[发明专利]一种初级永磁型磁场调制直线电机

说明书

本发明公开了一种初级永磁型磁场调制直线电机，电机结构包括两个初级以及一个由调磁块组成的次级，上初级结构交替分布电枢槽和电枢齿，下初级均匀排布着水平方向励磁永磁体，充磁方向为水平方向，且N极和S极交替排列，下初级部分设置有辅助铁芯结构，该结构上均匀分布着辅助齿，并通过辅助轭将各个辅助齿连接起来，该辅助结构又直接与永磁体间的硅钢片连接，能有效降低电机加工难度，同时下初级的辅助齿能引导漏磁形成有效磁路，次级与辅助齿共同调制电机磁场，实现协同调制效果，有效提升电机磁场调制效率和转矩性能，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及电工、电机设计及控制和长行程电动领域，特别是涉及到一种提高初级永磁型磁场调制直线电机性能的技术。

背景技术

直线电机由于结构简单，可作为长行程直线应用领域的直驱电机，其巨大的应用价值越来越受到大家的关注。现有的长行程直线应用领域较多采用异步电动机或者感应电动机，这类电机的特点是结构简单，加工制造方便且成本低，但缺点是功率因数和效率也比较低，前者需要额外配置的电流变换器增加成本，后者浪费能源。相比于异步(感应)直线电机，永磁直线电机直驱具有结构简单、传动效率高、定位精度高、响应速度快等优势。对于传统永磁型直线电机，其长次级部分需要铺设大量永磁体或者电枢绕组，很显然，对于长行程领域，运用传统永磁直线电机会极大的提升电机成本。而初级永磁型直线电机由于永磁体和绕组都在初级部分，很好的解决了长行程应用领域高成本这一问题。但是由于其永磁体与电枢绕组没有相对移动，因此电机基波并不能被利用，造成初级永磁直线电机推力密度较低，磁场调制的引入能极大的提高初级永磁直线电机推力密度，为初级永磁直线电机在长行程领域中的应用提供了重要参考。

中国发明专利CN201810231465.6公开了一种齿槽型双边初级永磁体同步直线电机，该结构将永磁体与绕组都置于初级部分，永磁体嵌于初级铁芯内，可以认为是两个磁通切换直线电机结合形成的电机结构，电枢绕组不经过永磁体且端部很短，有利于电机功率密度的提高，但是该电机本质属于磁通切换电机，也是利用调制后的磁场谐波工作，但是由于磁通切换电机结构的调制放大效果不明显，因此其存在推力密度不高的问题。

中国发明专利CN201710233408.7公开了一种高功率密度永磁游标直线电机，该结构将永磁体与绕组置于初级，而次级只有铁芯结构，属于初级永磁直线电机结构，适合应用于长行程领域，同时由于其运用了磁场调制原理，因此该电机具有较大的推力密度；但是，其单一调制路径导致电机漏磁较大，功率因数偏低；另外，由于永磁体和绕组存在竞争空间的问题，其磁负荷和电负荷是相互矛盾的，并不能充分发挥该电机优势。

综上所述，现阶段的初级永磁型磁场调制直线电机虽然能满足长行程领域所需的大推力密度、大功率密度以及低成本的要求，但是现有技术下的该类电机普遍只存在单一的调制路径，导致电机漏磁大、调制效果差、功率因数低、推力密度有待进一步提高等问题，这些问题的存在大大限制了其在长行程领域的应用推广。因此对能实现多路径调制，达到协同调制效果以减少电机漏磁、提升电机推力密度的初级永磁型磁场调制直线电机的研究已经迫在眉睫。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种适用于长行程领域的初级永磁型磁场调制直线电机结构，该结构能引导电机磁路，实现双路径调制，达到协同调制效果，有助于提高电机磁场调制效率、减少电机漏磁、提升电机推力性能等。

为解决上述的问题，本发明的设计方案如下：

一种初级永磁型磁场调制直线电机，该电机包括上初级(10)，次级(20)和下初级(11)，上初级(10)与次级(20)之间、次级(20)和下初级(11)均用气隙隔开；

所述上初级(10)均匀分布着电枢齿(101)和电枢槽(102)，其中电枢齿(101)带有极靴(1011)结构，电枢槽(102)内排布有电枢绕组；次级(20)包括由硅钢片材料组成的次级调制齿，次级调制齿间用空气或者非导磁材料填充；