[发明专利]一种模块化矩阵式直线感应电机

说明书

一种模块化矩阵式直线感应电机，其初级的四个定子部件(2)在空间上按2×2矩阵式样布置，呈“田”字形。四个定子部件(2)的内侧表面之间设置有十字形间隙(3)，次级(1)布置在该十字形间隙(3)处。次级(1)的外侧表面与四个定子部件(2)内侧表面之间设置有机械气隙(4)。四个定子部件(2)关于次级(1)的中心轴线对称分布，位于一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相同，与位于另外一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相反。初级的八个有效工作面关于次级(1)的中心轴线(15)对称分布，次级(1)的运动方向与有效工作面平行。所述的初级可沿次级运动方向拼接成分段长初级矩阵式直线感应电机。

技术领域

本发明涉及一种模块化矩阵式直线感应电机。

背景技术

直线电机可以将负载和电机动子融合成一体直接做直线运动，省去了机械转换装置，具有结构简单、传动效率高、推力和速度易于控制等优点，适用于大推力长行程的高加、减速应用场合，如电磁弹射、汽车碰撞实验平台等。特别是双边长初级直线感应电机，运动次级通常为导电的实心金属板，使得加速装置更加简单，而且由于次级没有永磁体，电机次级具有较好的防腐、防潮性能，增强了电机适应性,此外相比永磁直线电机，导电实心板次级质量小，使得电机整体有效载荷增加，但是双边直线感应电机的缺点也比较明显，气隙较大、功率因数低、电机功率密度低，每台定子的有效工作面只有一面，如图14所示，使得双边直线感应电机在要求限重量限体积的特殊场合优势不能完全发挥。

为提高电机功率密度，中国专利CN 104779755 A公布了一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组，属于磁通切换永磁直线电机范畴，但是动子(次级)包含模块化铁芯、电枢绕组和永磁体，次级结构复杂、且动子需电缆移动供电，在长行程、高速运行下降低电机的可靠性。

中国专利CN 101783574 B的“环形绕组分段式永磁同步直线电机”公布了一种基于环形绕组的多段永磁同步直线电机，初级作为定子，定子上下面设置永磁体励磁部件作为次级动子。这种结构虽然增加了初级有效工作面，但动子的铁轭、永磁增加了次级质量，降低电机的有效载荷和机械效率。

许金等在电工技术学报2011年第26卷第9期中发表的“一种四定子双边直线感应电动机数学模型和工作特性”采用一种应用于电磁发射场合的四定子双边直线感应电动机，结构如图15所示，该装置将两台双边长初级直线感应电机定子上下布置，共用一个I字型实心导电板次级来提高动子的输出机械功率。但是原理上还是两台双边直线感应电机独立供电、分别控制，每台定子(初级)的有效工作面仍为一面。

发明内容

本发明的目的是解决现有直线感应电机效率和功率因数低、电机功率密度低问题，提出一种模块化矩阵式直线感应电机。

本发明的技术方案采用以下技术方案：

一种模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于：所述模块化矩阵式直线感应电机包括初级和次级。所述的初级由四个定子部件组成，四个定子部件在空间上按2×2矩阵式样依次布置，呈“田”字形，四个定子部件的内侧表面相互之间设置有十字形间隙，所述的次级布置在所述十字形间隙处，次级外侧表面与四个定子部件内侧表面之间设置有机械气隙。

所述次级由上、下、左、右四块金属导电板正交组成，截面呈十字形。每块金属导电板厚度相同、伸出长度相等，且伸出长度大于单个铁芯宽度，四块金属导电板均凸出定子部件外边缘，四块金属导电板的十字交叉处设有倒角。

所述每个定子部件由一套同心式绕组缠绕在一个长方体铁芯组成。“田”字形排列的四个定子部件中，左侧两个长方体铁芯的左侧面和右侧两个长方体铁芯的右侧面设置有固定面。每个长方体铁芯除固定面外其余三个侧面开槽，一套同心式绕组嵌在槽内。四个定子部件关于次级的中心轴线对称分布，位于一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相同，与位于另外一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相反。