[发明专利]一种横向磁通互感耦合直线开关磁阻电机

说明书

本发明公开了一种横向磁通互感耦合直线开关磁阻电机，属于新型结构电机。作为一种新型结构的直线开关磁阻电机，其采用横向磁通的结构，利用线圈互感耦合的原理，提高了系统中电路和磁路的利用率。轴向截面上，槽极配合与传统型直线开关磁阻电机相同，但每个动子齿上嵌有永磁体。横向截面上，定子和动子的极数和极弧相等，保证横向磁通漏磁最小。电机绕组为集中绕组，每个时刻两相绕组同时导通，通电顺序依次是A+B‑、B+C‑、C+A‑。本发明电机线圈间的互感耦合提高了提高电机的功率密度，永磁体的采用省去了励磁电源，横向磁通的原理保证了磁路与电路在几何结构上的解耦，特别适合低速大推力高功率直线运动的机电能量转换场合。

技术领域

本发明属于直线电机领域的开关磁阻电机，具体涉及一种新型的横向磁通线圈互感耦合的直线开关磁阻电机。

背景技术

直线电机可以直接实现直线运动的机电能量转换，省去了中间的转换机构，能够提高能量转换效率，大大降低系统成本。开关磁阻电机结构简单，散热性能好，容错性好，是一种理想的机电能量转换装置。然而，传统的开关磁阻电机绕组之间互感独立，工作时刻只有一相励磁，工作效率低，电机功率密度低；同时，平板式的直线电机因为两端开断有明显的边缘效应，造成电机内磁场分布不连续，影响电机的运行性能，法向力也会大大降低导轨的使用寿命。

为克服这些问题，专利号为CN 101304207A的专利文献公开了一种线圈互感耦合的直线开关磁阻电机，涉及一种线圈互感耦合的直线开关磁阻电机，其与传统型开关磁阻电机相比，提高了绕组利用率和电机功率密度，使电路和磁路的利用率大大提高，但仍然存在磁路开断引起边缘效应，磁路不对称引起法向力过大，使次级往复运动的工作效率不高。专利号CN 101355285B的专利文献公开了一种多层组合式开关磁阻发电机，所涉及电机的动子为纵向多层组合结构，每层动子设置在一组齿槽相对的两个定子铁芯之间，优点是功率密度高和可靠性好，但仍然存在磁路开断纵向边缘效应较大和磁路不对称引起的法向力过大的问题，不能满足效率需求。专利号CN 103095095 A的专利文献公开了一种不对称双面直线开关磁阻电机，所涉及的电机将动子齿设计为两边不对称的形状，且在动子两侧的定子组在位置上也不对称，缺点是由于动子定子结构的不对称，依然存在法向力过大的问题，效率不高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种横向磁通互感耦合直线开关磁阻电机。这种电机的采用既提高了电机系统中电路和磁路的利用率，提高电机的功率密度，又横向磁通的原理保证了磁路与电路在几何结构上的解耦，解决了现有传统型直线电机存在的法向力过大的问题。

本发明提供一种横向磁通互感耦合的直线开关磁阻电机，它包括轴、联轴器、轴承、底座、定子、动子、永磁体及动子绕组。所述轴和所述底座通过所述联轴器固定；所述定子包括若干个定子块和定子套筒，各所述定子块沿轴向等间距排列，各所述定子块一次成型或者由硅钢片沿轴向叠成，包括定子齿、定子槽和定子轭部，所述定子套筒由若干个相同大小套筒沿轴向连接而成，各套筒里可固定两个定子块；所述动子由动子一、动子二、动子三、永磁体和动子绕组构成，动子一、动子二、动子三沿轴向等间距排列，通过所述轴承沿轴向固定，包括动子齿、动子槽和动子轭部，所述动子齿上绕制动子绕组，动子绕组包括A、B、C三相；所述永磁体安放在所述动子齿中，所述永磁体由高性能永磁材料制成，沿径向充磁，相邻两个永磁体的充磁方向相反。所述动子和轴承与所述轴形成轴向直线移动配合，可以沿轴向做直线运动。

所述定子与动子同轴，动子安放在定子内侧。

所述定子与动子之间设有环形空气隙。

所述各个定子块与动子横截面的极数相同。

所述各个定子块与动子横截面的齿宽相等。

所述定子与动子轴截面的极槽配合符合开关磁阻电机的普通原理。

所述动子一、动子二、动子三和轴承通过联轴器连接为一体。