动子、不等极距式双馈直线电机及其设计方法与流程

本发明涉及电机领域，具体涉及一种动子、不等极距式双馈直线电机及其设计方法。

背景技术：

双馈直线电机的定动子侧都装有三相绕组，可分别改变定动子侧电压的幅值、频率和相位，达到调速的目的。该种电机调速性能良好，且具有功率可调节，变频器功率小等优点。

如图1所示，双馈直线电机主要由定子2和原动子4组成。定子2和原动子4侧的三相绕组通电时，产生行波磁场相互作用，推动原动子运行，实现双馈直线电机的运行。

等极距结构式双馈直线电机，三相绕组产生的行波磁场相位保持恒定，由于电机两边开槽，气隙磁通突变显著导致电机推力波动明显，无法满足电机运行要求。不等极距式双馈直线电机，即定子2和原动子4的极距不相等时，由于定子2和原动子4的齿槽对应位置会发生错位，这样会减小的电机推力的波动，但采用这种结构时，定子2和原动子4侧三相绕组产生的行波磁场在第一个周期内保持恒定，由于极距不等，在以后的运行周期中，定子2和原动子4行波磁场相位发生改变，且呈发散式增大，电机推力逐步减小，从而电机无法正常运转。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种能够减小电机推力波动量，且使电机保持稳定推力的不等极距式双馈直线电机。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种不等极距式双馈直线电机用动子，其包括铁芯本体；铁芯本体上，以动子的首端磁极的始端为起点，每隔一个动子极距τr或一对动子极距2τr设置有一个第一齿结构，第一齿结构的齿宽τc＝τs-τr或τc＝2(τs-τr)，τs为与动子配合的定子的极距。

第二方面，提供一种不等极距式双馈直线电机，其包括本方案设计的动子。

进一步地，动子的极对数为p，0.9τs≤τr≤τs。

第三方面，提供一种本方案设计的不等极距式双馈直线电机的设计方法，其包括：在动子的铁芯本体上，以动子的首端磁极的始端为起点，每隔一个动子极距τr或一对动子极距2τr设置一个第一齿结构，第一齿结构的宽度对应为τc＝τs-τr或τc＝2(τs-τr)，τs为双馈直线电机的定子极距。

本发明的有益效果为：

第一齿结构补偿了不等极距结构式的双馈直线电机的定子和动子电磁相位。在一个周期后，定子和动子三相绕组产生的行波磁场回到初始相位差，从而保持了恒定的相位差，使双馈直线电机保持稳定推力，同时使双馈直线电机运行时电磁推力波动减小，从结构上抑制了推力波动的效果，使得不等极距式双馈直线电机稳定运行。

附图说明

图1为现有技术中，不等极距式双馈直线电机的局部结构示意图；

图2为实施例1中，不等极距式双馈直线电机的局部结构示意图；

图3为实施例2中，不等极距式双馈直线电机的局部结构示意图；

图4为具体现有等极距式双馈直线电机的电磁推力数据图；

图5为具体现有不等极距式双馈直线电机的电磁推力数据图；

图6为实施例1的电磁推力数据图；

图7为实施例2的电磁推力数据图。

其中，1、动子；2、定子；3、第一齿结构；4、原动子；a、b和c表示绕组的三相。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图2和图3所示，该双馈直线电机用动子1包括铁芯本体；铁芯本体上，以动子1的首端磁极的始端为起点，每隔一个动子极距τr或一对动子极距2τr设置有一个第一齿结构3，第一齿结构3的齿宽τc＝τs-τr或τc＝2τs-τr，τs为与动子1配合的定子2的极距。

本方案还提供一种双馈直线电机，其包括本方案设计的动子1。

实施时，本方案优选0.9τs≤τr≤τs，p为动子1的极对数，以进一步确保双馈直线电机的平均推力。

本方案还提供一种本方案设计的双馈直线电机的设计方法，其包括：在动子1的铁芯本体上，以动子1的首端磁极的始端为起点，每隔一个动子极距τr或一对动子极距2τr设置一个第一齿结构3，第一齿结构3的宽度对应为τc＝τs-τr或τc＝2τs-τr，τs为双馈直线电机的定子2极距。

现有的等极距式双馈直线电机，以其原动子4的极对数p＝4，定子2和原动子4每极每相槽数q＝3，定子2和原动子4极距均为315mm，定子2侧绕组电流is＝450a，原动子4侧绕组电流ir＝320a，齿宽bst＝25mm，槽宽bss＝10mm，气隙高度δ＝13mm，定子2侧绕组和原动子4侧绕组的线圈匝数n＝3为例，其电磁推力数据如图4所示，推力波动量为44.6％。

现有的不等极距式双馈直线电机，以原动子4的极对数p＝4，定子2和原动子4每极每相槽数q＝3，定子2极距τs＝315mm，原动子4极距τr＝302.4mm，定子2侧绕组电流is＝450a，原动子4侧绕组电流ir＝320a，定子2齿宽bst＝25mm，定子2槽宽bss＝10mm，原动子4齿宽bn＝24mm，原动子4槽宽brs＝9.6mm，气隙高度δ＝13mm，定子2侧绕组和原动子4侧绕组的线圈匝数n＝3为例，其电磁推力数据如图5所示，电机平均推力显著减小且随电机运行呈衰减趋势，致使电机无法正常运行。

在实施时，本方案设计的不等极距式双馈直线电机，以动子1的极对数p＝4，定子2和动子1每极每相槽数q＝3，定子2极距τs＝315mm，动子极距τr＝302.4mm，定子2侧绕组电流is＝450a，动子1侧绕组电流ir＝320a，定子2齿宽bst＝25mm，定子2槽宽bss＝10mm，动子1齿宽bn＝24mm，动子1槽宽brs＝9.6mm，气隙高度δ＝13mm，定子2侧绕组和原动子4侧绕组的线圈匝数n＝3为基础。

实施例1，每隔一个动子极距τr后设置有第一齿结构3，第一齿结构3的齿宽τc＝τs-τr＝12.6，使不等极距式双馈直线电机在一个动子极距后，定子2侧绕组和动子1侧绕组电流产生的行波磁场回到恒定的初始相位差，并削弱了推力波动，其电磁推力数据如图6所示，其推力更稳定，且推力波动量为14.45％。

实施例2，每隔一对动子极距2τr设置有一个第一齿结构3，第一齿结构3的齿宽或τc＝2τs-τr＝25.2，定子2侧绕组和动子1侧绕组电流产生的行波磁场回到恒定的初始相位差，并削弱了推力波动，其电磁推力数据如图7所示，其推力更稳定，且推力波动量为9.26％。

在相同设计参数的情况下，结合图4至图7，我们知道实施例1和实施例2设置第一齿结构3后，电机的推力更稳定，且推力波动量更小。