[發(fā)明專利]分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072379.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN101621236A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇寶泉;李鵬;周維正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K21/14
• 分類號(hào): H02K21/14;H02K1/16;H02K1/27;H02K3/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短行程直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

短行程直線電機(jī)的一種常見結(jié)構(gòu)如圖11所示。電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分是永磁體，通過(guò)動(dòng)子支架與彈簧連接在一起。工作磁場(chǎng)由兩部分組成，一部分是勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，另一部分是由永磁體產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)。該結(jié)構(gòu)為環(huán)狀，外鐵軛及內(nèi)鐵軛都為固定部分，永磁體安裝在非導(dǎo)磁、非導(dǎo)電支架上，永磁體外圓周面的極性相同，當(dāng)繞組通入交變電流，繞組磁場(chǎng)會(huì)與永磁體磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生交變的推力，推動(dòng)永磁體沿軸向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)電樞鐵心采用硅鋼片疊成時(shí)，由于疊片方向?yàn)橹芟颍F心疊片工藝復(fù)雜，加工成本高；如果采用實(shí)心鐵心，雖然工藝簡(jiǎn)單、成本低，但鐵心會(huì)產(chǎn)生更大的渦流損耗，大大降低電機(jī)的效率。永磁體支架的制作、加工上，難度較大。而且當(dāng)次級(jí)極距較小時(shí)，電機(jī)的材料利用率低，性能變差。不適合做成大功率直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直線電機(jī)電樞鐵心采用硅鋼片疊成的結(jié)構(gòu)加工工藝復(fù)雜，成本高，如采用實(shí)心鐵心的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的渦流損耗；同時(shí)還存在永磁體支架制作、加工難度大，次級(jí)極距要求大的問(wèn)題，以及現(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)體積大、難以集成的缺點(diǎn)，而提出的分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包括初級(jí)、次級(jí)、氣隙和動(dòng)子支撐板簧；次級(jí)包括永磁體和軸筒；初級(jí)包括電樞和機(jī)殼；電樞包括電樞鐵心和電樞繞組；電樞鐵心包括個(gè)鐵心筒、i+1個(gè)圓環(huán)形鐵心環(huán)和i個(gè)鐵心間隔環(huán)，其中，i為正整數(shù)；i+1個(gè)圓環(huán)形鐵心環(huán)與i個(gè)鐵心間隔環(huán)沿軸向依次間隔排列在鐵心筒內(nèi)，鐵心筒的內(nèi)徑等于圓環(huán)形鐵心環(huán)的外徑和鐵心間隔環(huán)的外徑，圓環(huán)形鐵心環(huán)的內(nèi)徑大于鐵心間隔環(huán)的內(nèi)徑，圓環(huán)形鐵心環(huán)的外表面和鐵心間隔環(huán)的外表面緊密貼合在鐵心筒的內(nèi)表面；電樞繞組由i個(gè)圓環(huán)形線圈串聯(lián)而成，每個(gè)圓環(huán)形線圈嵌放于圓環(huán)形鐵心環(huán)與鐵心間隔環(huán)構(gòu)成的凹槽內(nèi)，每相鄰兩個(gè)圓環(huán)形線圈的繞向相反；圓環(huán)形鐵心環(huán)與鐵心間隔環(huán)軸向厚度之和L_a＝τ_p～1.25τ_p；相鄰的兩個(gè)圓環(huán)形鐵心環(huán)中心線之間的距離τ_t與永磁體極距τ_p之間滿足關(guān)系：τ_t＝τ_p。動(dòng)子支撐板簧的彈性系數(shù)K_t、動(dòng)子總質(zhì)量m_t與動(dòng)子往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率f_e之間滿足關(guān)系

上述分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、功率變換器和系統(tǒng)控制器組成；系統(tǒng)控制器的控制端連接功率變換器的受控端，功率變換器的輸出端連接分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)端。

本發(fā)明中電樞鐵心采用了分體式結(jié)構(gòu)，分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)具有電樞鐵心加工工藝簡(jiǎn)單，渦流損耗低的優(yōu)點(diǎn)，以及動(dòng)子支撐板簧制作簡(jiǎn)單以及對(duì)次級(jí)極距要求低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、溫升低，可實(shí)現(xiàn)模塊化。本發(fā)明的分體式鐵心結(jié)構(gòu)直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在直線壓縮機(jī)及斯特林發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明可廣泛適用于各種需要大功率直線啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是永磁體在具體實(shí)施三中平面展開示意圖；圖3是永磁體在具體實(shí)施四中平面展開示意圖；圖4是永磁體在具體實(shí)施五中平面展開示意圖；圖5具體實(shí)施方式六中本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是具體實(shí)施方式六中次級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是具體實(shí)施方式六中永磁體為瓦片形永磁體的次級(jí)軸向示意圖；圖8是具體實(shí)施方式六中永磁體為平板形永磁體的次級(jí)軸向示意圖；圖9是H橋變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖10是電容分壓半橋變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖11是現(xiàn)有短行程直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式