[发明专利]一种基于功率分段的长行程直线电机

说明书

本发明涉及一种基于功率分段的长行程直线电机，该长行程直线电机包括：初级定子、次级动子、机座、固定架；次级动子设置在成对使用的初级定子之间；初级定子与机座通过螺栓固定，次级动子与固定架刚性固定连接；机座上设有2条滑轨，固定架通过滑轮沿所述滑轨移动；初级定子共有n对，n≥4，并依次由前至后排列成直线；第i对初级定子对应的部分的输出功率P满足P＝P_i＝F·v_i。本发明采用功率分段技术，根据应用场合的驱动需求，合理设计长程直线电机每一分段的额定功率，在满足应用要求的条件下，大幅降低长程直线电机的体积重量与制造成本。

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种基于功率分段的长行程直线电机。

背景技术

长程直线电机用于航天飞机、空天飞机、单级入轨重复使用运载器等空间运载器的发射，具有发射成本低、发射过程可控性和安全性高、通用性强的特点。为节省运载器推进部分的质量，降低成本，需尽量提高发射出口速度。考虑到运载器上设备的抗过载能力和瞬时大功率变频器的功率限制，平均加速度不能过高，这就导致发射系统的加速距离很长，通常达到数千米以上。因此，运载器发射系统需要使用超长行程直线电机提供驱动动力。

长程直线电机由若干个分段首尾衔接构成，目前直线电机的设计中，每个分段电机的功率大小相等。当直线电机以固定加速度发射运载器时，整个发射过程中直线电机的推力F保持不变。发射起始阶段，电机速度较低，由电机的输出功率P＝Fv(v为电机的速度)可知，此时直线电机的输出功率较低；随着载荷速度的不断提高，直线电机的输出功率也随之增大。按照目前直线的设计方式，每个分段电机的功率均相等，则需按照发射全程最大输出功率进行设计，这将使得发射全程多数分段电机均在远低于额定功率的工况下工作，造成有效功率的大量富余，额外增加了体积重量和建造成本。因此，迫切需要一种能够充分使用有效功率的新型长程直线电机。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于功率分段的长行程直线电机，用以解决现有直线电机不能有效利用电机功率的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于功率分段的长行程直线电机，该长行程直线电机包括：初级定子、次级动子、机座、固定架；

次级动子设置在成对使用的初级定子之间；

初级定子与机座通过螺栓固定，次级动子与固定架刚性固定连接；

机座上设有两条滑轨，固定架通过滑轮沿滑轨移动。

初级定子共有n对，n≥4，并依次由前至后排列成直线；

初级定子均由同尺寸的硅钢片叠压而成，且排在前面的初级定子的厚度小于排在后面的初级定子的厚度。

当i≤n时，第i对初级定子包括：初级定子A_i、初级定子B_i；

初级定子A_i和初级定子B_i的形状和位置关于次级动子对称，尺寸相同且均大于次级动子。

初级定子A_i包括：初级铁芯A_i、初级绕组A_i；

初级定子B_i包括：初级铁芯B_i、初级绕组B_i；

初级铁芯A_i和初级铁芯B_i靠近次级动子的一侧均设有槽，槽的两边设有齿，且初级铁芯A_i和初级铁芯B_i除槽和齿以外的剩余部分均为轭。

初级铁芯A_i和初级铁芯B_i均设有至少1个极，每个极均设有3个相带，每个相带均包括至少1个槽；