专利名称：模块化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：
本发明涉及一种模块化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。与传统的旋转电机驱动方式相比，采用直线电机驱动省去了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的制造成本和维护成本大幅增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低制造成本和维护成本的模块化初级永磁直线电机及由其构成的电机模组。为了实现上述目的，本发`明通过如下的技术方案来实现本发明的模块化初级永磁直线电机包括初级、次级和集中绕组，初级和次级均为凸极结构，且两者之间具有气隙，初级包括m或2m个初级模块，m为电机的相数；相邻两个初级模块之间填充导磁或非导磁材料；每个初级模块包括两个U型导磁材料和设置在U型导磁材料之间的永磁体；集中绕组设置在初级模块的槽中且套住永磁体；每个U型导磁材料两齿的中轴线之间的距离为T u，永磁体两边两U型导磁材料齿的中轴线之间的距离为T ul，两个U型导磁材料的中轴线之间的距离为初级极距T m, U型导磁材料的齿尖宽度为Wnlt,相邻两个次级齿的中轴线距离为T s，次级的齿尖宽度为Wst，其中Tni, T s, T u1, T u,Wmt,Wst满足如下关系
权利要求
1.模块化初级永磁直线电机，包括初级(11)、次级(10)和集中绕组(113)，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m或2m个初级模块(110)，m为电机的相数；相邻两个所述初级模块(110)之间填充导磁或非导磁材料(I 14)；每个所述初级模块(110)包括两个U型导磁材料(111)和设置在U型导磁材料(111)之间的永磁体(112);所述集中绕组(113)设置在初级模块(110)的槽中且套住永磁体(112); 每个所述U型导磁材料(111)两齿的中轴线之间的距离为τ u，所述永磁体(112)两边两U型导磁材料(111)齿的中轴线之间的距离为Tul，两个所述U型导磁材料(111)的中轴线之间的距离为初级极距τπ，所述U型导磁材料(111)的齿尖宽度为Wmt，相邻两个所述次级(10)齿的中轴线距离为τ s，所述次级(10)的齿尖宽度为Wst,其中Tm，τ s, τ ul, τ u,wmt,Wst满足如下关系
2.根据权利要求1所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，同相所述初级模块(110)中的集中绕组(1 13)相互串联在一起。
3.根据权利要求1所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，所述次级(10)为导磁材料。
4.根据权利要求1所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，相邻两个所述永磁体(112 )采用交替平行充磁。
5.根据权利要求1所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，所述永磁体(112)的高度小于或等于U型导磁材料(111)的高度。
6.根据权利要求1所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，所述模块化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所述的模块化初级永磁直线电机，其特征在于，所述模块化初级永磁直线电机是电动机或发电机。
8.由权利要求f7所述的模块化初级永磁直线电机构成的电机模组，其特征在于，包括X个所述模块化初级永磁直线电机，X为正整数。
9.根据权利要求8所述的电机模组，其特征在于，X个所述模块化初级永磁直线电机串联构成一个整体或分开单独控制。
全文摘要
本发明公开了模块化初级永磁直线电机及由其构成的电机模组，模块化初级永磁直线电机包括初级和次级。初级包括m或2m个初级模块，每个初级模块包括两个U型导磁材料和设置于U型导磁材料之间的永磁体，τm，τs，τu1，τu，wmt，wst满足如下关系τm=或≈kτs，τu1=或≈(j+0.5)τs，τu1=τm-τu1，wmt≤wst。属于同相的两初级模块之间的相对位移为λ1=(n±0.5)τs或λ1=nτs，属于不同相的两初级模块之间的相对位移为λ2=(i±1/m)τs或λ2=[i±(0.5-1/m)]τs。本发明具有反电势对称、正弦、定位力较小和推力波动小等优点，适合于长次级结构直线电机应用场合。
文档编号H02K41/03GK103051148SQ20121054102
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者程明, 曹瑞武, 花为, 王欣 申请人:东南大学