高速螺旋式电磁发射装置的制作方法

本发明涉及一种电磁发射装置，具体涉及一种高速螺旋式电磁发射装置，属于电气工程技术领域。

背景技术：
电磁传动技术是一种绿色的动能传动技术，广泛应用于工业生产和交通领域中，电磁传动作为一项关键技术，起到举足轻重的作用。在工业交通领域，电磁传动技术可用于电磁抽油机和高速电磁列车。电磁传动技术基于电磁感应原理，将电磁能转化为动子等有效载荷的动能。与常规的化学或单纯的机械传动方式相比，电磁传动可以提供较大的动能，将动子等有效载荷加速到化学或纯机械传动方式难以达到的速度，且具有速度可调控，精度高等优点。此外，电磁传动过程不易受到干扰，无噪声，系统生存能力强。现有的电磁传动装置型式较多，动子的运动方式决定着装置的应用场合，对于工业传输场合，提高装置工作时动子的运行速度，同时减小动子在传动时的运行阻力十分关键。此外，电磁感应过程会在电磁传动装置的各结构中聚集大量的热量，如何高效地对电磁传动装置进行有效地热量散发，提高电磁传动装置的使用寿命也十分关键。

技术实现要素：
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明需要解决的技术问题是提高单位体积内动子同时获得自旋和加速的能力，减小动子在传动后所受的介质阻力；以及，如何实现对电磁传动装置各结构的高效散热，提高电磁传动装置的使用寿命。本发明旨在提出一种高速螺旋式电磁发射装置来解决上述技术问题。本发明提出的一种高速螺旋式电磁发射装置，包括定子铁心、动子、中心轴、连接杆和固定拖，定子铁心为周向分段结构，在定子铁心上同时嵌放两套绕组，其中一套绕组为沿圆周分布的轴向背绕绕组，另一套绕组为沿轴向分布的周向叠绕组，轴向背绕绕组采用普通三相交流电供电或两相交流电供电，周向叠绕组采用变频的两相交流电供电；所述动子的表面采用高电导率的金属壳制成，动子套在高光滑度的中心轴上，中心轴和定子铁心通过连接杆进行固定连接，中心轴上安装有固定拖，中心轴和定子铁心同步旋转。进一步地：所述定子铁心沿周向可分为4-6段，每段定子铁心之间设置等间距的通风沟。如此设置，降低定子铁心、轴向背绕绕组和周向叠绕组中电磁损耗引起的温升，同时为高速运动的动子表面风摩损耗产生的热量提供疏散的通路。进一步地：在定子铁心和连接杆之间置有缓冲圈，缓冲圈套装在中心轴底部，在休眠状态下动子与缓冲圈接触。防止电磁传动装置中动子自身重力引起的对相关连接结构的磨损。进一步地：每段定子铁心之间的通风沟内通入惰性气体，惰性气体的流动方式为偏离径向方向的斜流式；通风沟内惰性气体斜流的倾向方向与动子旋转方向同向。如此设置，惰性气体斜流的方式既可以减少动子运动时的阻力，又起到对动子的助推作用。进一步地：所述金属壳的电导率为10000000S/m-100000000S/m。如此设置，使得动子表面感应涡流，进一步产生电磁转矩。进一步地：所述中心轴的表面粗糙度为0.008Ra/μm-0.025Ra/μm，如此设置，减小动子与中心轴之间的摩擦阻力。本发明所达到的效果为：高速螺旋式电磁发射装置有效提高装置的伺服效力，集成绕组嵌放在同一个定子铁心内，可实现在任意轴向位置同时建立两个动态磁场，提高装备单位体积利用率，电磁传动装置的定子集成绕组通电后可以使动子在任意轴向位置同时获得自旋和加速的效果，既适合小型动子传动，又适合大型动子传动，避免多套独立装置空间浪费及动子不同位置电磁转矩不均现象。定子叠绕组采用两相交流电供电方式，可以使气隙中的平移磁场在轴向方向的速度提升，使动子获得单位动能的时间缩短。此外，定子铁心采用周向分离的结构，通过向周向分离的定子之间的通风沟内注入斜流式的惰性冷却气体，一方面实现对定子和动子的一体化强迫冷却，加强定子和动子的有效冷却作用，避免因电磁损耗产生的热量在定子铁心和绕组内大量聚集所造成的结构件受热变性，定子铁心段之间的通风沟为高速运动的动子表面风摩损耗引起的热量提供了重要的疏散路径，防止动子过热造成的内部故障的发生，另一方面，由于斜流式的惰性冷却气体的倾向方向与动子旋转方向保持同向，可以减少动子运动时的阻力，同时，斜流的冷却气体起到对动子的助推作用，可提高装备的伺服稳定性及可靠性。附图说明图1为高速螺旋式电磁传动装置；图2为图1中A-A的截面图；图3为高速螺旋式电磁传动装置通风沟内气流流动方向与动子旋转方向对比图。图中：1-定子铁心；2-轴向背绕绕组；3-周向叠绕组；4-动子；5-气隙；6-中心轴；7-连接杆；8-固定拖；9-通风沟；10-惰性气体。具体实施方式在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。本实施方式的高速螺旋式电磁发射装置，参见图1和图2可知，在高速螺旋式电磁传动装置的定子铁心1上同时嵌放两套绕组，一套绕组为沿圆周分布的轴向背绕绕组2，用于建立周向旋转的磁场，另一套绕组为沿轴向分布的周向叠绕组3，用于建立轴向平移的磁场，在定子铁心1和动子4之间的气隙5中的任一轴向位置都同时存在两个动态的磁场，使动子4做螺旋式运动；定子铁心1为周向分段结构，轴向背绕绕组2采用普通三相交流电供电或两相交流电供电，使动子4获得自旋能力，周向叠绕组3采用变频的两相交流电供电，提升动子4单位距离内获得的动能；动子4的表面采用高电导率的金属壳制成，动子4套在高光滑度的中心轴6上，中心轴6和定子铁心1通过连接杆7进行固定连接，中心轴6的一端与固定拖8进行连接，中心轴6和定子铁心1可以同步旋转，调整动子4的传动角度；另外，根据一种实现方式，若轴向背绕绕组2采用普通三相交流电供电，定子铁心1沿周向可分为六段，若轴向背绕绕组2采用两相交流电供电，定子铁心1沿周向可分为四段，每段定子铁心1之间留有等间距的通风沟9。另外，根据一种实现方式，在定子铁心1和连接杆7之间放置缓冲圈11，缓冲圈11套装在中心轴6底部，在休眠状态下，动子4与缓冲圈11接触，防止电磁传动装置中动子4自身重力引起的对相关连接结构的磨损。另外，根据一种实现方式，每段定子铁心1之间的通风沟9内通入冷却的惰性气体10进行冷却，降低定子铁心1、轴向背绕绕组2和周向叠绕组3中电磁损耗引起的温升，同时为高速运动的动子4表面风摩损耗产生的热量提供疏散的通路。另外，根据一种实现方式，每段定子铁心1之间的通风沟9内通入惰性气体10，惰性气体10的流动方式为偏离径向方向的斜流式，在图3中以实心箭头表示，动子4旋转方向，在图3中以空心箭头表示，通风沟9内惰性气体10斜流的倾向方向，两者方向同向。这种惰性气体10斜流的方式既可以减少动子4运动时的阻力，又起到对动子4的助推作用。高速螺旋式电磁传动装置，周向旋转磁场和轴向平移磁场同时在定子和动子之间的气隙中存在，使动子做螺旋式运动，传动后的动子具有较强的自旋能力，减少动子运行过程中受到的介质阻力。沿轴向分布的周向叠绕组采用两相交流供电，实现动子在单位长度内获取较大初速度，提高动子作战能力。定子集成绕组的电磁传动装置使动子在任意轴向位置同时获得自旋和加速效果，增强散热能力，既适合小型动子传动，又适合大型动子传动，提高装备单位体积利用率，避免多套独立装置空间浪费及动子不同位置电磁转矩不均现象。虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。