初级电励磁串联磁路双边直线电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是初级电励磁串联磁路双边直线电机，属于电机制造技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，直线电机得到广泛的应用。各个领域对驱动电机及系统的要求越来越高，采用旋转电机和机械转换装置将旋转运动转换为直线运动的驱动方式越来越不能满足相应要求，而采用直线电机驱动可以降低成本，减小系统体积，减小噪声。在如轨道交通、高层楼宇电梯、工厂运输等场合，采用旋转电机会出现驱动复杂、成本高、动态响应慢等问题。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应用上的上述缺点，提尚整个系统的效率。
[0003]随着电力电子技术和磁性材料的发展，永磁无刷电机得到广泛的应用。永磁电机具有高效率、高功率密度等优点，其相应的直线结构也被广泛研宄。传统的永磁直线同步电机兼有永磁电机和直线电机的双重优点。与感应电机相比，永磁直线同步电机的推力密度高、体积小、重量轻，且具有发电制动功能。但是，传统的永磁电机的绕组和永磁体分别放置在电机的初级和次级，在轨道交通等长定子应用场合中永磁体或电枢绕组沿轨道铺设会带来成本过大、维护不便的问题。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，不容易实现弱磁控制，控制系统复杂，在轨道交通应用场合存在许多缺点。
[0004]初级电励磁电机次级结构简单，仅由导磁铁心组成，成本低，易于维护。初级电励磁电机的磁场由励磁绕组产生，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，而作为发电机运行时以不同速度运行下输出恒定电压。但传统的单边或双边初级电励磁电机次级轭部铁心所占的比重较大，带来材料的浪费和成本提高。
[0005]为进一步提高初级电励磁电机的功率密度和降低次级的成本，本实用新型提出初级电励磁串联磁路双边直线电机。本实用新型提高了电机的输出功率，降低了次级的成本和重量，既可为长距离驱动场合提供一种功率密度高、成本低的解决方案，又可为以次级作为运动部件的驱动方式提供一种功率密度高、带载能力强的驱动方案。
【发明内容】
[0006]所要解决的技术问题:
[0007]针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种可降低制造成本、调速性能好、提高电机功率密度和带负载能力的初级电励磁串联磁路双边直线电机。
[0008]技术方案:
[0009]为了实现以上功能，本实用新型提供了初级电励磁串联磁路双边直线电机，两单边初级和次级，所述单边初级和次级均由导磁材料构成且二者之间具有气隙。单边初级上设有导磁齿，导磁齿的个数为Ns = 4*m*k*n，导磁齿之间有槽，相邻两导磁齿中心线距离为初级极距τ ρ，导磁齿上交替设置集中电枢绕组和集中励磁绕组，所述集中电枢绕组设置在集中励磁绕组外侧；其中，导磁齿依次绕有集中电枢绕组的个数为2*m*k*n，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，相邻的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相邻的两个导磁齿，且每两个集中励磁绕组间间隔一个槽，或者，从第二个导磁齿起，每个集中励磁绕组套着相邻的两个导磁齿，相邻的集中励磁绕组共用一个槽；两单边初级结构相同、与次级的相对位置相同，且二者对应的励磁绕组产生的磁场方向相同。次级由导磁块组成，相邻导磁块的中心线距离为次级极距ts，τ s/ τρ=4*m*k/(2*m*k±l)或τ s/ τ 4*m*k/(2*m*k± I)，次级相邻导磁块间隔排列或采用连接桥相连；次级导磁块为两单边初级上的励磁绕组产生的磁场组成串联磁路提供了通道；其中，m为电机的相数，η和k为正整数，η为电机单元数，k为每个电机单元中每个单边初级中任意一相串联的集中电枢绕组对数。
[0010]进一步的，每个电机单元中，当每两个集中励磁绕组间间隔一个槽时，所有集中励磁绕组产生的磁场方向相同；当每两个集中励磁绕组共用一个槽时，任意单边初级中相邻集中励磁绕组产生的磁场方向相反，且两单边初级中相对应的集中励磁绕组产生的磁场方向相同；每个单边初级中的集中励磁绕组为串联联接，两单边初级中的两组集中励磁绕组串联或并联，构成励磁绕组单元，η个电机单元中的励磁绕组单元串联或并联联接。
[0011]进一步的，每个电机单元中单边初级的任意一相电枢绕组由k对集中电枢绕组串联组成，从第一个集中电枢绕组起，有k个相邻放置的集中电枢绕组属于同一相，其后依次设置属于相邻相的k个集中电枢绕组，按照上述排列方式，属于同相的2k个集中电枢绕组形成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集中电枢绕组与次级的相对位置相差半个次级极距Ts，对应为180度电气角度，二者具有互补特性，两单边初级结构相同，两单边初级中属于同相的集中电枢绕组并联单独控制，或者串联起来作为一相绕组控制，η个电机单元依次设置，其中属于同相的集中电枢绕组并联单独控制，或者串联起来作为一相绕组控制。
[0012]进一步的，次级由导磁块组成或由导磁块和连接桥组成，次级用非导磁材料填充紧固。
[0013]作为一种优选，所述集中励磁绕组和集中电枢绕组为铜或超导材料。
[0014]作为一种优选，以所述初级或次级为固定部件，另一个为运动部件，可作电动机或发电机运行。
[0015]作为一种优选，所述初级电励磁串联磁路双边直线电机，对偶演化成两单边次级结构，其特征在于，置于两单边次级中间的初级相邻导磁齿间隔排列或采用连接桥相连，双边次级为有轭部的齿槽结构。
[0016]有益效果:
[0017]本实用新型提供的初级电励磁串联磁路双边直线电机，其电枢绕组和励磁绕组均置于初级且可以单独控制，次级仅为导磁块，无轭部，导磁块之间可以间隔开，也可以采用连接桥相连，结构简单、成本低。次级受到双边初级的法向吸力相互抵消，从而减小系统的摩擦损耗。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，而作为发电机运行时使不同速度运行时输出恒定电压。
[0018]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；当次级作为短动子时，由于其结构简单，无永磁体、无电刷、重量轻，在短距离弹射驱动系统中不仅可以提高弹射系统的功率密度，而且可以提高弹射系统的带负载能力和系统的可靠性。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:
[0020]图1本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例1电机结构示意图；
[0021]图2实施例1电机A相绕组磁链达到最小位置局部模块磁力线分布图
[0022]图3实施例1电机A相绕组磁链达到最大位置局部模块磁力线分布图
[0023]图4本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例2电机结构示意图；
[0024]图5本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例3电机结构示意图；
[0025]图6本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例4电机结构示意图；
[0026]图7本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例5电机结构示意图；
[0027]图8本实用新型初级电励磁串联磁路双边直线电机实施例6电机结构示意图；
【具体实施方式】
[0028]本实用新型提供初级电励磁串联磁路双边直线电机，为使本实用新型的目的，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实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0029]实施例1
[0030]参见图1，本实用新型的初级电励磁串联磁路双边直线电机包括双边初级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I1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 =Ln =