[发明专利]一种模块化次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机

说明书

本发明公开了一种次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机，该电机初级包括U型导磁材料、电枢绕组和置于导磁材料槽口处的永磁体，次级仅由无轭部动子块组成。永磁体平行充磁，双边初级的永磁体充磁方向相反，空载时永磁体产生磁路通过初级U型导磁材料短路，减小定位力，加载时磁通通过无轭部次级形成串联磁路。除去次级轭部可减少次级质量，提高推力密度。次级铁心可由质量较轻的环氧材料填充紧固。本发明具有定位力小，次级结构简单、推力密度高等优点，适用于电磁弹射系统可提高弹射系统的功率密度和带负载能力。

技术领域

本发明涉及的是一种模块化次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

随着工业的发展，直线电机在各类场合应用越来越广泛。在电磁弹射领域，目前蒸汽弹射器是现役航母上广泛使用的弹射装备，然而蒸汽弹射器分系统众多且复杂，体积和占舰面积大，重量大，工作效率低，系统使用、维修成本高，作为一个开环系统，弹射可控性差。因此，随着现代军事的进步，对新型弹射装置取代蒸汽弹射器的需求迫切，用于电磁弹射的直线电机得到了提出和发展。

目前，用于飞机电磁弹射系统的直线电机研究主要集中在直线感应电机和永磁同步直线电机这两种。

直线感应电机经过多年的发展，技术较为成熟，在电磁弹射系统应用中一般采用双边长初级结构的直线感应电机，其次级动子主要由铝组成，具有次级结构简单、重量轻、带负载能力强等优点，是一种实用化的方案。但因直线感应电机涡流损耗较高，因此功率因数和效率较低，输入电流大，导致系统需要更大容量的逆变器，同时直线感应电机的控制较为复杂，因此其长期运营成本与系统成本较高。

传统永磁直线同步电机的效率、功率因数、功率密度均较高。在电磁弹射驱动系统中，永磁同步直线电机有两种动子结构：动圈式和动磁式。其中动圈式的动子上放置电枢绕组，带电高速运行存在安全隐患系统可靠性低，动磁式动子上放置有永磁体，永磁体在高速运行的动子上存在高温退磁、高速震动的危险，电机存在可靠性低的问题。

近年来，开关磁阻电机因其特殊的结构特点受到了相关学者的广泛关注。开关磁阻电机的次级仅由导磁材料构成，结构简单，初级仅由电枢绕组与导磁材料构成，不含永磁体，因此成本较低且容错性能较好。此外，开关磁阻电机还具有启动推力高，效率高，并且在较大的调速范围内有着较高的可靠性等优点。然而，传统的开关磁阻电机存在推力波动较大，功率密度较低等缺点。因此，为了提高电机输出推力、功率密度等性能，使其适用于电磁弹射领域，本发明提出一种初级永磁型型电机。本发明所述电机兼具次级结构简单、功率密度高、功率因数高、便于调节励磁磁场和便于实现弱磁调速等优点，因此，研究双边初级永磁式直线电机对于飞机电磁弹射领域具有重要意义。

发明内容

基于背景中所述技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种模块化次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机，本发明的次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机，次级结构简单，双边初级上放置永磁体和电枢绕组，该电机定位力小，结构简单可靠，功率因数和效率较高。本发明中的互补式结构可有效降低电机的推力波动，进而降低电机运行时的震动，提升其可靠性。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

本发明的一种模块化次级无轭部双边初级永磁式开关磁阻直线电机包括双边初级(11)和次级(10)，所述的初级(11)和次级(10)之间存在气隙。所述初级(11)由初级模块(110)构成，每个所述初级模块包括一个U型导磁材料(111)、电枢绕组(112)以及置于U型导磁材料(111)槽口处的永磁体(113)，次级(10)由次级无轭部动子块(100)构成。相邻两个所述初级模块(110)之间可存在连接桥(114)，所述连接桥(114)为导磁或非导磁材料；

一个初级模组(115)由n*m个所述初级模块(110)组成，其中n为一个初级模组(115)中包含的属于同一相的初级模块(110)数量，m为电机相数，k个初级模组(115)构成了完整的电机初级(11)；