专利名称：模块化互补型初级永磁直线电机及由其构成的电机模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是初级永磁直线电机，具体涉及的是模块化互补型初级永磁直线 电机及由其构成的电机模组，属于电机制造技术领域。
背景技术：
随着工业的发展，直线电机得到广泛的应用。采用直线电机驱动可以省去传统 的旋转电机，把旋转运动转换为直线运动的机械齿轮。可以降低成本，较小噪声，降低 系统体积，减低维护成本。特别在轨道交通应用中，采用旋转电机驱动时，其驱动力是 通过车轮和铁轨之间的黏着力产生，速度过高及减速时会出现轮轨滑动等问题。因此， 采用直线电机代替旋转电机这一技术手段，可以克服旋转电机在此应用场合中的上述缺 点，提高整个系统的效率。我国是稀土永磁大国，随着电力电子和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到迅 速的发展。此类电机具有高效率、高功率密度等优点。其相应的直线结构也被广泛研 究。传统的永磁直线同步电机兼有永磁电机和直线电机的双重优点。与直线感应电机相 比，永磁直线同步电机的推力密度高、体积小、重量轻，且具有发电制动功能。然而， 由于传统的永磁电机的永磁体和电枢绕组分别安装在初级和次级，而永磁体和电枢的成 本都较高，在如轨道交通等长次级应用场合中无疑导致系统成本增加。目前，国际上研究比较热点的永磁电机(DSPM电机)具有较高的功率密度，其 永磁体和电枢绕组均放置在定子上，转子无绕组、无电刷、无永磁体，仅为导磁铁心材 料，具有功率密度高，结构简单，易于散热，高可靠性等优点。对其直线结构而言，可 以把旋转结构的定子作为初级动子，由永磁体和绕组组成，而旋转结构的动子作为次级 长定子，仅由导磁性材料组成，因此，此结构电机在长定子应用场合可以大大降低系统 成本。然而，传统的直线电机需要增加辅助齿和永磁体来平衡端部相绕组的磁路，同时 具有反电势波形非对称，定位力大的缺点，导致电机具有较大的推力波动。因此影响该 结构直线电机的动态性能。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供反电势波形对称且定位力 小的模块化互补型初级永磁直线电机及由其构成的电机模组，使得电机具有较小的推力 波动、永磁体利用率高和系统容错性能高等优点。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现本发明的初级永磁直线电机包括初级和次级，初级和次级均为凸极结构，且两 者之间具有气隙，初级包括动子模块，动子模块包括第一模块和第二模块，且两者之间 设有第一非导磁材料；第一模块及第二模块均包括两个凸极导磁材料和设置在两凸极导 磁材料之间的永磁体，凸极导磁材料设有m个初级齿，初级齿上设有集中电枢绕组；第 一模块和第二模块的相对位移为λ2= (k士0.5) τ8,相邻两凸极导磁材料之间的相对位移为
权利要求
1.模块化互补型初级永磁直线电机，包括初级(11)和次级(10)，所述初级(11)和次 级(10)均为凸极结构，且两者之间具有气隙，其特征在于，所述初级(11)包括动子模块(110)，所述动子模块(110)包括第一模块(IlOa)和第 二模块(110b)，且两者之间设有第一非导磁材料(114)；所述第一模块(IlOa)及第二模块(IlOb)均包括两个凸极导磁材料(112)和设置在 两凸极导磁材料(112)之间的永磁体(111)，所述凸极导磁材料(112)设有m个初级齿 (115)，所述初级齿(115)上设有集中电枢绕组(113)；所述第一模块(IlOa)和第二模块(IlOb)的相对位移为
2.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述第一模 块(IlOa)及第二模块(IlOb)中同相的集中电枢绕组(113)分别相互串联在一起组成第一 模块集中绕组及第二模块集中绕组，所述第一模块集中绕组与第二模块集中绕组相互串 联组成集中绕组。
3.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述初级齿(115)及次级(10)均为直槽或斜槽结构。
4.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述次级 (10)仅为导磁材料。
5.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述相邻两 个永磁体(111)采用交替平行充磁。
6.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述模块化 互补型初级永磁直线电机是单边平板结构、双边平板结构或圆筒型结构。
7.根据权利要求1所述的模块化互补型初级永磁直线电机，其特征在于，所述模块化 互补型初级永磁直线电机是电动机或发电机。
8.由权利要求1 7所述的模块化互补型初级永磁直线电机构成的电机模组，其特 征在于，包括η个动子模块(110)，且相邻两动子模块(110)之间设有第二非导磁材料(116)，η为正整数。
9.根据权利要求8所述的电机模组，其特征在于，所述η个动子模块(110)中同相的 集中绕组相互串联组成一个电机或并联单独控制。
全文摘要
本发明公开了模块化互补型初级永磁直线电机及由其构成的电机模组，包括初级和次级，初级和次级均为凸极结构，且两者之间具有气隙，初级包括动子模块，动子模块包括第一模块和第二模块，且两者之间设有第一非导磁材料；第一模块及第二模块均包括两个凸极导磁材料和设置在两凸极导磁材料之间的永磁体，凸极导磁材料设有m个初级齿，初级齿上设有集中电枢绕组；第一模块和第二模块的相对位移为λ2＝(k±0.5)τs，相邻两凸极导磁材料之间的相对位移为λ1＝m*τm，初级极距和次级极距之比为τm/τs＝(m±1)/m。本发明具有反电势对称、定位力较小和推力波动小等优点，适合于长定子结构直线电机应用场合。
文档编号H02K41/03GK102013786SQ20101058400
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者曹瑞武, 程明, 花为 申请人:东南大学