[发明专利]双侧定子集中绕组离散导磁块型直线开关磁阻电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线开关磁阻电动机，尤其涉及一种双侧定子集中绕组离散导磁块型直线开关磁阻电动机。

背景技术

直线电机驱动装置可以将所输入的电能在所需要的场合直接转化为直线动能，实现直线运动，省去传统旋转-直线转换驱动方式中的机械传动转换装置，大大减小了传动装置的体积，提高了整个系统的可靠性和效率，并有效降低了设备的成本和维护费用，不仅如此，还有传统旋转-直线转换驱动方式无法达到的高速，高精度和鲁棒性。另外，由于传动转换装置会显著增加传动系统的振动和噪声，降低系统的控制精度和性能。因此，在现代工业生产过程中，尤其是一切特殊应用场合，如精密仪器，航空航天仪器，医疗仪器等，直线电动机得到了越来越广泛的应用。

目前，直线电动机有以下种类，1)直线感应电动机，已经被很多国家在地铁、轻轨和磁悬浮列车等城市轨道交通场合采用。直线感应电动机的特点是：端部效应明显，尤其是高速运行时，端部效应使得电机推进力明显减小；效率和功率因数都比较低，通常效率在50%~60%，功率因数只有0.5左右，控制系统和控制策略非常复杂；2)永磁直线电动机，具有高推进力密度，高功率密度和高效率等优点。但是，一方面由于永磁材料成本较高，对于较长的轨道，将大大增加整个推进系统的成本，另一方面，永磁材料的磁性能易受温度，锈蚀和振动等外部环境因素的影响，因此，对于运行轨道较长和运行环境较为恶劣的场合，永磁直线电动机并不适用；3)直线开关磁阻电动机，电机本体结构简单，制造成本低，运行可靠性高，具有能够在各种恶劣条件下运行的优势，维护成本低。除此之外，其整个系统效率高于直线感应电动机，而且其调速性能十分优越，具有宽广的经济运行范围，可以通过各种灵活的控制策略实现一系列令人满意的性能。

尽管如此，由于直线电动机的气隙普遍大于旋转电动机，加之磁阻转矩的特性，直线开关磁阻电动机的推进力密度较低，不只如此，现有直线开关磁阻电机电枢槽内同时安放有两相绕组，需要相间绝缘，动子槽利用率低，定子轭部铁心较长，导致电机制造时铁心材料用量大，成本高，运行时铁耗大。在旋转开关磁阻电机中，如果采用导磁块转子，可以起到提高电机的转矩密度的作用，但在旋转电机中，只能转子采用导磁块结构，而转子旋转，会受到离心力作用，这就使得导磁块的固定困难，尤其是电机转速较高时，会大大降低电机运行的稳定性。不仅如此，由于旋转电机为圆柱形结构，定子内圆和转子外圆间需要保持较小又均匀的气隙，因此，当转子采用离散的导磁块组合而成时，制造过程复杂，对工艺要求高，由于旋转电机的转子为封闭的圆柱型结构，采用离散导磁块对减小铁心用量的意义不大。在直线开关磁阻电机中，没有绕组的一侧为定子，有绕组的一侧为动子，定子和动子均为矩形平面，定子不受离心力影响，导磁块安装方便，而且，在直线传输场合，电机的定子实际为传输轨道，直线开关磁阻电机的定子采用离散导磁块，不仅结构可靠，而且能够大大减少传输轨道的铁心材料用量，降低成本。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种双侧定子集中绕组离散导磁块型直线开关磁阻电动机，它具有提高动子槽利用率、减少制造电机的铁心用量和提高铁心利用率的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双侧定子集中绕组离散导磁块型直线开关磁阻电动机，它包括定子和动子，定子包括定子机座和若干离散导磁块，离散导磁块均固定在定子机座内，所述定子机座安放在动子上下两侧，所述动子包括动子铁心，动子铁心上下两侧均开有动子槽，每个动子槽内只安放一相动子绕组即集中绕组。

所述导磁块为上窄下宽的梯形，导磁块底部为燕尾型。

所述动子铁心两侧的动子槽沿动子铁心中心线上下对称，上下两个动子槽之间为动子轭部，所述动子铁心上设有动子齿。

所述定子机座为非导磁材料。

所述非导磁材料为铝合金或有机塑材。

所述动子绕组从上面的动子槽穿入，从下面的动子槽穿出，围绕动子轭部缠绕，上下两个动子槽的绕组组成一个线圈，并且属于同一相绕组为集中绕组，动子绕组从第一个动子槽进入，再从第二个动子槽穿出，使上下两个槽内绕组内电流大小相同，反向相反。

所述动子为凸极结构。

所述定子机座和动子铁心之间有空气隙。

本发明具有通用性，适用多种不同的动子和定子极数组合，设同一相动子绕组相邻的两个线圈所在动子槽之间的动子齿数（单侧）为T_t，设与上述相邻两个动子槽相对的导磁块之间包括的导磁块的个数为T_s，则满足以下关系：