專利名稱：一種線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直線電機(jī)領(lǐng)域的開關(guān)磁阻直線電機(jī)，具體涉及一種線圏互感 耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的直線開關(guān)磁阻電機(jī)其初級繞組為集中繞組，其工作時任何時刻只 有一相勵磁，從而其繞組利用率底，電機(jī)功率密度低，繞組之間互感獨(dú)立。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)繞組利用率低、電機(jī)功率密度低的問題，本 發(fā)明提供了一種能夠充分利用材料且功率密度高的線圈互感耦合的直線開關(guān) 磁阻電機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括初級和次極，初極由 分布的三相電樞繞組和初級疊片疊制而成的鐵芯組成，次級由硅剛片疊制而 成，且初級和次級均為凸極結(jié)構(gòu)，初級和次級上分別設(shè)置有初級齒和次級齒。本發(fā)明的初級齒和次級齒的極數(shù)為4/6、 8/12的形式；初級為單邊、雙邊或圓筒型結(jié)構(gòu)；電機(jī)為動圈式或動鐵芯式。本發(fā)明通過采用分布式繞組結(jié)構(gòu)，三相繞組之間互感互相耦合，工作時任何時刻總有兩相勵磁，不僅材料充分利用、而且功率密度高。


圖1為本發(fā)明單邊直線開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明雙邊直線開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明圓筒型直線開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是傳統(tǒng)直線開關(guān)磁阻電機(jī)和本發(fā)明的比較，其中(a)為本發(fā)明開關(guān)磁阻電機(jī)的自感和互感，(b)為傳統(tǒng)直線開關(guān)磁阻電機(jī)的電感。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1，參見圖1，本發(fā)明由初級1和次級4組成，初級1由分布的三 相電樞繞組2和由采用硅剛片的初級疊片3疊制而成的鐵芯組成；次級4由 硅剛片疊制而成但又沒有繞組；初、次極為凸極結(jié)構(gòu)，初級1和次級4上分 別設(shè)置有初級齒5和次級齒6;初、次極上的極數(shù)同旋轉(zhuǎn)型開關(guān)磁阻電機(jī)， 可以做成4/6、 8/12極等形式；本發(fā)明的三相電樞繞組為分布繞組，三相繞 組之間互感互相耦合，工作時任何時刻總有兩相勵磁。本實(shí)施列采用單邊平面型直線開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，直線開關(guān)磁阻電機(jī)為單邊型結(jié)構(gòu)，包括互感耦合的初極三相電樞繞組、初極、次級。實(shí)施例2，參見圖2，本發(fā)明可采用雙邊平面型直線開關(guān)磁阻電機(jī)，包括互感耦合的初極三相電樞繞組、初極、次極，其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，互感耦合的雙邊型開關(guān)磁阻直線電機(jī)可以更大程度上提高電機(jī)的輸出力，從而進(jìn)一步提高電機(jī)的功率密度，同時消除單邊磁拉力造成的影響。實(shí)施例3，參見圖3，本發(fā)明可采用圓筒型直線開關(guān)磁阻電機(jī)，包括初級、 初級三相電樞繞組、次極，其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例l。本發(fā)明可以做成動次極，也可以做成動初極，基于不同的需求，可以是 動圈式，也可以是動鐵芯式；可以作為是發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動機(jī)運(yùn) 行?；ジ旭詈系闹本€開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4，互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)提高繞組利 用率和電機(jī)功率密度的原理如下所述。本發(fā)明提出的新型直線開關(guān)磁組電機(jī)繞組為分布繞組，如圖1所示的繞組布置方式，三相繞組之間互感互相耦合，工作時任何時刻總有兩相勵磁，其結(jié)構(gòu)形式可以為單邊或雙邊，可以是動圈式或動鐵芯式。具體工作原理如下互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)在線性、忽略端部效應(yīng)的情況下電磁力可以表示為式(1)。式(1)中，l、 l、 iL為三相分布式繞組的互感，i是相電流，L是相繞組電感，X是動子位移。由式(1)可見，相電感的耦合將對電機(jī)的出力產(chǎn)生貢獻(xiàn)，從而提高發(fā)電機(jī)的功率密度。<formula>formula see original document page 5</formula>(工)傳統(tǒng)直線開關(guān)磁阻電機(jī)和互感耦合直線開關(guān)磁阻電^L的電感隨動子位置 的分布見圖4 (b)。從圖中可見，互感耦合直線開關(guān)磁阻電機(jī)的自感不隨動 子位置變化；同時在同樣的機(jī)何尺寸及繞組電流密度下，互感耦合的直線開 關(guān)磁阻電機(jī)互感的變化幅度是傳統(tǒng)直線開關(guān)磁阻電機(jī)自感變化的2倍，這將 使得互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)產(chǎn)生的電磁力要大于傳統(tǒng)直線開關(guān)磁阻電 機(jī)，其用做發(fā)電機(jī)將比傳統(tǒng)開關(guān)磁阻直線電機(jī)有較高的功率密度。線圈互感耦合的直線磁阻電機(jī)的工作原理如下所述。結(jié)合式(1)和圖(4) 可知，由于互感耦合直線幵關(guān)磁阻電機(jī)的自感不隨動子位置變化，其必/^r 為零。因此線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)電磁力取決于相電流脈沖、繞 組互感的變化率^/&。由圖(4)可知，隨著動子的運(yùn)動，三相直線磁阻電 機(jī)3個繞組互感仏、l、 l依次在最小值與最大值間變化。當(dāng)直線開關(guān)磁阻 電機(jī)作電動運(yùn)行時，首先在繞組互感仏增加(Q^/^x^)區(qū)域，觸發(fā)該互感繞 組對應(yīng)A、 B相功率開關(guān)器件，使對應(yīng)2相繞組電流接通，電機(jī)電磁力與動子 運(yùn)動方向相同，直線開關(guān)磁阻電機(jī)電動運(yùn)行。后依次通過對三相繞組電力電 子開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的控制，使電機(jī)工作在6C/^W和A/yx^區(qū)域，使 電機(jī)處于電動運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)直線開關(guān)磁阻電機(jī)作發(fā)電運(yùn)行時，通過控制三相繞組電力電子開關(guān)管，依次使電機(jī)工作于^/flW久G^/aKo和flEyjK^ 區(qū)域，電機(jī)電磁力與動子運(yùn)動方向相反，直線開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電運(yùn)行，機(jī)械 能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電運(yùn)行時，直流勵磁電壓即可以由蓄電池直接提供，也可 以通過對交流電整流得到。
權(quán)利要求
1. 一種線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)，包括初級(1)和次極(4)，其特征在于所說的初極(1)由分布的三相電樞繞組(2)和初級疊片(3)疊制而成的鐵芯組成，次級(4)由硅剛片疊制而成，且初級(1)和次級(4)均為凸極結(jié)構(gòu)，初級(1)和次級(4)上分別設(shè)置有初級齒(5)和次級齒(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在 于所說的初級齒(5)和次級齒(6)的極數(shù)為4/6、 8/12的形式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī),其特征在 于所說的初級(1)為單邊、雙邊或圓筒型結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在 于所說的電機(jī)為動圈式或動鐵芯式。
全文摘要
一種線圈互感耦合的直線開關(guān)磁阻電機(jī)，包括初級和次級，初級由分布的多相電樞繞組和硅剛片疊制而成的鐵芯組成。次級由硅剛片疊制而成但又沒有繞組，初、次極為凸極結(jié)構(gòu)，初、次極上的極數(shù)同旋轉(zhuǎn)型開關(guān)磁阻電機(jī)，可以做成4/6、8/12極等形式。結(jié)構(gòu)形式可以為單邊或雙邊，可以是動圈式或動鐵芯式。電機(jī)繞組為分布繞組，三相繞組之間互感互相耦合，工作時任何時刻總有兩相勵磁。解決了現(xiàn)有直線開關(guān)磁阻電機(jī)繞組利用率低、電機(jī)功率密度低的問題，其既可以做電動機(jī)，也可以作為發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02K41/03GK101304207SQ20081001836
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者倪賽賽, 婁建勇, 李雙鳳, 梁得亮, 趙東東 申請人:西安交通大學(xué)