分数槽集中绕组永磁直线电机工作原理及基本结构

永磁电机具有很好的机械特性，转矩特性优异，分数槽集中绕组永磁电机还有定位转矩小、转矩波动小的优点。直线电机同样可以采用分数槽集中绕组永磁电机，下面介绍其工作的基本原理与基本结构。

分数槽集中绕组永磁直线电机工作原理

该直线电机可看着是6槽4极分数槽集中绕组永磁电机的展开模式，短初级由6个线圈组成A、B、C三相绕组；若干个永磁体正反排列组成长次级，4个永磁体的排列长度等于6个线圈。

图1是线圈与永磁体的对应图。每相线圈由两个线圈串联组成，A相线圈入口端是A1，出口端是A2；B相线圈入口端是B1，出口端是B2；C相线圈入口端是C1，出口端是C2，三个线圈出口端连接在一起组成星形接法。

线圈的节距仅一个槽距，线圈端部很短，节省铜线又减少铜损，这也是集中绕组的优点。

图1--分数槽集中绕组永磁电机展开图

电机星形绕组的驱动电路是开关晶体管组成三相逆变器，图2是星形绕组与开关晶体管连接示意图。分数槽集中绕组永磁电机的工作原理完全不同于三相正弦波的永磁同步电动机，其三相逆变器输出波形为方波，而且每一时刻仅有两相线圈通电。

开关晶体管的切换由位置检测装置控制，采用霍尔元件检测永磁体的极性与翻转，三个霍尔元件分别安装在三相线圈的三个前沿位置，见图5，装在每相第一个线圈前沿或第二个线圈前沿效果是相同的。

图2--永磁电机三相驱动电路图

用一段动画来演示电机的工作过程，为显示方便采用初级静止次级运动的形式。图3是动画的截图，为方便观察初级没有显示铁芯，仅有空心线圈，有电流通过的线圈在线圈有效边上有箭头显示电流方向。

深蓝色的永磁体表示上表面是北极，有向上的蓝色箭头线表示磁场方向；深红色的永磁体表示上表面是南极，有向下的红色箭头线表示磁场方向。

霍尔元件安装在两个线圈之间位置（见图5），每到两个永磁体之间位置运动到两个线圈相邻位置时，相应线圈电流就进行切换。

图3--分数槽集中绕组永磁直线电机原理图

分数槽集中绕组永磁直线电机基本结构

初级铁芯用硅钢片叠成，铁芯有6个槽（5个整槽加两边2个半槽），6个整齿用来绕线圈。

图4--集中绕组直线电机铁芯

在6个齿上绕上线圈，每两个线圈串联为一相，三相按星形接法，见图5。在每相线圈前边位置安装霍尔元件，用来检测磁场的方向与变化。

图5--集中绕组直线电机铁芯与绕组

图6--单边分数槽集中绕组永磁直线电机

图7--双边分数槽集中绕组永磁直线电机