[发明专利]模块化管状线性开关磁阻机器

说明书

本公开涉及一种管状线性开关磁阻机器，所述管状线性开关磁阻机器包括分段变换器(3)和定子(5)，所述分段变换器(3)具有非磁性材料主体(3a)和磁性材料的环形段(3b)，所述环形段(3b)彼此轴向地分离开并且设在所述主体(3a)上，所述环形段(3b)沿着所述主体(3a)的轴向方向(z)分布，所述定子(5)被布置为与所述分段变换器(3)电磁地相互作用，其中所述定子(5)具有多个同轴地布置的环状模块(5a)、以及被布置在每一对后续布置的模块(5a)之间的相应环状非磁性间隔件(5b)。

技术领域

本公开大体上涉及电气机器。具体地，本公开涉及一种具有模块化定子设计的管状线性开关磁阻机器。

背景技术

占主导地位的现有线性马达拓扑是永磁体或者感应式马达。开关磁阻线性马达并未得到广泛使用，尤其是管状配置。

涉及线性马达的应用需要紧凑的、性价比高的、和高性能的解决方案。此外，多种应用涉及关于总重量、可靠性以及甚至模块性的规范。

Mendes等人在2014年7月2日至3日于英国伦敦召开的2014年世界工程大会(WCE2014)的“世界工程大会议程第I卷”中发表的论文“Identification of some tubulartopologies of linear switched reluctance generator for direct driveapplications in ocean wave energy conversion”公开了用管状拓扑制成的线性开关磁阻发电机的多种结构配置。这些几何结构中的一个几何结构(在论文中称为“模型C”)包括具有铁磁材料制成的环形元件的定子，相应线圈相位位于该定子中。铁磁材料由非磁性间隔件分离开。每个磁极由两个齿形成，这两个齿具有与构成次级或者变换器的突出轮廓的齿相同的尺寸，该次级或者变换器由铁磁材料制成。这些几何结构中的另一个几何结构(称为“模型D”)包括由具有磁性材料段的非磁性材料构成的变换器。

尽管是模块化的，但“模型C”设计相当笨重，这会影响次级可获得的推力。另一方面，“模型D”并不是模块化的。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的是提供用于解决或者至少缓解上述问题的管状线性开关磁阻机器。

因此，提供了一种管状线性开关磁阻机器，该管状线性开关磁阻机器包括变换器和定子，该变换器具有非磁性材料主体和磁性材料的环形段，该环形段彼此轴向地分离开并且设在主体上，该环形段沿着主体的轴向方向分布，定子被布置为与变换器电磁地相互作用，其中定子具有多个同轴地布置的环状模块、以及被布置在每一对后续布置的模块之间的相应环状非磁性间隔件。

所提出的配置提供了一种重量减轻和低成本的模块化管状马达配置。机器的质量/重量由于变换器的主体的非磁性性质而明显减小，而定子的分段设计又提供了模块性。由于该配置的模块化特性和变换器中不存在任何类型的激励(即，绕组或者磁体)，所以使得材料、构造和维护成本都减少并且还具有紧凑性。

本管状线性开关磁阻机器表现出高力密度和高峰值推力，明显高于常规线性开关磁阻马达的相应力密度和峰值推力。此外，该设计的模块性还能够基于基本单位电池模块来创建定制方案。例如，如果用恰当宽度的间隔件来取代这些间隔件，则在理论上可以将无限数量的模块添加至定子。

根据一个实施例，主体设有多个轴向等距隔开的周向凹槽，其中每个环形段被布置在相应周向凹槽中。

根据一个实施例，每个模块具有在轴向方向上的定子极距宽度，并且在任一对相邻环形段的中点之间的轴向距离限定出变换器极距宽度，其中定子极距宽度不同于变换器极距宽度。

通过恰当地选择定子极距宽度与变换器极距宽度的比率，可以在形状上恰当地控制推力波形，因而与当定子极距宽度与变换器极距宽度相等时相比，这会增加力密度。