[发明专利]一种混合励磁开关磁链直线电机

说明书

本发明公开了一种混合励磁开关磁链直线电机，包括长定子和短动子；短动子包括电枢和磁极两部分，电枢包括电枢铁芯、永磁磁极以及电枢绕组，磁极包括励磁铁芯和励磁绕组。本发明电机把短动子分为两部分，一侧为电枢，另一侧为励磁磁极，但两者又相互独立，分别处于长定子的不同侧，既实现了磁通切换式结构的优点，也有效避免了励磁与永磁体以及电枢在电路和磁路上相互竞争的缺点，同时通过改变励磁绕组的电流可以方便的改变磁场大小，从而可以调节电枢绕组的磁通实现混合励磁，实现弱磁恒功率运行范围的提升以及过载能力的增加。

技术领域

本发明属于混合励磁直线电机技术领域，具体涉及一种混合励磁开关磁链直线电机。

背景技术

直线电机把电能直接转换成机械能，不需要中间的传动部分，从而可以提高传动效率，同时由于不受离心力的影响，理论上速度也可以不受限制。近年来直线直接驱动领域的研究热点是永磁直线同步电机，其具有高推力密度、高效率、高速度、高加速度等优点，广泛应用于高速数控机床、半导体加工、垂直升降运输系统、高速地面运输系统等高性能领域，但是其推广应用的瓶颈在于成本，因为不管是采用长电枢，还是长永磁磁极的结构，整体成本都很高。

而开关磁链永磁直线电机可以使永磁体放置在电枢侧形成短动子，兼具永磁电机与开关磁阻电机的优点，而长定子仅为凸极式的铁芯结构，从而使成本大大降低，因此近年来得到了越来越多的关注。但是开关磁链永磁直线电机磁场难以调节，不利于电机的高速运行。混合励磁电机由于能够方便的调节磁场的大小，从而可以提高电机的过载能力以及弱磁恒功率运行范围。

发明内容

鉴于上述，本发明把混合励磁与直线开关磁链相结合，提供了一种采用混合励磁开关磁链的永磁直线同步电机，兼具混合励磁电机与开关磁链永磁直线电机的优点，推力密度高、运行速度高、成本低、结构简单、适用范围广泛，且磁场调节容易。

一种混合励磁开关磁链直线电机，包括长定子和短动子；

所述长定子由多个调磁铁块呈直线排列组成；所述短动子为双边不对称结构，包括设于移动平台上且分别位于长定子两侧的电枢和磁极；所述电枢为齿状结构，所述磁极为凸极式结构，电枢的齿部以及磁极的凸极均对应朝向长定子且与长定子保有一定的气隙；

所述电枢包括电枢铁芯、永磁磁极以及电枢绕组，所述永磁磁极设置于电枢铁芯相邻两个电枢槽之间且与两侧槽壁形成电枢齿，所述电枢绕组套设于电枢齿上；所述磁极包括励磁铁芯和励磁绕组，所述励磁绕组套设于励磁铁芯的凸极上从而形成励磁磁极，当励磁电流为0或者没有励磁绕组时，则形成纯永磁结构。

进一步地，相邻永磁磁极的充磁方向相反，且充磁方向与短动子运动方向保持一致。

进一步地，相邻励磁磁极的极性相反，且通过改变励磁电流的极性和大小能使得励磁磁极的极性和磁场强度发生改变，从而实现增磁或去磁。

进一步地，所述励磁磁极与永磁磁极的个数相同，且励磁磁极正对着电枢槽。

进一步地，所述永磁磁极个数相差调磁铁块个数1～2个。

优选地，所述长定子采用分离结构即相邻两个调磁铁块之间注入非导磁材料填充，能够增加电机的性能。

优选地，所述长定子采用连续结构即调磁铁块通过长螺栓固定，可简化加工安装的工艺。

进一步地，所述电枢铁芯相对长定子的另一侧设有隔磁桥。

进一步地，所述电枢绕组和励磁绕组均采用端部非重叠集中绕组。

进一步地，所述电枢绕组为半齿结构或全齿结构；当采用半齿结构时，即相邻两个电枢齿中只有一个电枢齿上套有电枢绕组；当采用全齿结构时，即每个电枢齿上均套有电枢绕组。