一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机制造技术

本发明专利技术公开一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，属于新型电机设计领域。本发明专利技术解决了现有圆筒型横向磁通开关磁阻电机存在的绕组放置问题与电磁利用率较低导致的单位质量平均出力较低的问题。本发明专利技术由定子铁磁环、定子间隔环、定子绕组、动子轴、动子铝管、动子扇形凸极组成。定子铁磁环与定子间隔环依次相间排列，动子扇形凸极分布于动子轴上；每一相所有绕组均串联以保证同时通电。在横向面上有12个定子凸极，6个动子凸极；相邻的两个动子凸极之间依次错开角度60°，每相位于对称位置的2个动子凸极位于同一横向截面。本发明专利技术电机具有便于组装、单位质量平均出力大、结构简单、容易维修、可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机
本专利技术涉及一种新型电机设计领域，具体涉及到开关磁阻直线电机。
技术介绍
直线电机已经被越来越多的应用在磁悬浮系统、直接驱动系统、军工等领域。其中开关磁阻直线电机由于其结构简单、坚固、耐用、无永磁材料、定子集中绕组等内在优势，引起了越来越多的关注。传统的单边型开关磁阻直线电机的固有结构导致的较大的法向力会使动子与轨道之间产生很大的摩擦力，缩短电机使用寿命。双边型开关磁阻直线电机凭借其对称的定子结构能够减轻这一问题，但是只要存在制造和装配工艺导致的双边气隙不规范，法向电磁力还是无法消除。圆筒型开关磁阻直线电机使用圆筒式定子外壳套筒，只要规范地装配动子轴就能消除径向电磁力。相对于平面型开关磁阻直线电机，圆筒型开关磁阻直线电机有两个固有优势。一是圆筒型定子外壳套筒和圆筒型动子套筒能产生更大的出力体积比，二是圆筒型开关磁阻直线电机在横向上没有缺口，因此磁场将沿着圆周方向有序分布，这意味着圆筒型开关磁阻直线电机的性能不会受到横向端部效应的影响。传统的纵向磁通圆筒型开关磁阻直线电机，由于部分磁通方向与电机轴平行，增大了电机的涡流损耗，此外由于定子动子槽中漏磁较大，使电机电磁出力饱和较快，降低了电机的出力体积比。而现有的横向磁通圆筒型开关磁阻直线电机，其定子绕组在纵向上为三相依次分布，使得定子绕组必须使用分散式绕组，带来绕组空间分配的问题。此外，现有横向磁通圆筒型开关磁阻直线电机动子使用大量铁磁材料可能导致电机单位质量平均出力不高。
技术实现思路
针对上述技术中存在的问题，本专利技术提出一种设计合理，容易加工和维护的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下的技术方案予以实现：一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，由定子铁磁环、定子间隔环、定子绕组、动子扇形凸极、动子铝套筒、动子轴组成，6个定子铁磁环被5个间隔环所分开，动子的运动将会穿过定子环与间隔环形成的内部管状空间，动子凸极为扇形凸极，依次间隔60°分为三相，该电机绕组绕线方式为运动方向上集中式绕线。本专利技术的一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机的有益效果有：(一)此种电机的定子三相绕组沿横向截面依次分布，使得纵向排列的扇形凸极为同一相，因此定子绕组能够采用运动方向上集中式绕线，以解决传统分散式绕组产生的绕组空间分配问题；(二)动子凸极为扇形凸极，每个扇形凸极为一相磁通提供通路，使得动子套管能够使用铝材料，以节省铁磁材料用量，提高单位质量平均出力。附图说明图1是本专利技术的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机图。图2是本专利技术的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机横向截面图。图3是本专利技术的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机动子图。图4是现有的三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机图。图5是本专利技术的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机与现有三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机的单位质量静态电磁出力比较图。图6是本专利技术的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机与现有的圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机性能对比结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：本实施方式的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机由定子铁磁环、定子间隔环、定子绕组、动子扇形凸极、动子铝套筒、动子轴组成，6个定子铁磁环被5个间隔环所分开，动子的运动将会穿过定子环与间隔环形成的内部管状空间，动子凸极为扇形凸极，依次间隔60°分为三相，该电机绕组绕线方式为运动方向上集中式绕线本实施方式选用的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机如图1所示，定子绕组为集中式绕线，在横向截面上两个相邻的定子绕组的绕向相反，并与其圆周对称位置处的相邻绕组形成完整的一相绕组；每一相所有绕组均串联以保证同时通电，因此电机组成了N极-S极-N极-S极-N极-S极-N极-S极-N极-S极-N极-S极的磁场。在横向面上有12个定子凸极，6个动子凸极；相邻的两个动子凸极之间依次错开角度60°，每相位于对称位置的2个动子凸极位于同一横向截面，三相动子凸极依次错开60°沿纵向放置。本实施方式的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，绕组通电时，磁通的流通路径如图2所示：从一相绕组铁芯的N极流出，经过气隙进入动子凸极，然后经过动子凸极和气隙进入圆周上相邻同一相绕组的铁芯中，经过定子铁磁环回到初始绕组的铁芯中。该磁通的流通路径与电机轴的运动方向垂直，可以增加出力，减小电机的涡流损耗。新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机动子参见图3，为扇形凸极结构，可减少铁磁材料用量，提高单位质量平均出力。如图2，为了解决现有三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机分散式绕组产生的绕组横向、纵向空间分配问题，本专利技术提出的新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机的定子绕组在横向截面圆周上为三相依次排列，使得纵向排列的扇形凸极为同一相，因此定子绕组能够采用运动方向上集中式绕线。为了进一步说明上述新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机的优势，引入了现有的三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机做比较。现有的三相圆筒形开关磁阻直线电机结构及其标注如图4所示，为了使对比更加客观，保证电机的体积相同。图5为新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机与现有的三相圆筒形开关磁阻直线电机不同动子位置下的静态出力特性比较。两种结构的电机尺寸与出力特性如图6所示。图6表明新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机的静态电磁出力特性比现有的三相圆筒形开关磁阻直线电机好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，其特征在于：由定子铁磁环(1)、定子间隔环(2)、定子绕组(3)、动子扇形凸极(4)、动子铝套筒(5)、动子轴(6)组成，6个定子铁磁环(1)被5个间隔环(2)所分开，动子的运动将会穿过定子环(1)与间隔环(2)形成的内部管状空间，动子凸极(4)为扇形凸极，依次间隔60°分为三相，该电机绕组绕线方式为运动方向上集中式绕线。

【技术特征摘要】
1.一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，其特征在于：由定子铁磁环(1)、定子间隔环(2)、定子绕组(3)、动子扇形凸极(4)、动子铝套筒(5)、动子轴(6)组成，6个定子铁磁环(1)被5个间隔环(2)所分开，动子的运动将会穿过定子环(1)与间隔环(2)形成的内部管状空间，动子凸极(4)为扇形凸极，依次间隔60°分为三相，该电机绕组绕线方式为运动方向上集中式绕线。2.根据权利要求1所述的一种新型三相圆筒型横向磁通开关磁阻直线电机，其特征在于：6个定子铁磁环(1)被5个间隔环(2)所分开，动子的运动将会穿过定子环(1)与间隔环(2)形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，聂瑞，赵枢棪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32