專利名稱：單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線 開關(guān)磁阻電動機(jī)，尤其涉及一種單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，大多數(shù)先進(jìn)的生產(chǎn)過程都需要精密的直線運動，為完成直線運動，傳統(tǒng)的方式是將旋轉(zhuǎn)運動在傳動轉(zhuǎn)換裝置中轉(zhuǎn)換為直線運動，但傳動轉(zhuǎn)換裝置的存在大大增加了傳動裝置的體積，降低了系統(tǒng)的可靠性和效率，設(shè)備成本和維護(hù)費用高，另外，傳動轉(zhuǎn)換裝置還會顯著增加傳動系統(tǒng)的振動和噪聲，降低系統(tǒng)的控制精度和性能。鑒于以上原因，近年來越來越多的學(xué)者開始將視線和研究重點轉(zhuǎn)向直線電動機(jī)，使其得到了越來越多的關(guān)注和廣泛應(yīng)用。目前，直線電動機(jī)有以下種類，I)直線感應(yīng)電動機(jī)，已經(jīng)被很多國家在地鐵、輕軌和磁懸浮列車等城市軌道交通場合采用。直線感應(yīng)電動機(jī)的特點是端部效應(yīng)明顯，尤其是高速運行時，端部效應(yīng)使得電機(jī)推進(jìn)力明顯減??；效率和功率因數(shù)都比較低，通常效率在50% 60%，功率因數(shù)只有O. 5左右，控制系統(tǒng)和控制策略非常復(fù)雜；2)永磁直線電動機(jī)，具有高推進(jìn)力密度，高功率密度和高效率等優(yōu)點；但是，一方面由于永磁材料成本較高，對于較長的軌道，將大大增加整個推進(jìn)系統(tǒng)的成本，另一方面，永磁材料的磁性能易受溫度，銹蝕和振動等外部環(huán)境因素的影響，因此，對于運行軌道較長和運行環(huán)境較為惡劣的場合，永磁直線電動機(jī)并不適用；3)直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，運行可靠性高，具有能夠在各種惡劣條件下運行的優(yōu)勢，維護(hù)成本低。除此之外，其整個系統(tǒng)效率高于直線感應(yīng)電動機(jī)，而且其調(diào)速性能十分優(yōu)越，具有寬廣的經(jīng)濟(jì)運行范圍，可以通過各種靈活的控制策略實現(xiàn)一系列令人滿意的性能。盡管如此，由于直線電動機(jī)的氣隙普遍大于旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，加之磁阻轉(zhuǎn)矩的特性，直線開關(guān)磁阻電動機(jī)的推進(jìn)力密度較低，因此，提高直線開關(guān)磁阻電動機(jī)的推進(jìn)力密度，是亟待解決的問題。在旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)中，如果采用導(dǎo)磁塊轉(zhuǎn)子，可以起到提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度的作用，但在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，只能轉(zhuǎn)子采用導(dǎo)磁塊結(jié)構(gòu)，而轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，會受到離心力作用，這就使得導(dǎo)磁塊的固定困難，尤其是電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，會大大降低電機(jī)運行的穩(wěn)定性。不僅如此，由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)為圓柱形結(jié)構(gòu)，定子內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子外圓間需要保持較小又均勻的氣隙，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子采用離散的導(dǎo)磁塊組合而成時，制造過程復(fù)雜，對工藝要求高，由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)為封閉的結(jié)構(gòu)，采用離散導(dǎo)磁塊對減小鐵心用量的意義不大。在直線開關(guān)磁阻電機(jī)中，沒有繞組的一側(cè)為定子，有繞組的一側(cè)為動子，定子和動子均為矩形截面，定子不受離心力影響，導(dǎo)磁塊安裝簡便，而且，在直線傳輸場合，電機(jī)的定子實際為傳輸軌道，直線開關(guān)磁阻電機(jī)的定子采用離散導(dǎo)磁塊，不僅結(jié)構(gòu)可靠，而且能夠大大減少傳輸軌道的鐵心材料用量，降低成本。另外，現(xiàn)有直線開關(guān)磁阻電動機(jī)由于定子鐵心軛部較長導(dǎo)致鐵心材料利用率低，而且動子槽內(nèi)需要相間絕緣，動子槽利用率低
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，它具有有效提高直線電機(jī)的推進(jìn)力密度，減少制造電機(jī)所需的鐵心用量，提高鐵心材料利用率和動子槽利用率的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，它包括定子和動子，定子包括定子機(jī)座和若干離散導(dǎo)磁塊，離散導(dǎo)磁塊均固定在定子機(jī)座內(nèi)，所述定子機(jī)座安放在動子一側(cè)；所述動子包括動子鐵心，動子鐵心上設(shè)有動子齒、動子槽和動子軛部，所述相鄰動子齒的齒寬不相等，每隔一個動子齒的齒寬相等，動子槽內(nèi)安放有一相動子繞組。所述導(dǎo)磁塊為上窄下寬的梯形，導(dǎo)磁塊底部為燕尾型。所述定子機(jī)座為非導(dǎo)磁材料。所述非導(dǎo)磁材料為鋁合金或有機(jī)塑材。
·
所述動子繞組圍繞兩個相鄰動子槽之間較寬的動子齒纏繞，兩個相鄰動子槽內(nèi)的繞組組成一個線圈，并且屬于同一相繞組。所述動子鐵心采用硅鋼片疊壓而成。所述某一相動子繞組組成的線圈所在的兩個相鄰動子槽之間的動子齒中心線與一個動子槽中心線對齊時，與之相鄰的同一相的另外一個線圈動子齒也與另一個動子槽中心線對齊。定子為單側(cè)，安放在動子一側(cè)，定子包括非導(dǎo)磁定子機(jī)座和橫截面為梯形的導(dǎo)磁塊，導(dǎo)磁塊底部為燕尾形，以便于固定在非導(dǎo)磁機(jī)座上，定子和動子之間設(shè)有空氣隙。動子包括動子鐵心和動子槽，動子鐵心包括動子齒和動子軛部，兩個相鄰動子齒的齒寬不相同，每隔一個動子齒的齒寬相同，動子槽內(nèi)安放有動子繞組，繞組為簡單的集中繞組，圍繞齒寬較寬的動子齒纏繞，從齒寬較寬動子齒一側(cè)的動子槽進(jìn)入，再從另一側(cè)的動子槽穿出，使這兩個相鄰動子槽內(nèi)繞組的電流大小相同，反向相反。本發(fā)明具有通用性，設(shè)電機(jī)的相數(shù)為m，m為大于等于3的自然數(shù)，電機(jī)動子極數(shù)Pt和定子極數(shù)Ps滿足以下條件Pt=n*m, Ps=n*m_n其中，η為大于等于2的偶數(shù)。(I)本發(fā)明中的電機(jī)包括動子，所述動子包括動子鐵心和動子槽，所述動子鐵心采用硅鋼片疊壓而成，包括動子齒、動子槽和動子軛部，所述動子槽內(nèi)安放有繞組，齒寬較寬的動子齒兩側(cè)的動子槽內(nèi)的繞組為一個線圈，所述繞組從齒寬較寬的動子齒一側(cè)的動子槽進(jìn)入，從另一側(cè)的動子槽穿出，圍繞該動子齒纏繞，形成一個線圈，以此類推，其他動子槽的繞組同法安放，定子機(jī)座安放在動子的一側(cè)，與動子鐵心平行，所述定子機(jī)座由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，橫截面為梯形的離散導(dǎo)磁塊均勻安放在非導(dǎo)磁定子機(jī)座的內(nèi)部，所述離散的導(dǎo)磁塊底部做成燕尾型以便于固定在非導(dǎo)磁定子機(jī)座上，定子和動子之間設(shè)有空氣隙。當(dāng)電機(jī)的一個較寬動子齒的中心線與兩個導(dǎo)磁塊之間的動子槽的中心線對齊時，此時這個動子齒兩側(cè)的動子槽內(nèi)的繞組線圈通電，所產(chǎn)生的磁通分兩部分，一部分通過該動子齒左半部分、空氣隙、導(dǎo)磁塊，與之相鄰的左側(cè)動子齒和動子軛部閉合，另一部分通過該動子齒右半部分、空氣隙、導(dǎo)磁塊，與之相鄰的右側(cè)動子齒和動子軛部閉合，此時該繞組線圈產(chǎn)生的磁通對應(yīng)的磁路磁阻最小；當(dāng)較寬動子齒的中心線與一個導(dǎo)磁塊的中心線對齊時，該繞組線圈產(chǎn)生的磁通對應(yīng)的磁路磁阻最大，由于磁阻的變化會產(chǎn)生推進(jìn)力并做功，因此，隨著動子和定子之間的相對位置變化，持續(xù)不斷的給繞組線圈通電時，便可持續(xù)地產(chǎn)生推進(jìn)力并做功，由于繞組線圈通電時，該線圈所在動子槽的兩側(cè)的動子齒均有磁通通過，并且均與該繞組線圈交鏈，在同樣體積下，本發(fā)明電機(jī)所能產(chǎn)生的推進(jìn)力密度大于現(xiàn)有開關(guān)磁阻電動機(jī)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明中的定子為離散的導(dǎo)磁塊，省去了定子軛部，制造工藝簡單，降低了制造電機(jī)時鐵心材料的用量并提高了鐵心材料的利用率；定子為單側(cè)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，滿足只能依靠單側(cè)推進(jìn)力進(jìn)行驅(qū)動的直線運動場合；采用不等動子齒寬，使繞組圍繞齒寬較寬的定子齒纏繞，成為簡單的集中繞組，減小了端部用銅量和運行時的銅耗；每個動子槽內(nèi)只安放有一套繞組，省去了相間絕緣，提高了動子槽利用率；每個繞組線圈所在動子槽兩側(cè)的動 子齒均有磁通經(jīng)過，所產(chǎn)生的推進(jìn)力大于現(xiàn)有直線開關(guān)磁阻電機(jī)，在直線傳輸場合，電機(jī)的定子實際為傳輸軌道，直線開關(guān)磁阻電機(jī)的定子采用離散導(dǎo)磁塊，不僅結(jié)構(gòu)可靠，而且能夠大大減少傳輸軌道的鐵心材料用量，降低成本，便于安裝。


圖I為本發(fā)明電機(jī)實施方式I結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電機(jī)實施方式2結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電機(jī)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I.定子機(jī)座，2.導(dǎo)磁塊，3.動子鐵心，4.動子槽，5.動子繞組，6.空氣隙。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，具體實施方式
I :下面結(jié)合圖I對實施方式I進(jìn)行說明。本實施方式電機(jī)相數(shù)m=3,動子極數(shù)Pt=6,定子極數(shù)Ps=4,本實施方式包括定子機(jī)座I,定子機(jī)座I內(nèi)安放有離散的導(dǎo)磁塊2，導(dǎo)磁塊2均勻分布在定子機(jī)座I的內(nèi)部，導(dǎo)磁塊2的底部加工成燕尾型以便固定在定子機(jī)座I上，在定子機(jī)座I的一側(cè)設(shè)有動子鐵心3，和定子機(jī)座I平行，定子機(jī)座I和動子鐵心3之間有空氣隙6,動子鐵心3上開有動子槽4,動子槽4內(nèi)安放有動子繞組5，齒寬較寬的動子齒兩側(cè)的動子槽4內(nèi)的繞組為一個線圈，動子繞組5從齒寬較寬的動子齒的一側(cè)動子槽4進(jìn)入，從另一側(cè)動子槽4穿出，圍繞該動子齒纏繞，形成一個線圈，當(dāng)該線圈所圍繞的較寬動子齒的中心線與一個動子槽中心線對齊時，與之相鄰的同相繞組的另外一個線圈圍繞的動子齒與另一個動子槽4中心線對齊。
具體實施方式
2 :下面結(jié)合圖2對實施方式2進(jìn)行說明，實施方式2與實施方式I的區(qū)別在于，電機(jī)的定子和動子極數(shù)不相同。本實施方式電機(jī)相數(shù)m=3，動子極數(shù)Pt=12，定子極數(shù)Ps=8，本實施方式包括定子機(jī)座I，定子機(jī)座I上安放有離散的導(dǎo)磁塊2，導(dǎo)磁塊2均勻分布在定子機(jī)座I的內(nèi)部，導(dǎo)磁塊2的底部加工成燕尾型以便固定在定子機(jī)座I上,在定子機(jī)座I的一側(cè)設(shè)有動子鐵心3，和定子機(jī)座I平行，定子機(jī)座I和動子鐵心3之間有空氣隙6，動子鐵心3上開有動子槽4，動子槽4內(nèi)安放有動子繞組5，齒寬較寬的動子齒兩側(cè)的動子槽4內(nèi)的繞組為一個線圈，動子繞組5從齒寬較寬的動子齒一側(cè)的動子槽進(jìn)入，從另一側(cè)動子槽4穿出，圍繞該動子齒纏繞，形成一個線圈，當(dāng)該線圈所圍繞的較寬動子齒的中心線與一個動子槽4中心線對齊時，與之相鄰的同相繞組的另外一個線圈圍繞的動子齒與另一個動子槽4中心線對齊。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，它包括定子和動子，其特征是，定子包括定子機(jī)座和若干離散導(dǎo)磁塊，離散導(dǎo)磁塊均固定在定子機(jī)座內(nèi)，所述定子機(jī)座安放在動子一側(cè)；所述動子包括動子鐵心，動子鐵心上設(shè)有動子齒、動子槽和動子軛部，所述相鄰動子齒的齒寬不相等，每隔一個動子齒的齒寬相等，動子槽內(nèi)安放有動子繞組。
2.如權(quán)利要求I所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)磁塊為上窄下寬的梯形，導(dǎo)磁塊底部為燕尾型。
3.如權(quán)利要求I所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征是，所述定子機(jī)座為非導(dǎo)磁材料。
4.如權(quán)利要求3所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征是，所述非導(dǎo)磁材料為鋁合金或有機(jī)塑材。
5.如權(quán)利要求I所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特 征是，所述定子和動子之間設(shè)有空氣隙。
6.如權(quán)利要求I所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征是，所述動子繞組圍繞兩個相鄰動子槽之間較寬的動子齒纏繞，兩個相鄰動子槽內(nèi)的繞組組成一個線圈，并且屬于同一相繞組。
7.如權(quán)利要求I所述單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征是，所述動子鐵心采用硅鋼片疊壓而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單側(cè)定子不等動子齒寬離散導(dǎo)磁塊型直線開關(guān)磁阻電動機(jī)，它包括定子和動子，其特征是，定子包括，定子包括定子機(jī)座和若干離散導(dǎo)磁塊，離散導(dǎo)磁塊均固定在定子機(jī)座內(nèi)，所述定子機(jī)座為單側(cè)，所述定子安放在動子一側(cè)；所述動子包括動子鐵心，動子鐵心上設(shè)有動子齒、動子槽和動子軛部，所述相鄰動子齒的齒寬不相等，每隔一個動子齒的齒寬相等，動子槽內(nèi)安放有動子繞組。本發(fā)明中的定子為離散的導(dǎo)磁塊，省去了定子軛部，制造工藝簡單，降低了制造電機(jī)時鐵心材料的用量并提高了鐵心材料的利用率；繞組為簡單的集中繞組，減小了端部用銅量；每個動子槽內(nèi)只安放有一套繞組，省去了相間絕緣，提高了動子槽利用率。
文檔編號H02K41/03GK102882348SQ20121039837
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者王道涵, 王秀和 申請人:山東大學(xué)