[发明专利]直线交流永磁同步电机

说明书

本发明公开一种直线交流永磁同步电机结构，电机包括电机初级和次级。所述初级包括利用印刷电路板所形成的三相绕组，所述印刷电路板包括多层走线层，任意两个所述走线层之间设有多个过孔，所述过孔位于所述印刷电路板的边缘，所述三相绕组的同相绕组的导线以波绕组的方式分布于两个所述走线层，且通过所述过孔连接。所述三相绕组的磁极距和所述次级的磁钢的磁极距相同，所述三相绕组的磁极的跨距为180°电角度。本发明的三相绕组采用印刷电路板的制作方式形成，便于制作且降低了制作成本。这种绕组因为空间利用率较高，有助于提高直线电机，特别是小型直线电机的性能。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种直线交流永磁同步电机。

背景技术

直线永磁交流电机（LPMSM）的力密度较高，且能直接实现直线运动，因而在现代工业中发挥越来越重要的作用。这种电机的初级是电机带有电枢绕组的部分，而次级是电机中带有永久磁钢的部分，当电机初级通电运行时，电机次级的磁场和初级的磁场之间互相作用产生电磁力，进而产生所需要的相对运动。当电枢绕组通过电流，而带有电枢绕组的初级被固定住，并且次级在电磁力的方向为1D自由状态时，次级就会沿着电磁力产生直线运动，这种电机被称为“动次级”的直线电机。反之，当电机次级被固定住，而电机初级为1D自由时，电机的初级就会产生直线运动，这种电机被称为“动初级”的直线电机。现有的直线永磁交流电机的电枢绕组为集中绕组的形式，由于小型的直线永磁交流电机气隙很小，只有几毫米或者更小，采用自粘线或者其它绕线的方式进行线圈的制作是非常困难的，即使制作出来，成本也很高，很难控制线圈的精度，进而降低了电机的性能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种直线交流永磁同步电机，旨在解决现有的小型直线永磁交流电机的线圈制作较难从而使得电机性能降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的直线交流永磁同步电机包括初级和次级，所述初级包括由PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）所形成的三相绕组，所述PCB包括多层走线层，所述走线层之间设有多个过孔以连接位于不同走线层的同相绕组，以及三相绕组端部的连接。所述过孔位于所述PCB的边缘，以提高PCB的空间利用率。所述三相绕组的同相绕组的导线分布于两个所述走线层，且通过所述过孔连接。所述三相绕组的磁极距和所述次级的磁钢的磁极距相同，所述三相绕组的磁极的跨距为180°电角度。

优选地，分布在所述同相绕组在不同走线层上的连接是利用过孔，而不是埋孔进行连接，以减小PCB的成本。

优选地，分布在每一层走线层上的每条导线包括依次连接的首端、连接段和尾端，所述首端和尾端位于PCB的两个不同的边缘，所述连接段按行波结构延伸。

优选地，所述PCB包括相对的第一侧边和第二侧边，多个所述过孔分别靠近所述第一侧边和所述第二侧边设置。

优选地，所述三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，所述第二相绕组位于所述第一相绕组和所述第三相绕组之间，所述第二相绕组的磁极与所述第一相绕组的磁极之间的空间间隔为120°电角度。

优选地，所述第三相绕组的磁极与所述第一相绕组的磁极之间的空间间隔为240°电角度。

优选地，所述三相绕组的数量为多个，多个所述三相绕组沿所述PCB的厚度方向堆叠。

优选地，所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组相互电连接，形成三相星型拓扑结构或者三角形拓扑结构。

优选地，所述直线交流永磁同步电机还包括设置在所述PCB上的电机控制线路、传感器电路和信号处理电路。

优选地，所述次级包括磁轭和安装在所述磁轭上的所述磁钢，所述磁钢朝向所述初级设置。