本发明专利技术公开了一种磁路互补型初级电励磁直线电机，包括初级和次级，初级上设有导磁齿；导磁齿依次绕有集中电枢绕组，从第一个导磁齿起，每两个导磁齿上套有一个集中电枢绕组，相邻集中电枢绕组共用一个槽；从第二个导磁齿起，每个集中励磁绕组套着两个导磁齿，相邻集中励磁绕组间隔或共用一个槽；次级导磁齿与初级的导磁齿相对设置，次级极距与初级极距之比等于或约等于4*m*k/(2*m*k±1)，m为电机的相数，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；本电机无刷、次子结构简单、相反电势对称且近似正弦、推力脉动小、初级励磁，通过调节励磁电流大小，从而达到变速恒压输出以及恒速变压输出特性。
【技术实现步骤摘要】
磁路互补型初级电励磁直线电机
本专利技术涉及的是初级电励磁直线电机，具体涉及一种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。采用直线电机驱动可以省去传统的把旋转运动转换为直线运动的机械齿轮，从而降低系统成本，减小噪声，减小系统体积，降低维护成本。特别在轨道交通应用中，采用旋转电机驱动时，其驱动力是通过车轮和铁轨之间的黏着力产生，速度过高及减速时会出现轮轨滑动等问题。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此应用场合中的上述缺点，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。直线感应电机为无刷结构，不需要维护，初级结构简单，系统成本低，在城市轨道交通直线驱动发挥重要作用。但是，直线感应电机的调速性能不佳，尽管采用矢量控制等变频技术，控制复杂，调速性能仍然无法与直流电机相比。永磁同步直线电机具有功率密度和效率高等优点，但是由于其电枢绕组和永磁体分别安装在次级和初级上，在如轨道交通等长次级应用场合无论是将电枢绕组还是永磁体沿轨道铺设都会造成系统成本过大，维护不方便等缺点。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，在轨道交通场合应用存在很多缺点。重要的是电机磁场由永磁体提供励磁，不容易控制，必须采用弱磁控制技术增加了系统成本和复杂性。近年来，一种模块化互补型初级双馈电无刷直流直线电机（ZL201110089217.0）得到了相关学者的广泛关注，该电机的次级结构简单，仅有导磁材料组成，可靠性高，电枢绕组和励磁绕组均置于初级。然而，研究表明该电机绕组磁链为单极性，而且存在诸多缺点，如反电势不对称且谐波含量大，输出推力脉动大，功率密度低等，极大地限制其工程实用性。
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调速性能好、运行可靠、无电刷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均由导磁材料构成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之间有槽，导磁齿110上交替设置集中电枢绕组111和集中励磁绕组112，上述初级11导磁齿110的个数为Ns=4*m*k*n，相邻两导磁齿中心线距离为初级极距τp；所述集中电枢绕组111绕制在集中励磁绕组112外侧，其中，导磁齿110依次绕有2*m*k*n个集中电枢绕组111，从第一个导磁齿110起，每两个导磁齿110上套有一个集中电枢绕组111，相邻的集中电枢绕组111共用一个槽；从第二个导磁齿110起，每个集中励磁绕组112套着相邻的两个导磁齿110，且每两个集中励磁绕组112间间隔一个槽，或者，从第二个导磁齿110起，每个集中励磁绕组112套着相邻的两个导磁齿110，相邻的集中励磁绕组112共用一个槽；上述次级10由齿槽型导磁材料组成，次级导磁齿与初级11的导磁齿110相对设置，相邻两次级导磁齿的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)；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为串联联接，构成励磁绕组单元，n个电机单元中的励磁绕组单元串联或并联连接；当每两个集中励磁绕组112间间隔一个槽时，集中励磁绕组112产生的磁场方向相同；当每两个集中励磁绕组112共用一个槽时，相邻集中励磁绕组112产生的磁场方向相反，n个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串联组成，从第一个集中电枢绕组111起，有k个相邻放置的集中电枢绕组111属于同一相，其后依次设置属于相邻相的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，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τs，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，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，当该电机从附加导磁齿113起，每两个导磁齿110上套有一个集中励磁绕组112，相邻的集中励磁绕组112共用一个槽，且相邻集中励磁绕组112产生的磁场方向相反。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，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；或者以初级11上边沿或次级10下边沿为轴旋转，构成圆筒结构的电机。该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：本专利技术提供的磁路互补型初级电励磁直线电机，其电枢绕组和励磁绕组均置于初级且可以单独控制，次级仅为齿槽型导磁材料、结构简单和成本低、反电势近似正弦。通过控制直流励磁绕组的电流大小可以控制电机的励磁磁场，从而保证该电机作为电动机运行时具有较宽的恒功率调速范围，而作为发电机在不同速度运行时输出恒定电压。作为驱动电机用时，特别适合长距离、宽调速驱动场合，例如高层楼宇电梯驱动电机、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，无电刷，次级仅由导磁块组成，结构简单，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，提高发电量。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本专利技术提供的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本专利技术提供的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本专利技术提供的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本专利技术提供的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本专利技术提供的双边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本专利技术提供的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；图7本专利技术提供的磁路互补型初级电励磁直线电机实施例7电机结构示意图；图8本专利技术提供的磁路互补型初级电励磁直线电机实施例8电机结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种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，本专利技术提供的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上交替设置集中电枢绕组111和集中励磁绕组112。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本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种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）均由导磁材料构成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）之间有槽，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，相邻两导磁齿中心线距离为初级极距τp；所述集中电枢绕组（111）绕制在集中励磁绕组（112）外侧，其中，导磁齿（110）依次绕有2*m*k*n个集中电枢绕组（111），从第一个导磁齿（110）起，每两个导磁齿（110）上套有一个集中电枢绕组（111），相邻的集中电枢绕组（111）共用一个槽；从第二个导磁齿（110）起，每个集中励磁绕组（112）套着相邻的两个导磁齿（110），且每两个集中励磁绕组（112）间间隔一个槽，或者，从第二个导磁齿（110）起，每个集中励磁绕组（112）套着相邻的两个导磁齿（110），相邻的集中励磁绕组（112）共用一个槽；所述次级（10）由齿槽型导磁材料组成，次级导磁齿与初级（11）的导磁齿（110）相对设置，相邻两次级导磁齿的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)；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】
1.一种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）均由导磁材料构成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）之间有槽，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，相邻两导磁齿中心线距离为初级极距τp；所述集中电枢绕组（111）绕制在集中励磁绕组（112）外侧，其中，导磁齿（110）依次绕有2*m*k*n个集中电枢绕组（111），从第一个导磁齿（110）起，每两个导磁齿（110）上套有一个集中电枢绕组（111），相邻的集中电枢绕组（111）共用一个槽；从第二个导磁齿（110）起，每个集中励磁绕组（112）套着相邻的两个导磁齿（110），且每两个集中励磁绕组（112）间间隔一个槽，或者，从第二个导磁齿（110）起，每个集中励磁绕组（112）套着相邻的两个导磁齿（110），相邻的集中励磁绕组（112）共用一个槽；所述次级（10）由齿槽型导磁材料组成，次级导磁齿与初级（11）的导磁齿（110）相对设置，相邻两次级导磁齿的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)；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；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）串联组成，从第一个集中电枢绕组（111）起，有k个相邻放置的集中电枢绕组（111）属于同一相，其后依次设置属于相邻相的k个集中电枢绕组（111），属于同相的2k个集中电枢绕组（111）形成k对互...
【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
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