[發明專利]雙側定子無軛部離散導磁塊型直線開關磁阻電動機

有效

• 申請號: 201210397997.X
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102931804A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王道涵;王秀和
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種直線開關磁阻電動機，尤其涉及一種雙側定子無軛部離散導磁塊型直線開關磁阻電動機。

背景技術

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動的機械能而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。直線電機廣泛地應用于工業、民用、軍事及其他各種直線運動的場合。采用直線電機驅動的裝置具有很多優點，首先，不需要任何轉換裝置而直接產生推力，簡化了整個裝置和系統，保證了運行的可靠性，提高傳遞效率，降低制造成本，易于維護；其次，直線電機是通過電磁場作用直接產生直線推進力，在運動時無機械接觸，使傳動零部件無磨損，從而大大減少了機械損耗和整個裝置的運行噪聲，運行環境好。近年來越來越多的學者開始將視線和研究重點轉向直線電動機，使其得到了越來越多的關注和廣泛應用。

目前，直線電動機有以下種類，1)直線感應電動機，已經被很多國家在地鐵、輕軌和磁懸浮列車等城市軌道交通場合采用。直線感應電動機的特點是：端部效應明顯，尤其是高速運行時，端部效應使得電機推進力明顯減小；效率和功率因數都比較低，通常效率在50％～60％，功率因數只有0.5左右，控制系統和控制策略非常復雜；2)永磁直線電動機，具有高推進力密度，高功率密度和高效率等優點。但是，一方面由于永磁材料成本較高，對于較長的軌道，將大大增加整個推進系統的成本，另一方面，永磁材料的磁性能易受溫度，銹蝕和振動等外部環境因素的影響，因此，對于運行軌道較長和運行環境較為惡劣的場合，永磁直線電動機并不適用；3)直線開關磁阻電動機，電機本體結構簡單，制造成本低，運行可靠性高，具有能夠在各種惡劣條件下運行的優勢，維護成本低。除此之外，直線開關磁阻電機整個系統效率高于直線感應電動機，而且其起動和調速性能十分優越，具有寬廣的經濟運行范圍，可以通過各種靈活的控制策略實現一系列令人滿意的性能。

盡管如此，由于直線電機的氣隙長度通常遠遠大于旋轉電機，再加上磁阻轉矩的特性，現有直線開關磁阻電機的推進力密度仍然較低；動子槽內同時安放兩相繞組，需要相間絕緣，導致電樞槽的利用率低；電機定子和動子的軛部較長，鐵心用量大，電機重量大，運行時鐵耗較高。因此，減小現有直線開關磁阻電動機的鐵心材料用量，提高鐵心材料的利用率、動子槽利用率和推進力密度，是目前亟待解決的問題。導磁塊轉子結構可以提高旋轉開關磁阻電機的轉矩密度，但在旋轉電機中，只能轉子采用導磁塊結構，而轉子旋轉會受到離心力作用，這就使得導磁塊的固定困難，尤其是電機轉速較高時，會大大降低電機運行的穩定性。不僅如此，由于旋轉電機的定子內圓和轉子外圓間需要保持較小又均勻的氣隙，因此，當轉子采用離散的導磁塊組合而成時，制造過程復雜，對工藝要求高，由于旋轉電機為封閉的結構，采用離散導磁塊對減小鐵心用量的意義不大。而在直線開關磁阻電機中，是將沒有繞組的一側作為定子，有繞組的一側作為動子，定子和動子均為矩形截面，定子不受離心力影響，而且，在直線傳輸場合，電機的定子實際為傳輸軌道，直線開關磁阻電機的定子采用離散導磁塊，不僅結構可靠，而且能夠大大減少傳輸軌道的鐵心材料用量，降低成本。另外，現有直線開關磁阻電動機由于定子鐵心軛部較長而存在鐵心材料利用率低，鐵耗高和整體效率低等缺點，采用離散導磁塊不僅能夠提高系統的推進力密度，還可以降低電機的鐵耗，提高整個推進系統的效率。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種雙側定子無軛部離散導磁塊型直線開關磁阻電動機，它具有提高鐵心材料利用率、減少鐵心材料用量和降低電機重量的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙側定子無軛部離散導磁塊型直線開關磁阻電動機，它包括定子和動子，所述定子包括定子機座和若干離散導磁塊，離散導磁塊均固定在定子機座內，所述定子機座安放在動子上下兩側，所述動子由多個動子齒拼接而成，兩個動子齒之間設有動子槽，所述動子槽內安放有動子繞組，相鄰兩個動子槽內的繞組為一個線圈，圍繞兩個動子槽之間的動子齒纏繞。

所述導磁塊為上窄下寬的梯形，導磁塊底部為燕尾型。

所述定子機座為非導磁材料。

所述非導磁材料為鋁合金或有機塑材。

所述相鄰動子齒的齒寬不同，每隔一個動子齒的齒寬相同。

所述動子繞組為簡單的集中繞組，圍繞齒寬較寬的動子齒纏繞，從齒寬較寬動子齒的一側動子槽進入，再從另一側的動子槽穿出，使這兩個相鄰動子槽內繞組的電流大小相同，反向相反。

所述動子齒由硅鋼片疊壓而成，所述動子齒通過動子支架固定在一起。

所述動子支架的材料為非導磁材料。