本发明涉及的是双边电励磁磁通切换直线电机，属于电机制造技术领域。
背景技术：
随着工业领域技术的不断进步，电机得到了越来越多的应用。近些年来，许多新兴领域对电机驱动提出了更高的要求，传统的旋转电机与机械转换装置在一些场合使用复杂，效率低下，直线电机很好地解决了这一问题，在简化系统、降低噪声、加速响应、提高效率方面有很大的优势。
感应电机结构简单，但是效率较低，控制方法复杂。永磁无刷同步直线电机具有效率高、功率密度大等优点，但是其永磁体置于电机的次级，永磁体易脱落，且存在高温退磁风险，导致磁场不稳定；采用不导磁套筒固定永磁体又会增大电机的气隙长度，增大电机体积。而且永磁体价格昂贵，不适合应用在长距离场合。
最近几年，一种初级电励磁磁通切换直线电机得到了相关专家学者的广泛关注，该电机不使用永磁体，没有退磁的风险，系统运行更加稳定。电枢绕组与励磁绕组同时置于初级，次级仅由导磁材料构成，结构简单，便于维护。但是目前该类电机的电枢绕组和励磁绕组存在重叠现象，绕组设置复杂，且绕组端部较长，铜耗大，导致电机输出功率和效率低。所以，对该类电机的绕组结构进行改进具有重要意义。
技术实现要素：
针对现有技术上存在的不足，本发明目的在于提供一种非重叠绕组的齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，该电机改善了绕组分布方式，增大了电机反电势幅值，从而提高了输出功率密度；同时，该电机不存在绕组重叠现象，减小了绕组端部长度，降低了铜耗，提高了效率。
为了实现上述目的，本发明通过以下的技术方案来实现：
本发明提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级11两侧的次级10、初级11、励磁绕组112和电枢绕组113，所述次级10与所述初级11之间存在气隙；
根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个十字形导磁材料111；每个所述基本单元110包括1个励磁绕组112和2个电枢绕组113，励磁绕组112设置于基本单元110中间，电枢绕组113设置于基本单元110两侧，所述励磁绕组112和所述电枢绕组113缠绕在导磁材料111所形成的初级轭部上。
进一步地，所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与次级齿101。
进一步地，所述初级11包括m*k*n个基本单元110，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数；
进一步地，相邻所述基本单元110的励磁绕组112绕向相反；
更进一步地，所述初级11相邻两导磁齿中心线间的距离为τp，所述次级10相邻两导磁齿100中心线间的距离为τs，所述电枢绕组113的分布方式根据τs/τp的不同分为以下三类：
第一类，
第二类，
第三类，
其中，i为自然数。
当τs/τp属于第一类情况时，同一所述基本单元110内的电枢绕组113绕组绕向相反；属于相邻基本单元110的两个邻近的电枢绕组113绕向相反；k个连续基本单元110内的电枢绕组113组成一相绕组，m*k个连续基本单元110构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级11。
当τs/τp属于第二类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组；
其中，任一初级11齿槽内的电枢绕组113与其相邻的一侧电枢绕组113的绕向相同，与相邻另一侧的电枢绕组113的绕向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。
当τs/τp属于第三类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，属于同一相的绕组绕向相同；属于同一相的连续若干个电枢绕组113与其相邻齿槽属于其他相电枢绕组113的绕向相反；
m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。
若所述同一初级11齿槽内的电枢绕组113为同相绕组并且绕向相同，则合并且视为同一个电枢绕组113。
进一步地，所述励磁绕组112和电枢绕组113在排列顺序不变的前提下，可以从任意某个基本单元110开始排列构成初级11。
作为一种优选，所述初级11的两端可以分别增加附加导磁齿114。
作为一种优选，所述励磁绕组112和电枢绕组113为铜或超导材料。
所述非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机是电动机或发电机。
本发明电机主要存在如下优点：
本发明提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，电枢绕组和励磁绕组均置于初级，次级结构简单，维护方便；本电机的新型非重叠绕组方式，既提高了反电势幅值，又减小了绕组端部的长度，从而减小了铜耗，提高了电机的功率密度和电机效率。作为电动机运行时，减小了次级的重量和体积，可以应用于轨道交通、电磁弹射等领域；作为发电机运行时，有利于励磁调节，调整功率因数。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1本发明实施例1电机结构示意图；
图2本发明实施例1基本单元绕组分布图；
图3本发明实施例2电机结构示意图；
图4本发明实施例3电机结构示意图；
图5本发明实施例4电机结构示意图；
图6本发明实施例5电机结构示意图。
其中，10-次级，11-初级，100-次级轭部，101-次级齿，110-基本单元，111-导磁材料，112-励磁绕组，113-电枢绕组，114-附加导磁齿。
具体实施方式
本发明提供非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，为使本发明的目的和技术手段、创作特征及效果更加易于明白，下面结合参照附图并举具体实例对本发明进一步详细说明。应当了解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，包括设置于初级11两侧的次级10、初级11、励磁绕组112和电枢绕组113，所述次级10与所述初级11之间存在气隙；
根据电机相数、电机单元数及电枢绕组串联个数，所述初级11包括若干个首尾相连的基本单元110，所述基本单元110包括2个十字形导磁材料111；每个所述基本单元110包括1个励磁绕组112和2个电枢绕组113，励磁绕组(112)设置于基本单元(110)中间，电枢绕组(113)设置于基本单元(110)两侧，所述励磁绕组112和所述电枢绕组113缠绕在导磁材料111所形成的初级轭部上。
进一步地，所述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与次级齿101。
进一步地，所述初级11包括m*k*n个基本单元110，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数；
进一步地，相邻基本单元110的励磁绕组112绕向相反；
更进一步地，所述初级11相邻两导磁齿中心线间的距离为初级极距τp，所述次级10相邻两导磁齿100中心线间的距离为τs，所述电枢绕组113的分布方式根据τs/τp的不同分为三类：
第一类，
第二类，
第三类，
其中，i为自然数。
当τs/τp属于第一类情况时，同一所述基本单元110内的电枢绕组113绕组绕向相反；属于相邻基本单元110的两个邻近的电枢绕组113绕向相反；k个连续基本单元110内的电枢绕组113组成一相绕组，m*k个连续基本单元110构成一个电机单元，n个电机单元构成完整的初级11。
当τs/τp属于第二类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组；
其中，任一初级11齿槽内的电枢绕组113与其相邻的一侧电枢绕组113的绕向相同，与相邻另一侧的电枢绕组113的绕向相反；m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。
当τs/τp属于第三类情况时，同一所述初级11齿槽内的属于相邻两个基本单元110的电枢绕组113绕向相同；电机为奇数相时，每k/2个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，电机为偶数相时，每k个连续槽内的电枢绕组113组成一相绕组，属于同一相的绕组绕向相同；属于同一相的连续若干个电枢绕组113与其相邻齿槽属于其他相电枢绕组113的绕向相反；
m*k个连续基本单元110构成一个电机单元；n个电机单元构成完整的初级11。
若所述同一初级11齿槽内的电枢绕组113为同相绕组并且绕向相同，则合并且视为同一个电枢绕组113。
进一步地，所述励磁绕组112和电枢绕组113在排列顺序不变的前提下，可以从任意某个基本单元110开始排列构成初级11。
作为一种优选，所述初级11的两端可以分别增加附加导磁齿114。
作为一种优选，所述励磁绕组112和电枢绕组113为铜或超导材料。
所述非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机是电动机或发电机。
实施例1
参见图1，本发明的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机，采用第一类绕组，
本实施例中，m＝3，i＝0，k＝1，n＝2，正负号取正，因此极距比τs/τp定为12/5。其中，m为电机的相数，k为每个电机单元中同相电枢绕组113串联对数，n为电机单元数。
本发明的非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机包括两单边次级10、初级11、励磁绕组112和电枢绕组113，上述次级10与初级11之间存在气隙。本实施例中，m＝3，即本实施例中的电机为三相电机，由a、b、c三相构成。初级11包括m*k*n＝6个基本单元110。上述基本单元110包含两个十字形导磁材料111，励磁绕组112设置于基本单元中间，相邻基本单元的励磁绕组磁场方向相反，电枢绕组113设置于基本单元两侧，绕组环绕于基本单元轭部。上述次级10为导磁材料，设置于上述初级11上下两边；上述次级10为齿槽结构，包括次级轭部100与次级齿101。
参见图2，同一上述基本单元110内的电枢绕组113绕向相反，k＝1即单个基本单元110内的电枢绕组113独自成为一相绕组，m*k＝3个连续基本单元110构成一个电机单元，n＝2个电机单元构成完整的电机。
实施例2
图3也为一台非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机。本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例采用第二类绕组，极距比满足
本实施例中m＝3，k＝4，i＝0，n＝1，正负号取负，极距比τs/τp＝24/11。
本实施例中，同一所述初级11槽内的电枢绕组113绕向相同，此时m＝3为奇数相，每k/2＝2个连续初级槽内的电枢绕组113为同相绕组，如图中a1和a1’为同相。其中，任一初级齿槽内的电枢绕组113与其相邻的一侧电枢绕组113绕向相同，与相邻另一侧的电枢绕组113绕向相反。本实施例由m*k＝12个连续基本单元110构成一个电机单元。
实施例3
图4也为一台非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机。本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例采用第三类绕组，极距比满足
本实施例中m＝3，k＝4，i＝0，n＝1，正负号取正，极距比τs/τp＝48/14，即τs/τp＝24/7。本实施例中，同一所述初级11槽内的电枢绕组113绕向相同，此时m＝3为奇数相，每k/2＝2个连续初级槽内的电枢绕组113为同相绕组，该连续槽内的电枢绕组113的绕向相同，如a1与a2，b1与b2分别为同相绕组且绕向分别相同；属于同一相的连续若干个电枢绕组113与其相邻齿槽属于其他相电枢绕组113的绕向相反，如a2和b1属于相邻齿槽且不同相，它们的绕向相反。本实施例由m*k＝12个连续基本单元110构成一个电机单元。
实施例4
图5也为一台非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机。本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例为四相电机，采用第三类绕组，极距比满足
本实施例中m＝4，k＝1，i＝0，n＝3，正负号取正，极距比τs/τp＝16/6，即τs/τp＝24/9。
本实施例中，同一所述初级11槽内的电枢绕组113绕向相同，k＝1即单个初级槽内的电枢绕组113成为一相，m*k＝4个连续基本单元110构成一个电机单元，n＝3个电机单元构成整个电机。
实施例5
图6也为一台非重叠绕组齿槽型双边电励磁磁通切换直线电机。本实施例与实施例1的τs/τp相同，τs/τp＝12/5。两者的不同之处在于，本实施例中，在初级结构的两端分别增加了附加齿形导磁材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。