非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括一个初级和两个次级，初级和次级之间存在气隙。初级包含m*k*n个基本单元，m为相数，k为一正整数，n为电机单元数。每个基本单元包括两个十字形导磁材料，励磁绕组设置于基本单元中间的槽中，电枢绕组设置于基本单元两侧的槽中，绕组环绕于基本单元轭部。次级均为齿槽结构的导磁材料，位于初级两边。本实用新型专利技术与现有技术相比，具有绕组端部长度短、绕组无重叠、电机损耗小、功率密度和效率高、法向拉力小等优点，适合应用于城轨交通、电磁弹射和垂直升降系统等需要宽调速、大功率的场合。

Non-overlapping cogging bilateral electric excitation flux switching linear motor

The utility model discloses a non-overlapping cogging double-sided electric excitation flux switching linear motor, which comprises a primary and two secondary stages, and there are air gaps between the primary and secondary stages. The primary includes m*k*n basic units, m is phase number, K is a positive integer, and N is motor unit number. Each basic unit consists of two cross-shaped magnetizing materials. The excitation winding is arranged in the slot between the basic units, the armature winding is arranged in the slot on both sides of the basic units, and the winding is surrounded by the yoke of the basic units. Secondary magnetic conductive materials with alveolar structure are located on both sides of the primary. Compared with the prior art, the utility model has the advantages of short winding end length, no overlap of windings, small motor loss, high power density and efficiency, and low normal tension. It is suitable for wide speed regulation and high power applications such as urban rail transit, electromagnetic ejection and vertical lifting system.

【技术实现步骤摘要】
非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机
本技术涉及的是双边电励磁磁通切换直线电机，属于电机制造

技术介绍
随着工业领域技术的不断进步，电机得到了越来越多的应用。近些年来，许多新兴领域对电机驱动提出了更高的要求，传统的旋转电机与机械转换装置在一些场合使用复杂，效率低下，直线电机很好地解决了这一问题，在简化系统、降低噪声、加速响应、提高效率方面有很大的优势。感应电机结构简单，但是效率较低，控制方法复杂。永磁无刷同步直线电机具有效率高、功率密度大等优点，但是其永磁体置于电机的次级，永磁体易脱落，且存在高温退磁风险，导致磁场不稳定；采用不导磁套筒固定永磁体又会增大电机的气隙长度，增大电机体积。而且永磁体价格昂贵，不适合应用在长距离场合。最近几年，一种初级电励磁磁通切换直线电机得到了相关专家学者的广泛关注，该电机不使用永磁体，没有退磁的风险，系统运行更加稳定。电枢绕组与励磁绕组同时置于初级，次级仅由导磁材料构成，结构简单，便于维护。但是目前该类电机的电枢绕组和励磁绕组存在重叠现象，绕组设置复杂，且绕组端部较长，铜耗大，导致电机输出功率和效率低。所以，对该类电机的绕组结构进行改进具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本技术目的在于提供一种非重叠绕组的齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，该电机改善了绕组分布方式，增大了电机反电势幅值，从而提高了输出功率密度；同时，该电机不存在绕组重叠现象，减小了绕组端部长度，降低了铜耗，提高了效率。为了实现上述目的，本技术通过以下的技术方案来实现：本技术提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级11两侧的次级10、初级11、励磁绕组112和电枢绕组113，所述次级10与所述初级11之间存在气隙；根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个十字形导磁材料111；每个所述基本单元110包括1个励磁绕组112和2个电枢绕组113，励磁绕组112设置于基本单元110中间，电枢绕组113设置于基本单元110两侧，所述励磁绕组112和所述电枢绕组113缠绕在导磁材料111所形成的初级轭部上。进一步地，所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与导磁齿101。进一步地，所述初级11包括m*k*n个基本单元110，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数；进一步地，相邻所述基本单元110的励磁绕组112绕向相反；更进一步地，所述初级11相邻两导磁齿中心线间的距离为τp，所述次级10相邻两导磁齿101中心线间的距离为τs，所述电枢绕组113的分布方式根据τs/τp的不同分为以下三类：第一类，第二类，第三类，其中，i为自然数。当τs/τp属于第一类情况时，同一所述基本单元110内的电枢绕组113绕组绕向相反；属于相邻基本单元110的两个邻近的电枢绕组113绕向相反；k个连续基本单元110内的电枢绕组113组成一相绕组，m*k个连续基本单元110构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级11。当τs/τp属于第二类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组；其中，任一初级11齿槽内的电枢绕组113与其相邻的一侧电枢绕组113的绕向相同，与相邻另一侧的电枢绕组113的绕向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。当τs/τp属于第三类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，属于同一相的绕组绕向相同；属于同一相的连续若干个电枢绕组113与其相邻齿槽属于其他相电枢绕组113的绕向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。若所述同一初级11齿槽内的电枢绕组113为同相绕组并且绕向相同，则合并且视为同一个电枢绕组113。进一步地，所述励磁绕组112和电枢绕组113在排列顺序不变的前提下，可以从任意某个基本单元110开始排列构成初级11。作为一种优选，所述初级11的两端可以分别增加附加导磁齿114。作为一种优选，所述励磁绕组112和电枢绕组113为铜或超导材料。所述非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机是电动机或发电机。本技术电机主要存在如下优点：本技术提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，电枢绕组和励磁绕组均置于初级，次级结构简单，维护方便；本电机的新型非重叠绕组方式，既提高了反电势幅值，又减小了绕组端部的长度，从而减小了铜耗，提高了电机的功率密度和电机效率。作为电动机运行时，减小了次级的重量和体积，可以应用于轨道交通、电磁弹射等领域；作为发电机运行时，有利于励磁调节，调整功率因数。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明：图1本技术实施例1电机结构示意图；图2本技术实施例1基本单元绕组分布图；图3本技术实施例2电机结构示意图；图4本技术实施例3电机结构示意图；图5本技术实施例4电机结构示意图；图6本技术实施例5电机结构示意图。其中，10-次级，11-初级，100-次级轭部，101-导磁齿，110-基本单元，111-导磁材料，112-励磁绕组，113-电枢绕组，114-附加导磁齿。具体实施方式本技术提供非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，为使本技术的目的和技术手段、创作特征及效果更加易于明白，下面结合参照附图并举具体实例对本技术进一步详细说明。应当了解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级11两侧的次级10、初级11、励磁绕组112和电枢绕组113，所述次级10与所述初级11之间存在气隙；根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个十字形导磁材料111；每个所述基本单元110包括1个励磁绕组112和2个电枢绕组113，励磁绕组112设置于基本单元110中间，电枢绕组113设置于基本单元110两侧，所述励磁绕组112和所述电枢绕组113缠绕在导磁材料111所形成的初级轭部上。进一步地，所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与导磁齿101。进一步地，所述初级11包括m*k*n个基本单元110，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数；进一步地，相邻基本单元110的励磁绕组112绕向相反；更进一步地，所述初级11相邻两导磁齿中心线间的距离为初级极距τp，所述次级10相邻两导磁齿101中心线间的距离为τs，所述电枢绕组113的分布方式根据τs/τp的不同分为三类：第一类，第二类，第三类，其中，i为自然数。当τs/τp属于第一类情况时，同一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级(11)两侧的次级(10)、初级(11)、励磁绕组(112)和电枢绕组(113)，所述次级(10)与所述初级(11)之间存在气隙，其特征在于，根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级(11)包括若干个首尾相连的基本单元(110)，所述基本单元(110)包括2个十字形导磁材料(111)；每个所述基本单元(110)包括1个励磁绕组(112)和2个电枢绕组(113)，励磁绕组(112)设置于基本单元(110)中间，电枢绕组(113)设置于基本单元(110)两侧，所述励磁绕组(112)和所述电枢绕组(113)缠绕在导磁材料(111)所形成的初级轭部上；所述次级(10)为齿槽结构，包括次级轭部(100)与导磁齿(101)。

【技术特征摘要】
1.非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级(11)两侧的次级(10)、初级(11)、励磁绕组(112)和电枢绕组(113)，所述次级(10)与所述初级(11)之间存在气隙，其特征在于，根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级(11)包括若干个首尾相连的基本单元(110)，所述基本单元(110)包括2个十字形导磁材料(111)；每个所述基本单元(110)包括1个励磁绕组(112)和2个电枢绕组(113)，励磁绕组(112)设置于基本单元(110)中间，电枢绕组(113)设置于基本单元(110)两侧，所述励磁绕组(112)和所述电枢绕组(113)缠绕在导磁材料(111)所形成的初级轭部上；所述次级(10)为齿槽结构，包括次级轭部(100)与导磁齿(101)。2.根据权利要求1所述的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，其特征在于，所述初级(11)包括m*k*n个基本单元(110)，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组(113)串联对数，n为电机单元数；相邻所述基本单元(110)的励磁绕组(112)绕向相反；所述初级(11)相邻两导磁齿中心线间的距离为τp，所述次级(10)相邻两导磁齿(101)中心线间的距离为τs，所述电枢绕组(113)的分布方式根据τs/τp的不同分为以下三类：第一类，第二类，第三类，其中，i为自然数。3.根据权利要求2所述的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，其特征在于，当τs/τp属于第一类情况时，同一所述基本单元(110)内的电枢绕组(113)绕组绕向相反；属于相邻基本单元(110)的两个邻近的电枢绕组(113)绕向相反；k个连续基本单元(110)内的电枢绕组(113)组成一相绕组，m*k个连续基本单元(110)构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级(11)。4.根据权利要求2所述的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，其特征在于，当τs/τp属于第二类情况时，同一所述初级(11)齿槽内的属于相邻两个基本单元(110)的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鸣航，曹瑞武，苏恩超，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32