磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，具體涉及一種磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，屬于電機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，直線電機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以省去傳統(tǒng)的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械齒輪，從而降低系統(tǒng)成本，減小噪聲，減小系統(tǒng)體積，降低維護(hù)成本。特別在軌道交通應(yīng)用中，采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，其驅(qū)動(dòng)力是通過車輪和鐵軌之間的黏著力產(chǎn)生，速度過高及減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)輪軌滑動(dòng)等問題。因此，采用直線電機(jī)代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)這一技術(shù)手段，可以克服旋轉(zhuǎn)電機(jī)在此應(yīng)用場(chǎng)合中的上述缺點(diǎn)，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
[0003]目前直線感應(yīng)電機(jī)已經(jīng)在廣州地鐵線路中得到應(yīng)用。直線感應(yīng)電機(jī)為無刷結(jié)構(gòu)，不需要維護(hù)，初級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本低，在城市軌道交通直線驅(qū)動(dòng)發(fā)揮重要作用。但是，直線感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速性能不佳，盡管采用矢量控制等變頻技術(shù)，控制復(fù)雜，調(diào)速性能仍然無法與直流電機(jī)相比。
[0004]永磁同步直線電機(jī)具有功率密度和效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其電樞繞組和永磁體分別安裝在次級(jí)和初級(jí)上，在如軌道交通等長(zhǎng)次級(jí)應(yīng)用場(chǎng)合無論是將電樞繞組還是永磁體沿軌道鋪設(shè)都會(huì)造成系統(tǒng)成本過大，維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。而且永磁體為稀有材料，價(jià)格昂貴，性能對(duì)環(huán)境溫度，機(jī)械振動(dòng)等因素敏感，在軌道交通場(chǎng)合應(yīng)用存在很多缺點(diǎn)。重要的是電機(jī)磁場(chǎng)由永磁體提供勵(lì)磁，不容易控制，必須采用弱磁控制技術(shù)增加了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。
[0005]近年來，一種模塊化互補(bǔ)型初級(jí)雙饋電無刷直流直線電機(jī)(ZL201110089217.0)得到了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，該電機(jī)的次級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有導(dǎo)磁材料組成，可靠性高，電樞繞組和勵(lì)磁繞組均置于初級(jí)。然而，研宄表明該電機(jī)繞組磁鏈為單極性，而且存在諸多缺點(diǎn)，如反電勢(shì)不對(duì)稱且諧波含量大，輸出推力脈動(dòng)大，功率密度低等，極大地限制其工程實(shí)用性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]所要解決的技術(shù)問題:
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的是在于提供一種調(diào)速性能好、運(yùn)行可靠、無電刷的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)。
[0008]技術(shù)方案:
[0009]為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本實(shí)用新型提供了一種磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，包括初級(jí)11和次級(jí)10，所述初級(jí)11和次級(jí)10均由導(dǎo)磁材料構(gòu)成且二者之間具有氣隙，所述初級(jí)11上設(shè)有導(dǎo)磁齒110，導(dǎo)磁齒110之間有槽，導(dǎo)磁齒110上交替設(shè)置集中電樞繞組111和集中勵(lì)磁繞組112，
[0010]上述初級(jí)11導(dǎo)磁齒110的個(gè)數(shù)為Ns=4*m*k*n，相鄰兩導(dǎo)磁齒中心線距離為初級(jí)極距τ ρ;所述集中電樞繞組111繞制在集中勵(lì)磁繞組112外側(cè)，其中，導(dǎo)磁齒110依次繞有2*m*k*n個(gè)集中電樞繞組111，從第一個(gè)導(dǎo)磁齒110起，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)磁齒110上套有一個(gè)集中電樞繞組111，相鄰的集中電樞繞組111共用一個(gè)槽；從第二個(gè)導(dǎo)磁齒110起，每個(gè)集中勵(lì)磁繞組112套著相鄰的兩個(gè)導(dǎo)磁齒110，且每?jī)蓚€(gè)集中勵(lì)磁繞組112間間隔一個(gè)槽，或者，從第二個(gè)導(dǎo)磁齒110起，每個(gè)集中勵(lì)磁繞組112套著相鄰的兩個(gè)導(dǎo)磁齒110，相鄰的集中勵(lì)磁繞組112共用一個(gè)槽；
[0011]上述次級(jí)10由齒槽型導(dǎo)磁材料組成，次級(jí)導(dǎo)磁齒與初級(jí)11的導(dǎo)磁齒110相對(duì)設(shè)置，相鄰兩次級(jí)導(dǎo)磁齒的中心線距離為次級(jí)極距τ s，τ J τ p=4*m*k / (2*m*k±l)或'Jτ 產(chǎn) 4*m*k / (2*m*k±l)；
[0012]其中，m為電機(jī)的相數(shù)，η和k為正整數(shù)，η為電機(jī)單元數(shù)，k為每個(gè)電機(jī)單元中任意一相電樞繞組串聯(lián)的集中電樞繞組111對(duì)數(shù)。
[0013]進(jìn)一步的，每個(gè)電機(jī)單元中的集中勵(lì)磁繞組112為串聯(lián)聯(lián)接，構(gòu)成勵(lì)磁繞組單元，η個(gè)電機(jī)單元中的勵(lì)磁繞組單元串聯(lián)或并聯(lián)連接；當(dāng)每?jī)蓚€(gè)集中勵(lì)磁繞組112間間隔一個(gè)槽時(shí)，集中勵(lì)磁繞組112產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同；當(dāng)每?jī)蓚€(gè)集中勵(lì)磁繞組112共用一個(gè)槽時(shí)，相鄰集中勵(lì)磁繞組112產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，η個(gè)電機(jī)單元之間的勵(lì)磁繞組單元串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)接。
[0014]進(jìn)一步的，每個(gè)電機(jī)單元中任意一相電樞繞組由k對(duì)集中電樞繞組111串聯(lián)組成，從第一個(gè)集中電樞繞組111起，有k個(gè)相鄰放置的集中電樞繞組111屬于同一相，其后依次設(shè)置屬于相鄰相的k個(gè)集中電樞繞組111，按照上述排列方式，屬于同相的2k個(gè)集中電樞繞組111形成k對(duì)互補(bǔ)集中電樞繞組，其中任意一對(duì)集中電樞繞組中的兩個(gè)集中電樞繞組111與次級(jí)10的相對(duì)位置相差半個(gè)次級(jí)10極距τ s，對(duì)應(yīng)為180度電氣角度，二者具有互補(bǔ)特性，η個(gè)電機(jī)單元依次設(shè)置，不同電機(jī)單元中屬于同相的集中電樞繞組111串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0015]作為一種優(yōu)選，該電機(jī)還包括在初級(jí)11兩端各增加一個(gè)附加導(dǎo)磁齒113。
[0016]作為一種優(yōu)選，當(dāng)該電機(jī)從附加導(dǎo)磁齒113起，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)磁齒110上套有一個(gè)集中勵(lì)磁繞組112，相鄰的集中勵(lì)磁繞組112共用一個(gè)槽，且相鄰集中勵(lì)磁繞組112產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反。
[0017]作為一種優(yōu)選，所述集中勵(lì)磁繞組112和集中電樞繞組111為銅或超導(dǎo)材料。
[0018]作為一種優(yōu)選，以所述初級(jí)11或次級(jí)10為固定部件，另一個(gè)為運(yùn)動(dòng)部件，以初級(jí)11上邊沿或次級(jí)10下邊沿為軸垂直翻轉(zhuǎn)，構(gòu)成雙邊平板結(jié)構(gòu)的電機(jī)；或者以初級(jí)11上邊沿或次級(jí)10下邊沿為軸旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)的電機(jī)。
[0019]該磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)是電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
[0020]有益效果:
[0021]本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，其電樞繞組和勵(lì)磁繞組均置于初級(jí)且可以單獨(dú)控制，次級(jí)僅為齒槽型導(dǎo)磁材料、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低、反電勢(shì)近似正弦。通過控制直流勵(lì)磁繞組的電流大小可以控制電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，從而保證該電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)具有較寬的恒功率調(diào)速范圍，而作為發(fā)電機(jī)在不同速度運(yùn)行時(shí)輸出恒定電壓。
[0022]作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)用時(shí)，特別適合長(zhǎng)距離、寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，例如高層樓宇電梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)、城市軌道交通驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)等需要寬調(diào)速范圍的應(yīng)用場(chǎng)合；本實(shí)用新型還特別適合作為發(fā)電機(jī)使用，用于海浪發(fā)電等場(chǎng)合，該電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無電刷，次級(jí)僅由導(dǎo)磁塊組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，電樞繞組和勵(lì)磁繞組均置于初級(jí)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，從而達(dá)到變速恒壓輸出以及恒速變壓輸出特性，提高發(fā)電量。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0024]圖1本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例1電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例2電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例3電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例4電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5本實(shí)用新型提供的雙邊磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例5電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例6電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例7電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)實(shí)施例8電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本實(shí)用新型提供了一種磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，為使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0033]實(shí)施例1
[0034]參見圖1，本實(shí)用新型提供的磁路互補(bǔ)型初級(jí)電勵(lì)磁直線電機(jī)，包括初級(jí)11和次級(jí)10，初級(jí)11和次級(jí)10都為導(dǎo)磁材料且二者之間具有氣隙，初級(jí)11上設(shè)有導(dǎo)磁齒110，導(dǎo)磁齒I1上交替設(shè)置集中電樞繞組111和集中勵(lì)磁繞組112。本實(shí)施例電機(jī)中，m=3，k=l，n=l，其中，m為電機(jī)的相數(shù)，η和k為正整數(shù)，η為電機(jī)單元數(shù)，k為每個(gè)電機(jī)單元中一相電樞繞組串聯(lián)的集中電樞繞組對(duì)數(shù)。即，該電機(jī)為三相電機(jī)，具有A、B、C三相，包含有I個(gè)電機(jī)單元，每個(gè)電機(jī)單元中有k=l對(duì)集中電樞繞組。所以初級(jí)11導(dǎo)磁齒110的個(gè)數(shù)為Ns=4*m*k*n=12，導(dǎo)磁齒110依次設(shè)有集中電樞繞組111的個(gè)數(shù)為2*m*k*n=6，從第一