次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机制造技术

本发明专利技术公开了次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，包括初级和次级，其导磁齿上交替设置集中电枢绕组和集中励磁绕组，任意一个集中励磁绕组产生的磁场与距离其最近的集中励磁绕组产生的磁场方向相反；初级导磁齿上设有2*m*k*n个集中电枢绕组和2*m*k*n+1个集中励磁绕组；所述次级设有分段导磁块，次级与初级极距之比等于或约等于4*m*k/(2*m*k±1)。本发明专利技术电机有无刷、次子结构简单、每相反电动势对称且近似正弦、推力脉动小、初级励磁等特点，可用于城市轨道交通驱动系统、垂直提升系统、电磁弹射系统等领域；也适用于海浪发电等场合，通过调节励磁电流的大小，从而达到变速恒压输出及恒速变压输出的效果。

【技术实现步骤摘要】
次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机
本专利技术涉及的是一种初级电励磁直线电机，具体涉及的是次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，属于电机制造

技术介绍
随着工业的发展，直线电机得到广泛的应用。各个领域对驱动电机及系统的要求越来越高，采用旋转电机和机械转换装置将旋转运动转换为直线运动的驱动方式越来越不能满足相应要求，而采用直线电机驱动可以降低成本，减小系统体积，减小噪声。在如轨道交通、高层楼宇电梯、工厂运输等场合，采用旋转电机会出现驱动复杂、成本高、动态响应慢等问题。因此，采用直线电机代替旋转电机这一技术手段，可以克服旋转电机在应用上的上述缺点，提高整个系统的效率。目前直线感应电机已经在广州地铁线路中得到应用。直线感应电机结构简单，维护方便，系统成本低，在城市轨道交通驱动中发挥重要作用。但是，直线感应电机效率和功率因数低，调速性能不佳，控制复杂，性能仍然无法与直流电机相比。直线永磁同步电机没有励磁绕组，具有效率高、功率密度高等优点。但是，传统直线永磁同步电机的绕组和永磁体分别放置在电机的初级和次级，在轨道交通等长定子应用场合中永磁体或电枢绕组沿轨道铺设会带来成本过大、维护不便的问题。而且永磁体为稀有材料，价格昂贵，性能对环境温度、机械振动等因素敏感，不容易实现弱磁控制，控制系统复杂，在轨道交通应用场合存在许多缺点。
技术实现思路
所要解决的技术问题：针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种电枢绕组和励磁绕组均置于初级且可以单独控制，反电势近似正弦的磁路互补型初级电励磁直线电机。技术方案：为了实现以上功能，本专利技术提供了一种次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，包括初级11和次级10，所述初级11和次级10都为导磁材料且二者之间具有气隙，所述初级11上设有导磁齿110，导磁齿110上交替设置集中电枢绕组111和集中励磁绕组112，其特征在于，所述初级11导磁齿110的个数为Ns=4*m*k*n+1，相邻两导磁齿110中心线距离为初级11极距τp；所述导磁齿110上绕有2*m*k*n+1个集中励磁绕组112和2*m*k*n个集中电枢绕组111，设置集中励磁绕组112的导磁齿110称为励磁绕组导磁齿，设置集中电枢绕组111的导磁齿110称为电枢绕组导磁齿，所述次级10设有分段导磁块，相邻两分段导磁块中心线距离为次级极距τs，τs/τp=4*m*k/(2*m*k±1)或τs/τp≈4*m*k/(2*m*k±1)；所述集中励磁绕组112和集中电枢绕组111交替设置在初级导磁齿110上，任意一个集中励磁绕组112产生的磁场与距离其最近的集中励磁绕组112产生的磁场方向相反；其中，m为电机的相数，n和k为正整数，n为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组111对数。进一步的，每个电机单元中的集中励磁绕组112为串联连接，构成励磁绕组单元，各电机单元之间的励磁绕组单元串联或并联联接。进一步的，每个电机单元中任意一相电枢绕组由k对集中电枢绕组111串联，从第一个集中电枢绕组111起有k个置于相邻的电枢绕组导磁齿上的集中电枢绕组111属于同一相，其后在电枢绕组导磁齿上依次交替设置属于相邻相的k个集中电枢绕组111，按照上述排列方式，属于同相的2k个集中电枢绕组111形成k对互补集中电枢绕组111，其中任意一对集中电枢绕组中的两个集中电枢绕组111与次级10的相对位置相差半个次级10极距，对应为180度电气角度，二者具有互补特性，n个电机单元依次设置，不同电机单元中属于同相的集中电枢绕组111串联或并联连接。作为一种优选，所述集中励磁绕组112和集中电枢绕组111为铜或超导材料。作为一种优选，该电机还包括在初级11两端各增加一个附加导磁齿113。作为一种优选，该电机还设有一个运动部件，所述初级11和次级10一个为固定部件，以所述初级11或次级10为固定部件，另一个为运动部件，以初级11上边沿或次级10下边沿为轴垂直翻转，构成双边平板结构的电机。作为一种优选，所述次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机是电动机或发电机。有益效果：本专利技术提供的次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机是电动机或发电机，作为电动机运行时，通过改变励磁电流的大小可以提高恒功率运行速度范围，作为发电机运行时，通过改变励磁电流的大小，可以得到不同速度下恒定的反电动势。本专利技术作为驱动电机用时，特别适合宽调速驱动场合，例如城市轨道交通驱动直线电机等需要宽调速范围的应用场合；本专利技术还特别适合作为发电机使用，用于海浪发电等场合，该电机结构简单，次级仅由导磁块组成，重量轻，电枢绕组和励磁绕组均置于初级，通过调节励磁电流的大小，从而达到变速恒压输出以及恒速变压输出特性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例1电机结构示意图；图2本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例2电机结构示意图；图3本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例3电机结构示意图；图4本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例4电机结构示意图；图5本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例5电机结构示意图；图6本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例5另一电机结构示意图；图7本专利技术次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机实施例6电机结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，为使本专利技术的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1参见图1，本专利技术的次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机包括初级11和次级10，初级11和次级10都为导磁材料且二者之间具有气隙，初级11上设有导磁齿110，导磁齿110上交替设置集中励磁绕组112和集中电枢绕组111。本实施例电机中，m=3，k=1，n=1，其中，m为电机的相数，n和k为正整数，n为电机单元数，k为每个电机单元中一相电枢绕组串联的集中电枢绕组对数。即，该电机为三相电机，具有A、B、C三相，包含有1个电机单元，每个电机单元中有k=1对集中电枢绕组。所以初级11导磁齿110的个数为Ns=4*m*k*n+1=13，导磁齿110设有集中励磁绕组112的个数为2*m*k*n+1=7，设有集中电枢绕组111的个数为2*m*k*n=6；次级10与初级11极距之比为τs/τp=4*m*k/(2*m*k±1)或τs/τp≈4*m*k/(2*m*k±1)，可取τs/τp=12/5，12/7或τs/τp≈12/5，12/7，本实施例取τs/τp=12/7。集中励磁绕组112和集中电枢绕组111交替设置在初级导磁齿110上，任意一个集中励磁绕组112产生的磁场与距离其最近的集中励磁绕组112产生的磁场方向相反。本专利技术电机的每个电机单元中，集中励磁绕组112和集中电枢绕组111交替设置在初级导磁齿110上，集中励磁绕组112的个数为2*m*k*n+1，集中电枢绕组111的个数为2*m*k*n，任意一相电枢绕组所串联的集中电枢绕组111的对数为k，设置集中电枢绕组111的导磁齿110本文档来自技高网...

【技术保护点】
次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，包括初级（11）和次级（10），所述初级（11）和次级（10）都为导磁材料且二者之间具有气隙，所述初级（11）上设有导磁齿(110)，导磁齿（110）上交替设置集中电枢绕组（111）和集中励磁绕组（112），其特征在于，所述初级（11）导磁齿（110）的个数为Ns=4*m*k*n+1，相邻两导磁齿（110）中心线距离为初级（11）极距τp；所述导磁齿（110）上绕有2*m*k*n+1个集中励磁绕组（112）和2*m*k*n个集中电枢绕组（111），设置集中励磁绕组（112）的导磁齿（110）称为励磁绕组导磁齿，设置集中电枢绕组（111）的导磁齿（110）称为电枢绕组导磁齿，所述次级（10）设有分段导磁块，相邻两分段导磁块中心线距离为次级极距τs，τs/τp=4*m*k / (2*m*k±1)或τs/τp≈4*m*k / (2*m*k±1)；所述集中励磁绕组（112）和集中电枢绕组（111）交替设置在初级导磁齿（110）上，任意一个集中励磁绕组（112）产生的磁场与距离其最近的集中励磁绕组（112）产生的磁场方向相反；其中，m为电机的相数，n和k为正整数，n为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组（111）对数。...

【技术特征摘要】
1.次级分段式磁路互补型初级电励磁直线电机，包括初级（11）和次级（10），所述初级（11）和次级（10）都为导磁材料且二者之间具有气隙，所述初级（11）上设有导磁齿(110)，导磁齿（110）上交替设置集中电枢绕组（111）和集中励磁绕组（112），其特征在于，所述初级（11）导磁齿（110）的个数为Ns=4*m*k*n+1，相邻两导磁齿（110）中心线距离为初级（11）极距τp，设置集中励磁绕组（112）的导磁齿（110）称为励磁绕组导磁齿，设置集中电枢绕组（111）的导磁齿（110）称为电枢绕组导磁齿；所述导磁齿（110）上绕有2*m*k*n+1个集中励磁绕组（112）和2*m*k*n个集中电枢绕组（111），所述次级（10）设有分段导磁块，相邻两分段导磁块中心线距离为次级极距τs，τs/τp=4*m*k/(2*m*k+1)或τs/τp≈4*m*k/(2*m*k-1)；所述集中励磁绕组（112）和集中电枢绕组（111）交替设置在初级导磁齿（110）上，任意一个集中励磁绕组（112）产生的磁场与距离其最近的集中励磁绕组（112）产生的磁场方向相反；其中，m为电机的相数，n和k为正整数，n为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组（111）对数；将所述电机以初级（11）上边沿为轴向上做垂直翻转，将两个电机的初级（11）轭部重合，减小或去除初级（11）轭部，得到一初级无轭部次级双边电励磁直线电机；或者，将所述电机以次级（10）下边沿为轴向下做垂直翻转，将两个电机的次级（10）合并，同时将上下初级（11）相对应的励磁导磁齿（110）上的励磁电流方向相反，每一边的励磁磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞武，金毅，张雁泽，黄文新，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32