專利名稱：一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種電機(jī)，具體地說是直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的各種直線電機(jī)，其電樞繞組不可避免地存在有端部，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，電樞繞組的端部并不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，電流流經(jīng)端部時產(chǎn)生的端部磁場，對電機(jī)的運(yùn)行會帶來不利的影響，并且繞組端部的存在，還會導(dǎo)致電機(jī)重量、體積的增加，功率密度的下降。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供充分利用電機(jī)電樞繞組的端部、進(jìn)一步改善開關(guān)磁阻直線電機(jī)的運(yùn)行性能的一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)?！0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，包括初級結(jié)構(gòu)、次級結(jié)構(gòu)，初級結(jié)構(gòu)和次級結(jié)構(gòu)之間為支撐結(jié)構(gòu)，其特征是初級結(jié)構(gòu)包括初級鐵心、初級主極、初級輔助極、電樞繞組，初級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向均勻的安裝在初級鐵心上，每個初級主極的兩側(cè)均安裝初級輔助極，電樞繞組為繞組線圈分別繞制在各個初級主極上；次級結(jié)構(gòu)包括次級鐵心、次級主極、次級輔助極，次級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向排列并安裝在次級鐵心上，次級主極的個數(shù)為偶數(shù)，在每個次級主極的兩端均布置次級輔助極。本實(shí)用新型還可以包括I、在初級鐵心的縱向兩端再各增加一個初級主極及其兩側(cè)的初級輔助極，所述的兩個初級主極上沒有繞制電樞繞組。2、初級輔助極的寬度與初級主極的寬度相同，次級輔助極的寬度與次級主極的寬度相問。3、所述的初級鐵心、初級主極、初級輔助極為一體；所述的次級鐵心、次級主極、次級輔助極為一體。本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于(I)具有本實(shí)用新型特征的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其電樞繞組的利用率高。在其電樞繞組中不存在有傳統(tǒng)開關(guān)磁阻直線電機(jī)繞組中的端部，在電機(jī)的運(yùn)行過程中，流經(jīng)電樞繞組的電流被充分利用，以形成氣隙主磁場(具體為工作原理所述的三個磁場分量)，全部的電樞繞組都參與了電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程。(2)具有本實(shí)用新型特征的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其功率密度(或稱為力密度)高。在運(yùn)行過程中，其總的電磁力由三個部分構(gòu)成，因此與現(xiàn)有的其他開關(guān)磁阻直線電機(jī)相比，具有本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻直線電機(jī)可以產(chǎn)生更大的電磁力，擁有更高的功率密度。

[0013]圖I為本實(shí)用新型的運(yùn)動方向視圖；圖2為圖I的側(cè)視圖；圖3為圖2中的初級結(jié)構(gòu)俯視圖；圖4為圖3的AA剖面圖；圖5為圖2中的次級結(jié)構(gòu)的仰視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述 實(shí)施方式I:結(jié)合圖I 5，本實(shí)用新型提出的一種具高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，從電機(jī)主體的構(gòu)成來講，與現(xiàn)有的傳統(tǒng)開關(guān)磁阻直線電機(jī)相同，都是由放置有電樞繞組的凸極結(jié)構(gòu)的初級、凸極結(jié)構(gòu)的次級、初級和次級之間的支撐結(jié)構(gòu)，以及位置傳感器等組成。主要的區(qū)別是在于初級和次級的具體結(jié)構(gòu)上，具體結(jié)構(gòu)如下(I)初級結(jié)構(gòu)。初級鐵心I為平板結(jié)構(gòu)；初級鐵心I與次級相對的表面上安裝有多個凸出的初級主極2，初級主極2沿次級的運(yùn)動方向均勻分布；初級鐵心I上，在每個初級主極2的兩側(cè)，即在運(yùn)動平面內(nèi)垂直于運(yùn)動方向的方向，分別安裝有凸出的初級輔助極3，初級輔助極3的寬度，即運(yùn)動方向的長度，與初級主極I相同，電樞繞組4由多相分別繞制在各個初級主極2上的繞組線圈構(gòu)成，電樞繞組4與初級主極2的相互關(guān)系以及具體的繞制方式與現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機(jī)中電樞繞組與初級(或定子)凸出極的相互關(guān)系和繞制方法基本相同；考慮到直線電機(jī)直線運(yùn)動的特點(diǎn)，為了減小縱向(即運(yùn)動方向)端部效應(yīng)，在初級鐵心I的縱向兩端再各增加一個初級主極2，及其兩側(cè)的初級輔助極3，但這兩個初級主極2上沒有繞制電樞繞組4的繞組線圈。(2)次級結(jié)構(gòu)。次級鐵心5為平板結(jié)構(gòu)；在次級鐵心5與初級相對的表面上固定安裝有多個凸出的，且為偶數(shù)個的次級主極6，次級主極6沿次級的運(yùn)動方向排列，次級主極6與初級上的初級主極I之間的數(shù)量以及相對位置關(guān)系和現(xiàn)有的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻直線電機(jī)相同；在每個次級主極6的兩側(cè)，即在運(yùn)動平面內(nèi)垂直于運(yùn)動方向的方向，分別放置有次級輔助極7，次級輔助極7的寬度，即運(yùn)動方向的長度，與次級主極6相同，次級輔助極7的空間位置與初級上的初級輔助極3的空間位置沿垂直于運(yùn)動平面的法向方向相對應(yīng)。具有本實(shí)用新型特征的高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，可以采用現(xiàn)有的開關(guān)磁阻直線電機(jī)的控制器及控制方式來運(yùn)行。電樞繞組4中的某一相或多相繞組從外部控制器獲得電流，該電流在電機(jī)內(nèi)部形成的磁場，根據(jù)磁通路徑的不同，可以分解成是三個磁場的合成第一個磁場的磁通路徑為，極性為N極(北極)的初級主極2—?dú)庀兑慌R近極性為N極的初級主極2的次級主極6—次級鐵心5—臨近極性為S極(南極)的初級主極2的次級主極6—?dú)庀兑粯O性為S極的初級主極2—初級鐵心I一極性為N極的初級主極2，該磁場磁路的構(gòu)成及分布特點(diǎn)與現(xiàn)有的常規(guī)結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻直線電機(jī)內(nèi)部的磁場特征相同，根據(jù)磁阻最小原理，在次級上會產(chǎn)生一個電磁力F1，在電磁力Fl的作用下，次級將運(yùn)動至該磁路磁阻最小的位置；第二個磁場的磁通路徑為，極性為N極的初級主極2-氣隙-臨近極性為N極的初級主極2的次級主極6-次級鐵心5-該次級主極6右側(cè)(站在次級運(yùn)動方向的前方，面向次級時的右側(cè))的次級輔助極7-氣隙-極性為N極的初級主極2右側(cè)(站在次級運(yùn)動方向的前方，面向次級時的右側(cè))的初級輔助極3-初級鐵心I-極性為N極的初級主極2，該磁場磁路的構(gòu)成及分布特點(diǎn)與現(xiàn)有的橫向磁場的開關(guān)磁阻直線電機(jī)(或開關(guān)磁阻電機(jī))內(nèi)部的磁場特征相同，根據(jù)磁阻最小原理，在次級上會產(chǎn)生一個電磁力F2,在電磁力F2的作用下，次級將運(yùn)動至該磁路磁阻最小的位置；第三個磁場的磁通路徑為，極性為N極的初級主極2-氣隙-臨近極性為N極的初級主極2的次級主極6-次級鐵心5-該次級主極6左側(cè)(站在次級運(yùn)動方向的前方，面向次級時左側(cè))的次級輔助極7—?dú)庀兑粯O性為N極的初級主極2左側(cè)(站在次級運(yùn)動方向的前方，面向次級時的左側(cè))的初級輔助極3—初級鐵心I一極性為N極的初級主極2，該磁場磁路的構(gòu)成及分布特點(diǎn)與現(xiàn)有的橫向磁場的開關(guān)磁阻直線電機(jī)(或開關(guān)磁阻電機(jī))內(nèi)部的磁場特征相同，根據(jù)磁阻最小原理，在次級上會產(chǎn)生一個電磁力F3，在電磁力F3的作用下，次級將運(yùn)動至該磁路磁阻最小的位置。電磁力Fl、F2和F3方向相同，在這三個電磁力的作用下，次級開始運(yùn)動，隨著次級位置的變化，電樞繞組4中的電流不斷換相，電樞繞組4中的電流所形成的磁場不斷向前(電機(jī)的運(yùn)動方向)運(yùn)動，帶動次級連續(xù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。參照現(xiàn)有開關(guān)磁阻直線電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，選取初級主極2(不包括兩個縱向端部的初級主極2)和次級主極6的數(shù)目和電樞繞組4的相數(shù)及繞制方法，其他結(jié)構(gòu)尺寸，可通過 電磁計(jì)算獲得。初級鐵心I采用鐵磁材料制成，例如硅鋼片疊壓制成。初級主極2采用鐵磁材料制成，可采用焊接等方法固定在初級鐵心I上。初級輔助極3采用鐵磁材料制成，可采用焊接等方法固定在初級鐵心I上。電樞繞組4采用漆包線繞制，各相繞組的繞制方法和空間放置位置與現(xiàn)有的開關(guān)磁阻直線電機(jī)相同。次級鐵心5采用鐵磁材料制成，例如硅鋼片疊壓制成。次級主極6采用鐵磁材料制成，可采用焊接等方法固定在次級鐵心5上。次級輔助極7采用鐵磁材料制成，可采用焊接等方法固定在次級鐵心5上。初級和次級之間的支撐結(jié)構(gòu)可采用現(xiàn)有的各種輪式支撐結(jié)構(gòu)、磁懸浮支撐結(jié)構(gòu)
坐寸ο位置傳感器可采用的種類和安裝方式與現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機(jī)相同。實(shí)施方式2 在實(shí)施方式I的基礎(chǔ)上，初級鐵心I、初級主極2和初級輔助極3采用鐵磁材料整體加工而成。次級鐵心5、次級主極6和次級輔助極7采用鐵磁材料整體加工而成。
權(quán)利要求1.一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，包括初級結(jié)構(gòu)、次級結(jié)構(gòu)，初級結(jié)構(gòu)和次級結(jié)構(gòu)之間為支撐結(jié)構(gòu)，其特征是初級結(jié)構(gòu)包括初級鐵心、初級主極、初級輔助極、電樞繞組，初級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向均勻的安裝在初級鐵心上，每個初級主極的兩側(cè)均安裝初級輔助極，電樞繞組為繞組線圈分別繞制在各個初級主極上；次級結(jié)構(gòu)包括次級鐵心、次級主極、次級輔助極，次級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向排列并安裝在次級鐵心上，次級主極的個數(shù)為偶數(shù)，在每個次級主極的兩端均布置次級輔助極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其特征是在初級鐵心的縱向兩端再各增加一個初級主極及其兩側(cè)的初級輔助極，所述的兩個初級主極上沒有繞制電樞繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其特征是初級輔助極的寬度與初級主極的寬度相同，次級輔助極的寬度與次級主極的寬度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其特征是所述的初級鐵心、初級主極、初級輔助極為一體；所述的次級鐵心、次級主極、次級輔助極為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，其特征是所述的初級鐵心、初級主極、初級輔助極為一體；所述的次級鐵心、次級主極、次級輔助極為一體。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種高功率密度的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，包括初級結(jié)構(gòu)、次級結(jié)構(gòu)，初級結(jié)構(gòu)和次級結(jié)構(gòu)之間為支撐結(jié)構(gòu)，初級結(jié)構(gòu)包括初級鐵心、初級主極、初級輔助極、電樞繞組，初級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向均勻的安裝在初級鐵心上，每個初級主極的兩側(cè)均安裝初級輔助極，電樞繞組為繞組線圈分別繞制在各個初級主極上；次級結(jié)構(gòu)包括次級鐵心、次級主極、次級輔助極，次級主極沿次級結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方向排列并安裝在次級鐵心上，次級主極的個數(shù)為偶數(shù)，在每個次級主極的兩端均布置次級輔助極。本實(shí)用新型電樞繞組的利用率高，功率密度高。
文檔編號H02K41/03GK202721591SQ20122025580
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者張強(qiáng), 劉政宇, 游江, 孟繁榮, 鞏冰, 盧芳, 霍虹, 畢洪大 申請人:哈爾濱工程大學(xué)