[发明专利]电励磁双凸极直线电机

说明书

本发明公开了电励磁双凸极直线电机，包括初级和次级以及初级次级间的气隙，初级为动子，次级为定子，均采用凸极结构，初级齿上均绕有直流励磁绕组和三相电枢绕组，且初级极距τp和次级极距τs的比例为τs/τp=5/6，初级极距为初级齿齿距的2倍，次级齿齿距等于或者略大于初级齿齿距；由于每个初级齿上均绕有励磁线圈，因此每相磁通路径均相同，三相磁链及反电势波形较对称；第m相绕组和（m+3）相绕组存在互补特性，将m相反向串联后形成一相，该相的磁链和空载反电势对称性得到改善。电励磁双凸极直线电机工作时，可有效得减小输出推力脉动，结构新颖，性能可靠，控制简单，适合用于中小功率对于输出要求较高的发电或电动场合。

技术领域

本发明涉及电机本体设计领域，尤其涉及电励磁双凸极直线电机。

背景技术

随着工业的发展，对控制电机的控制系统提出更高的要求，传统的旋转电机驱动的直线运动装置已经远远不能满足控制系统的要求。在这种情况下，直线电机的研究和应用成为热点领域世界许多国家都在研究开发直线电机,使得直线电机应用越来越广泛。采用直线电机驱动的新型装置与非直线电机驱动相比,具有结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高、组合灵活等优点,极大地推动了制造业的快速发展。

目前直线电机广泛应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的工况中,尤其是高速磁悬浮列车应用。

在高速磁悬浮列车应用中,传统的直线感应电机为无刷结构，结构简单，无需维护，成本低，但调速性能较差,因此永磁同步直线电机因其高功率和高效率等优点，替代传动直线电机的使用。然而，永磁同步直线电机的永磁体和电枢绕组分别安装在直线电机的初级和次级上，因为永磁体对环境温度、机械程度等因素敏感，且永磁体励磁不容易控制的原因，在轨道交通等场合系统的成本高，维护困难。永磁体作为稀有材料，不仅价格昂贵，并且对环境温度、机械程度等因素很敏感，且采用永磁体励磁不容易控制。

电励磁双凸极直线电机具有结构简单，电枢绕组和励磁绕组均在初级，次级仅有导磁材料组成，可靠性高。但是，这种电机的电枢绕组的磁链为单极性，比如初次级齿数等同于（6/4）k旋转电机，其存在诸多缺点，如反电势不对称，谐波含量大，使得输出推力脉动大，导致电机在工业中的应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明提供的电励磁双凸极直线电机，能够实现电励磁双凸极直线电机工作在整个周期，输出推力的脉动减小。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

电励磁双凸极直线电机，包括：初级(1)、三相电枢绕组(2)、直流励磁绕组(3)、次级(4)、初级齿(5)、次级齿(6), 初级(1)和次级(4)是凸极齿槽结构,次级(4)固定在平面上,初级(1)为动子，次级(4)为定子，初级(1)和次级(4)之间有气隙，初级齿(5)的齿隙空间内安装三相电枢绕组(2)和直流励磁绕组(3),使得三相电枢绕组(2)的每相磁通路径均相同，三相电枢绕组(2)的三相磁链和反电势对称，从而减少电励磁双凸极直线电机输出转矩的转矩脉动，三相电枢绕组（2）上的任一相绕组为第m相绕组,m=1,2,3…,所述第m相绕组和第m+3相绕组反向串联，并形成一相，初级（1）滑入滑出存在互补特性，反向串联后的三相电枢绕组（3）使得任一相的磁链和该相的三相反电势对称性得到改善。

进一步的，初级极距为初级齿（5）宽度的2倍，次级齿（6）的宽度不小于初级齿（5）的宽度。

进一步的，次级极距和所述初级极距的比例关系为5:6，初级相邻两导磁齿中心线距离为初级极距τp，次级相邻两导磁齿中心线距离为次级极距τs，τs/τp=5/6，电机绕组磁链为双极性，反电势波形为三相正弦波。

进一步的，所述三相电枢绕组（2）和直流励磁绕组（3）采用集中式绕组方式。

进一步的，初级（1）采用硅钢片冲压制成，次级（4）采用硅钢片冲压制成。