本發明涉及電機技術領域，特別是涉及一種帶有反向槽的永磁同步線形電機。

背景技術：

直線電機由于結構簡單，直線傳送的定位精度高、反應速度快等優點，廣泛應用在自動控制系統，因此需要提供長期連續驅動的裝置和短時間或短距離內提供巨大直線運動能量的裝置。

弧形電機代替由高速伺服電機、齒輪組、齒圈等結構構成的直驅掃描伺服裝置，可以避免傳統驅動方式中存在的非線性摩擦力、間隔死區及彈性形變，具有結構簡單，可靠性高等優點。

然而無論是直線電機還是弧形電機，在極槽配合上都與其相對應的旋轉電機的極槽配合有差別，相較于與其對應的旋轉電機的極槽配合，直線電機和弧形電機將會多出一個槽的存在用來放置邊端繞組，前面幾個極槽正常配合，所產生的力波動諧波可以互相抵消，然而多出來的那一個槽與第一個槽的相位完全一樣，它所引起的諧波無法消除，這將不可避免的引入較大的齒槽力波動。

針對上述傳統的永磁同步線形電機存在的不足，如何克服上述問題，是目前急需解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種帶有反向槽的永磁同步線形電機，以削弱齒槽的力波動。

為實現上述目的，本發明提供了一種帶有反向槽的永磁同步線形電機，包括2個初級(1)、1個次級(2)、1套繞組(3)；2個所述初級(1)分別設置在所述次級(2)的兩側，且到所述次級(2)的距離相等，所述次級(2)相對于2個所述初級(1)運動；

在各所述初級(1)上分別設置m個初級槽(101)，m個所述初級槽(101)等間距設置；2個所述初級(1)上任意一條對角線上的2個初級槽(101)的開口方向遠離所述次級(2)，除了所述對角線上的2個初級槽(101)外，剩下的2m-2個所述初級槽(101)的開口方向朝向所述次級(2)，其中，m為3的整數倍；

所述繞組(3)放置在2個所述初級槽(101)中，所述繞組(3)為k相繞組，其中k≥3。

可選的，2個所述初級(1)相互錯開設定距離。

可選的，所述次級(2)包括：2n個永磁體(201)、次級鐵芯(202)；2n個所述永磁體(201)等間距的分布在所述次級鐵芯(202)的上下兩側，且對應設置，所述次級(2)的長度大于所述初級(1)的長度。

可選的，所述繞組(3)包括2m-2個初級繞組線圈(301)和2個補償繞組線圈(302)；位于2個所述初級槽(101)之間的初級部分為初級齒(102)，位于所述初級(1)邊端的部分為邊端齒(103)；所述初級繞組線圈(301)穿過2個初級槽(101)，繞在所述初級(1)的所述初級齒(102)上，所述補償繞組線圈(302)分別穿過2個所述初級(1)最外端的同一側上下設置的2個所述初級槽(101)，繞在同一側上下設置的兩個所述邊端齒(103)上；與所述補償繞組線圈(302)位于同一初級槽(101)內的所述初級繞組線圈(301)分別與所述補償繞組線圈(302)串聯。

可選的，所述邊端齒(103)的寬度≥所述初級齒(102)的寬度的一半。

可選的，所述初級槽(101)為全開口或半開口。

可選的，所述帶有反向槽的永磁同步線形電機為直線電機或弧形電機。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

1、本發明在各所述初級上分別設置m個初級槽，m個所述初級槽等間距設置；2個所述初級上任意一條對角線上的2個初級槽的開口方向遠離所述次級，除了所述對角線上的2個初級槽外，剩下的2m-2個所述初級槽的開口方向朝向所述次級。本發明通過改變初級結構消除直線電機由于極槽匹配而引起的齒槽力波動，從而實現削弱力波動。

2、本發明中的2個所述初級相互錯開設定距離，以改變2個初級所產生的力波動相位，從而實現削弱力波動。

3、本發明增加了2個補償繞組線圈，將所述補償繞組線圈分別穿過2個所述初級最外端的同一側上下設置的2個所述初級槽，繞在同一側上下設置的兩個所述邊端齒上；與所述補償繞組線圈位于同一初級槽內的所述初級繞組線圈分別與所述補償繞組線圈串聯，從而克服因結構變化引起的三相磁路不對稱和三相反電勢畸變等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例帶有反向槽的永磁同步線形電機的總體結構示意圖；

圖2為本發明實施例帶有反向槽的永磁同步線形電機與常規電機結構對比示意圖；

圖3為本發明實施例采用帶有反向槽的永磁同步線形電機與常規電機仿真后齒槽力對比示意圖；

圖4為本發明實施例邊端齒調整結構示意圖；

圖5為本發明實施例增加補償繞組線圈前、后反電動勢變化結構示意圖。

附圖說明

初級 1 初級槽 101

初級齒 102 邊端齒 103

次級 2 永磁體 201

次級鐵芯 202 繞組 3

初級繞組線圈 301 補償繞組線圈 302

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供一種帶有反向槽的永磁同步線形電機，以削弱齒槽的力波動。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本發明帶有反向槽的永磁同步線形電機即可應用到直線電機，還可應用于弧形電機；另外，本發明中所采用的齒槽配合理論上可以為任意值，但由于實際應用過程中其他因素的影響，所以本發明根據給出了所述初級槽101與所述永磁體201應滿足如下關系：p·q＝[p,q](p,q)，其中，p為所述初級槽的個數，q為所述永磁體的個數，[p,q]為最小公倍數，(p,q)為最大公約數，最小公倍數[p,q]越大越好，最大公約數(p,q)越小越好；其中，最小公倍數取最大值整數值、最大公約數取最小值整數值為最優組合。本發明以8極9槽、3相繞組為例進行分析。

本發明提供一種帶有反向槽的永磁同步線形電機，具體包括2個初級1、1個次級2、1套繞組3；2個所述初級1分別設置在所述次級2的兩側，且到所述次級2的距離相等，所述次級2相對于2個所述初級1運動，2個所述初級1分別與所述繞組3連接；2個所述初級1相互錯開設定距離，以改變2個初級所產生的力波動相位，從而實現削弱力波動。

在各所述初級1上分別設置10個初級槽101，10個所述初級槽101等間距設置，各所述初級槽101為全開口或半開口。位于2個所述初級槽101之間的初級部分為初級齒102，位于所述初級1邊端的部分為邊端齒103；所述邊端齒103的初始寬度為所述初級齒102的寬度一半，任意增加同一所述初級1的兩側的所述邊端齒103的寬度，使所述邊端齒103的寬度大于所述初級齒102的寬度的一半便可調節初級邊端力的大小和幅值，從而實現削弱力波動。

2個所述初級1上任意一條對角線上的2個初級槽101的開口方向遠離所述次級2，除了所述對角線上的2個初級槽101外，剩下的18個所述初級槽101的開口方向朝向所述次級2。本發明通過改變初級結構消除直線電機由于極槽匹配而引起的齒槽力波動，從而實現削弱力波動。

本發明將位于所述次級2上邊的所述初級1最后側的所述初級槽101和位于所述次級2下邊的所述初級1最左側的所述初級槽101的開口方向設置為遠離所述次級2的方向為例進行論述，詳見圖1，圖1為本發明實施例帶有反向槽的永磁同步線形電機的總體結構示意圖。

所述次級2包括：2n個永磁體201、次級鐵芯202；2n個所述永磁體201等間距的分布在所述次級鐵芯202的上下兩側，且上下所述永磁體201對應設置，其中，n≥10，n為正整數。

所述繞組3包括：18個初級繞組線圈301；其中，9個所述初級繞組線圈301依次穿過位于所述次級2上邊的所述初級1上2個所述初級槽101，繞在所述初級1的所述初級齒102上；剩下的9個所述初級繞組線圈301依次穿過位于所述次級2下邊的所述初級1上2個所述初級槽101，繞在所述初級1的所述初級齒102上，纏繞所述初級繞組線圈301的方式與常規的纏繞旋轉電機的初級繞組線圈的方式相同。

所述繞組3還包括：2個補償繞組線圈302；其中，1個所述補償繞組線圈302穿過2個所述初級1最左端的上下設置的2個所述初級槽101，即所述上下設置的2個所述初級槽101的開口方向分別為朝向所述次級2和遠離所述次級2，繞在最左側上下設置的2個所述邊端齒103上，與所述補償繞組線圈302位于同一初級槽101內的所述初級繞組線圈301分別與所述補償繞組線圈302串聯；另1個所述補償繞組線圈302穿過2個所述初級1最右端的上下設置的2個所述初級槽101，即所述上下設置的2個所述初級槽101的開口方向分別為朝向所述次級2和遠離所述次級2，繞在最右側上下設置的2個所述邊端齒103上，與所述補償繞組線圈302位于同一初級槽101內的所述初級繞組線圈301分別與所述補償繞組線圈302串聯。

本發明實施例將9個所述初級繞組線圈301依次穿過位于所述次級2上邊的所述初級1上相鄰的2個所述初級槽101，繞在所述初級1的所述初級齒102上；剩下的9個所述初級繞組線圈301依次穿過位于所述次級2下邊的所述初級1上相鄰的2個所述初級槽101，繞在所述初級1的所述初級齒102上；將位于所述次級2上邊的纏繞在所述初級1上的前3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為A相繞組，將位于所述次級2上邊的纏繞在所述初級1上的中間3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為B相繞組，將位于所述次級2上邊的纏繞在所述初級1上的后3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為C相繞組；將位于所述次級2下邊的纏繞在所述初級1上的前3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為A相繞組，將位于所述次級2下邊的纏繞在所述初級1上的中間3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為B相繞組，將位于所述次級2下邊的纏繞在所述初級1上的后3個所述初級繞組線圈301相互串聯作為C相繞組；其中，1個所述補償繞組線圈302穿過2個所述初級1最左端的上下設置的2個所述初級槽101，繞在最左側上下設置的2個所述邊端齒103上，與所述補償繞組線圈302位于同一初級槽101內的兩個所述A相繞組分別與所述補償繞組線圈302串聯；另1個所述補償繞組線圈302穿過2個所述初級1最右端的上下設置的2個所述初級槽101，繞在最右側上下設置的2個所述邊端齒103上，與所述補償繞組線圈302位于同一初級槽101內的兩個所述C相繞組分別與所述補償繞組線圈302串聯。具體的纏繞方式不局限于這一種方式。

本發明通過增加2個所述補償繞組線圈302，將所述補償繞組線圈302分別穿過2個所述初級1最外端的同一側上下設置的2個所述初級槽101，繞在同一側上下設置的兩個所述邊端齒103上；與所述補償繞組線圈302位于同一初級槽101內的所述初級繞組線圈301分別與所述補償繞組線圈302串聯。從而克服因結構變化引起的三相磁路不對稱和三相反電勢畸變等問題。

圖2為本發明實施例帶有反向槽的永磁同步線形電機與常規電機結構對比示意圖，其中，圖2中(a)為常規電機結構，圖2中(b)為帶有反向槽的永磁同步線形電機結構。由附圖2可知，常規的8極9槽的永磁同步線形電機將2個所述初級1的結構設置成完全相同的兩個結構，每個所述初級1包括10個初級槽，10個所述初級槽101等間距設置，且所述上下2個所述初級1上的各個所述初級槽101的開口均朝向所述次級2。

帶有反向槽的永磁同步線形電機將2個所述初級1的結構設置成完全相同的兩個結構，每個所述初級1包括10個初級槽，10個所述初級槽101等間距設置，且本發明將位于所述次級2上邊的所述初級1最右端的所述初級槽101的開口設置為遠離所述次級2的方向，將位于所述次級2下邊的所述初級1最左端的所述初級槽101的開口設置為遠離所述次級2的方向，將剩下的18個所述初級槽101的開口方向朝向所述次級2。

圖3為本發明實施例采用帶有反向槽的永磁同步線形電機與常規電機仿真后齒槽力對比示意圖，圖3中虛線為采用常規結構仿真后獲得的齒槽力仿真圖，實線為采用新結構仿真后獲得的齒槽力仿真圖。由圖3可知，采用傳統的常規結構仿真出來的齒槽力波動幅度很大，而采用新結構仿真出來的齒槽力波動幅度很小，因此采用新結構可大大減低齒槽力的幅度，從而實現削弱力波動。

圖4為本發明實施例邊端齒調整結構示意圖。由圖4可知，可增加任一個所述初級1的兩個所述邊端齒103的寬度，還可以同時增加兩個所述初級的四個所述邊端齒103的寬度，本發明通過改變邊端齒103的寬度來調節初級邊端力的大小和幅值，從而實現削弱力波動。

圖5為本發明實施例增加補償繞組線圈前、后反電動勢變化結構示意圖；圖5中虛線表示未添加2個補償繞組線圈時三相反電動勢的波形圖，實線為添加2個補償繞組線圈后三相反電動勢的波形圖。由于添加繞組不影響三相反電動勢的相位，所以圖5中“A”上邊的虛線波形則表示添加補償后A相反電動勢的波形圖，“A”上邊的實線波形則表示未添加補償后A相反電動勢的波形圖，“B”、“C”同理。

由圖5可知，不添加補償繞組線圈時，B相反電動勢大于A相反電動勢和C相反電動勢，顯然三相反電動勢因為結構發生改變而導致三相反電動勢不均衡。

當添加補償繞組線圈時，B相反電動勢幾乎沒有改變，A相反電動勢和C相的反電動勢明顯增大了反電動勢，使得A相反電動勢、C相反電動勢均與B相反電動勢大小相等，從而克服了三相反電動勢因為結構發生改變而導致三相反電動勢不均衡的問題。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。