[发明专利]动子轻量化高推力密度横向磁通永磁同步直线电机

说明书

动子轻量化高推力密度横向磁通永磁同步直线电机，属于永磁电机领域，本发明为解决传统横向磁通永磁同步直线电机的功率因数低和动子质量大的问题。本发明包括外初级、内初级和次级，次级设置于外初级和内初级之间；外初级包括外初级电枢，外初级电枢为m相，每相包括k个外电枢单元，且k个外电枢单元在一相范围内沿圆周方向均布；k个外电枢单元中绕组可以通过串联或者并联构成一相绕组；每个外电枢单元由h个沿轴向方向均匀分布的外U型电枢模块构成，相邻外U型电枢模块3的绕组反向串联，中心轴向距离为τ，内初级包括内初级电枢，与外初级电枢结构相似，k个外电枢单元和k个内电枢单元径向位置分别一一对应。

技术领域

本发明涉及永磁直线电机，具体涉及一种横向磁通永磁同步直线电机。

背景技术

直线电机不需要曲轴连杆等中间传动机构，直接形成直线运动，具有结构简单、精度高、传动效率高等优点，在直线运动领域受到越来越多的关注。其中，横向磁通永磁同步直线电机在磁路结构上与传统永磁同步直线电机不同，其电枢绕组平面与电机运动平面互相垂直，实现了电负荷与磁负荷的解耦，可以在一定范围内通过提高磁能变化率来提高电机推力密度。

传统横向磁通永磁同步直线电机的一个主要问题是电机的功率因数低，这会导致电机的驱动电流、控制器容量、损耗等增加，从而限制了该类电机在实际中的应用。传统横向磁通永磁同步直线电机功率因数低的原因在于：一方面电机中的永磁体利用率低、理想情况下传统横向磁通永磁同步直线电机永磁体利用率最多为50％，同时永磁体间的漏磁非常严重；另一方面传统横向磁通永磁同步直线电机一般每相采用一个集中电枢绕组，将所有的铁心单元环绕其中，这将导致电枢绕组的漏磁严重。因此，如何提升向磁通永磁同步直线电机的永磁体利用率、降低该电机永磁体和电枢漏磁对提升横向磁通永磁同步直线电机的功率因数至关重要。

传统横向磁通永磁同步直线电机的另一个主要问题是动子质量过大，导致电机的动态响应能力差。特别对于在伺服系统、往复运动系统来说，动子质量大小直接决定了该电机综合性能。

发明内容

本发明为了解决传统横向磁通永磁同步直线电机的功率因数低和动子质量大的问题，提出了一种动子轻量化的高推力密度横向磁通永磁同步直线电机。

本发明所述动子轻量化的高推力密度横向磁通永磁同步直线电机，包括外初级、内初级和次级，次级设置于外初级和内初级之间；

外初级包括外初级电枢1，外初级电枢1为m相，每相包括k个外电枢单元2，且k个外电枢单元2在一相范围内沿圆周方向均布；k个外电枢单元2中绕组可以通过串联或者并联构成一相绕组；每个外电枢单元2由h个沿轴向方向均匀分布的外U型电枢模块3构成，相邻外U型电枢模块3的绕组反向串联，且相邻外U型电枢模块3中心的轴向距离为τ，τ为永磁体轴向方向的极距；

内初级包括内初级电枢4，内初级电枢4为m相，每相包括k个内电枢单元5，且k个内电枢单元5在一相范围内沿圆周方向均布；k个内电枢单元5中绕组可以通过串联或者并联构成一相绕组；每个内电枢单元5由h个沿轴向方向均匀分布的内U型电枢模块6构成，相邻内U型电枢模块6的绕组反向串联，且相邻内U型电枢模块6中心的轴向距离为τ；

k个外电枢单元2和k个内电枢单元5径向位置分别一一对应。

优选地，同相的k个外电枢单元2沿圆周方向均布且每相依次占360°/m角度，同相的k个电枢单元5沿圆周方向均布且每相依次占360°/m角度。

优选地，同相的k个外电枢单元2沿圆周方向连续排布且每相依次占360°/m角度，同相的k个内电枢单元5沿圆周方向连续排布且每相依次占360°/m角度。