專利名稱：一種容錯式永磁直線電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電工、電機技術領域的永磁直線電機，應用于人工心臟、電磁炮等
高可靠、高效率的直線驅動領域。
背景技術：
直線電機是一種可實現直接傳動、無需將旋轉運動轉為直線運動的附加裝置，能 消除中間環節所帶來的各種定位誤差，提高整個系統的定位精度，簡化系統的結構，減少系 統的重量和體積。 目前，常用的直線電機有兩類一類是以直線感應電機為主的電勵磁電機，其缺陷 是功率因數、功率密度和效率均不高；另一類是以永磁直線同步電機為主的永磁電機，與 直線感應電機相比，其力能指標高、體積小、重量輕，且具有發電制動功能，兼具永磁電機和 直線電機的雙重優點，但其缺陷是容錯性能差，無法滿足高可靠性和連續運行較高要求的 場合，例如人工心臟、電磁炮等。 雙凸極結構的旋轉式定子永磁型電機結構簡單、可靠性高，具有雙凸極永磁電機、 磁通切換永磁電機以及磁通反向電機三種結構，這三種結構是永磁體分別置于電機的定 子軛部、定子齒間以及采用定子凸極表面貼裝。其中，雙凸極永磁電機由于其永磁體置于電 機的定子軛部，因此，其永磁磁鏈具有單極性，電機的功率密度低于磁通切換永磁電機和磁 通反向電機。磁通切換永磁電機由于永磁體被電機繞組所包圍，當電機發生繞組短路故障 時，短路電流帶來的溫升會導致永磁體產生永久退磁，這便限制了該種電機的容錯性能。具 有雙極性永磁磁鏈的磁通反向電機在具有高功率密度的同時，兼具高可靠性的優點。
雙凸極結構的初級永磁型直線電機是近年來出現的一種新型永磁直線電機，該類 電機集中了旋轉式定子永磁型電機以及直線電機的諸多優點，結構簡單、制造成本低、效率 高；但另一方面，初級永磁型直線電機采用的是每槽2套繞組的傳統結構，會發生相間繞組 短路故障，并且其磁通路徑經由相鄰相構成回路，造成相間互感較大，當其中一相發生故障 時，會影響電機其它非故障相的正常工作。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的不足，基于目前旋轉式定子永磁型電機和初級 永磁型直線電機的結構，提出了一種可靠性高、電機相與相之間磁路獨立、具有容錯性能的 永磁直線電機。 本發明采用的技術方案是包括定子、動子和電樞繞組，動子的長度小于定子的長 度，定子上間隔均布多個電樞齒，電樞繞組繞于電樞齒上，每個所述電樞齒的齒槽中設置一 套電樞繞組，每相鄰兩個所述電樞齒之間設置一個隔離齒；永磁體貼裝于電樞齒端部，隔離 齒的高度大于貼裝有永磁體的電樞齒的高度；動子為由動子鐵芯和多個動子齒組成的凸極 形狀。 本發明的有益效果是
1、本發明為雙凸極多齒結構且帶隔離齒，結構簡單、功率密度高、可靠性高；有利
于降低電機的齒槽力，進而降低電機的推力波動。 2、電機定子上的電樞繞組為集中式繞組，制作嵌線方便，繞組端部短，電阻和銅耗 較小。 3、繞組采用每槽只有一套繞組的形式，沒有繞組的定子齒作為隔離齒，起到電機 相與相之間物理隔離、熱隔離以及磁路解耦的作用。 4、動子采用簡單的凸極結構，無繞組、無電刷、無永磁，易于維護。 5、永磁體采用定子齒表面貼裝的形式，使電機功率密度高、永磁體宜于散熱等優
點，雙極性永磁磁鏈可根據實際需要設計電機的反電動勢為正弦波和梯形波。 6、電機采用分段式獨立驅動，具有帶故障運行能力強、節能的優點。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明結構示意圖。
圖中1.定子；2.動子；3.永磁體；4.電樞繞組；5.隔離齒；6.電樞齒；7.動子鐵
芯；8.動子齒。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明由定子1、動子2以及固定于定子1上的永磁體3、電樞繞組4、 隔離齒5、電樞齒6和動子2上的鐵芯7所組成。動子2的長度小于定子1的長度。在定子 1上間隔均布多個電樞齒6，電樞齒6用足夠的沖片疊壓成，每相鄰兩個電樞齒6之間設置 一個隔離齒5，極性相對的二塊永磁體3采用表面貼裝形式固定在電樞齒6的端部，使得電 樞齒6端的等效氣隙長度增加。隔離齒5的高度大于貼裝有永磁體3的電樞齒6的高度。 電樞繞組4繞在電樞齒6上，也即定子1沒有繞組的是隔離齒5，電樞繞組4采用集中繞組 的方式，每個電樞齒6的齒槽中只設置一套電樞繞組4，定子1上所有的電樞繞組4采用分 組獨立供電的方式，如電樞繞組4的繞組A1、B1、C1為第一組，繞組A2、B2、C2為第二組，依 此類推，形成了本發明的多組供電區域。 動子2是由導磁材料制成的凸極形狀，動子2上既沒有繞組也沒有永磁體，由動子 鐵芯7和多個動子齒8組成，做直線運行。動子鐵芯7用足夠的沖片疊壓成，動子鐵芯7的 導磁部分采用常用的D23材料沖片壓疊而成。動子2上的動子齒8的齒數至少使動子2在 運行區間內橫跨二組供電區域的電樞齒6，以保證當某一組供電區域發生故障時，電機可以 帶故障運行。 本發明電樞繞組4的磁通路徑大部分經由隔離齒5構成回路，實現電樞繞組4的 空間物理間隔，使得電機的各相繞組相互獨立，各相之間磁路獨立得到了增強，從根本上避 免了相間短路故障的發生，實現了熱隔離，同時也使得電機各相互感近似為零。隔離齒5的 高度大于貼裝有永磁體3的電樞齒6的高度可以確保隔離齒5作為電樞磁通路徑的回路， 起到提高相間獨立性，提升電機容錯性能的作用。
權利要求
一種容錯式永磁直線電機，包括定子(1)、動子(2)和電樞繞組(4)，其特征是動子(2)的長度小于定子(1)的長度，定子(1)上間隔均布多個電樞齒(6)，電樞繞組(4)繞于電樞齒(6)上，每個所述電樞齒(6)的齒槽中設置一套電樞繞組(4)，每相鄰兩個所述電樞齒(6)之間設置一個隔離齒(5)；永磁體(3)貼裝于電樞齒(6)端部，隔離齒(5)的高度大于貼裝有永磁體(3)的電樞齒(6)的高度；動子(2)為由動子鐵芯(7)和多個動子齒(8)組成的凸極形狀。
2. 根據權利要求1所述的一種容錯式永磁直線電機，其特征是電樞繞組(4)具有多 組供電區域且每組獨立供電，動子(2)上的動子齒(8)的齒數至少使動子(2)在運行時橫 跨二組所述供電區域。
全文摘要
本發明公開了一種應用于高可靠、高效率直線驅動領域的容錯式永磁直線電機，包括定子、動子和電樞繞組，動子的長度小于定子的長度，定子上間隔均布多個電樞齒，電樞繞組繞于電樞齒上，每個所述電樞齒的齒槽中設置一套電樞繞組，每相鄰兩個所述電樞齒之間設置一個隔離齒；永磁體貼裝于電樞齒端部，隔離齒的高度大于貼裝有永磁體的電樞齒的高度；動子為由動子鐵芯和多個動子齒組成的凸極形狀。本發明結構簡單、功率密度高、可靠性高，有利于降低電機的齒槽力，電機相與相之間具有物理隔離、熱隔離以及磁路解耦，永磁體宜于散熱，帶故障運行和容錯性能強。
文檔編號H02K41/03GK101789676SQ20101012084
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者劉國海, 吉敬華, 孫玉坤, 趙文祥 申請人:江蘇大學