[发明专利]一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机

说明书

本发明公开一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机，属于新型电机设计领域。本发明相比传统的圆筒型纵向磁通开关磁阻直线电机能够提高电机内部空间利用率，更加有效地形成磁路。本发明由环形外定子、柱形内定子、内外定子饼式绕组、内外定子间隔环、双凸极动子组成。内外定子与定子间隔环相间放置，双凸极动子处于内外定子之间，其内凸极与外凸极分别对应内外定子凸极，形成两套开关磁阻电机系统；圆周方向上内外定子绕组的绕向相反；纵向上的相邻定子绕组绕向亦相反；处于同一横截面的内外两定子绕组同时通电；整个电机系统共有6个绕组。本发明的电机定子部分有内外双定子模块，因此电机具有平均出力大、结构简单、容易维修、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及新型电机设计领域，具体涉及到开关磁阻直线电机。

背景技术

近年来，随着直线驱动的应用越来越广泛，直线电机逐渐成为了研究与研发的热点之一，并且已经被广泛地应用于军事工业、航空航天、轨道交通、电磁弹射等领域。其中，开关磁阻直线电机依靠其结构简单、容错性强、可靠性高、无永磁材料、控制策略灵活、调速范围宽、成本低等优势，引起了越来越多研发者的兴趣。由传统的旋转型开关磁阻电机演变而来的单边型开关磁阻直线电机，其单边定子结构带来的较大的法向力，会使动子与轴之间产生极大的摩擦力，而这一特性会严重影响电机性能与运行寿命。由单边型开关磁阻直线电机改进而来的双边型开关磁阻直线电机，其双边的定子结构虽然能削弱法向力，但是由于目前制造工艺有限导致的装配过程中不可避免的双边气隙不规范问题，法向电磁力问题仍无法彻底解决。圆筒型开关磁阻直线电机由于其横截面上的圆形定子分布，在规范地安装定子、动子模块的情况下，能够有效地抵消径向电磁力。对比传统的开关磁阻直线电机，圆筒型开关磁阻直线电机有两个固有的优势。一是圆筒型结构带来的空间利用率的提升使其单位体积内能产生更大的出力，二是圆筒型开关磁阻直线电机避免了横向截断，因此磁场分布更加有序，并且能使圆筒型开关磁阻直线电机避免横向端部效应的影响。传统的圆筒型开关磁阻直线电机，内部存在非铁磁材料的动子轴与较厚的动子轭，其空间利用率不高，降低了电机的出力体积比，因此其结构还有较大的改进空间。

发明内容

针对上述技术中存在的问题，本发明提出一种设计合理，容易加工和维护的具有内外双定子模块的新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机，由环形外定子、定子饼式绕组、定子间隔环、柱形内定子、双凸极动子组成。环形外定子与定子间隔环在截面上依次相间放置，柱形内定子与定子间隔环也依次相间，双凸极动子位于外定子内齿与内定子外齿中间的空间内；在圆周方向上两个相邻的定子绕组的绕向相反；纵向上的两个相邻绕组绕向亦相反；圆周方向上的两个绕组同时导通；纵向相邻的三个绕组依次导通。

本发明的一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机的有益效果有：

(一)电机的圆筒型定子结构能够使法向电磁力基本得到消除，同时能够避免横向截断，因此能够最大程度地避免横向的端部效应；(二)电机定子部分为两个独立的内外定子模块，便于生产与组装；(三)电机定子部分内外双定子设计与动子的双凸极设计构成了等效的两套三相6/4开关磁阻直线电机系统，经过电磁场分析，证明这种结构确实能够有利于形成电机有效磁路；经过平均电磁力分析，确定该结构设计能够显著提升电机的出力质量比。

附图说明

图1是本发明的一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机定子模块图。

图2是本发明的一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机动子模块图。

图3是本发明的一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机截面图

图4是本发明的一种新型圆筒型双定子开关磁阻直线电机静态出力特性图。

具体实施方式