经过其中一边初级轭部，而此时另外一边初级轭部对磁链的贡献很小，没有得到充分利用。这使得对于上述结构的电机，不管是增加永磁体宽度或采用高剩磁的永磁材料，还是增加导磁齿的宽度或者优化设计电机各部分尺寸配合，推力(功率)密度提高的空间都非常有限。

如何使直线永磁型开关磁链电机在永磁磁链分别达到正负峰值的时候，两边初级轭部对永磁磁链的贡献相同，两边初级轭部都得到充分利用，提高永磁磁链的峰值，从而进一步提高电机推力密度是本领域亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种分布励磁直线永磁型开关磁链电机，解决了现有技术中电机推力密度很难进一步提高的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种分布励磁直线永磁型开关磁链电机，所述电机是由初级和次级组成，两者之间有气隙；所述初级和次级都是凸极结构；所述次级的长度大于初级的长度；所述次级由凸极铁芯组成；所述初级包括n个U型铁芯、2n个永磁体、n个导磁齿以及n个电枢线圈组成，2n个永磁体尺寸相同，其中，所有奇数排列的永磁体之间和所有偶数排列的永磁体之间的充磁方向相同，所有奇数排列和偶数排列的永磁体之间充磁方向相反；相邻两个U型铁芯之间均设置两个永磁体和一个导磁齿，导磁齿设置于两个永磁体的中间，n为整数。

次级极距与初级极距的比例为6/14。

所述永磁体为电励磁绕组。

所述U型铁芯更换为E型铁芯。

所述次级为圆筒型结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提出一种分布励磁直线永磁型开关磁链电机。所述电机的主要特点是每个初级齿采用充磁方向相反的两个永磁体分布励磁，相比于传统的直线永磁型开关磁链电机，该结构使电机在永磁磁链达到峰值的时候，两边初级轭部都得到充分利用，提高永磁磁链的峰值，从而进一步提高电机推力(功率)密度；由于次级只由导磁铁芯构成，次级结构简单，使得本实用新型特别适用于低成本、高推力密度的长次级应用场合如轨道交通、高层楼宇电梯等。同时在要求高推力(功率)密度的短距离直线弹射应用场合，本实用新型也可用来提高系统的功率密度和带负载能力。具有广泛的应用前景。

2、该分布励磁直线永磁型开关磁链电机的分布励磁方式，适用于多种结构直线开关磁链电机，任意励磁方式(电励磁或者永磁)，任意次级极数和初级极数，可为电动机或发电机。

3、分布励磁直线永磁型开关磁链电机的初级为固定部件，次级为运动部件，其结构可为圆筒型结构，可为电动机或发电机。