[发明专利]一种直线同极电机及控制方法

说明书

本发明公开了一种直线同极电机及控制方法，属于电机领域，电机包括：初级铁芯、次级铁芯、电枢绕组、励磁线圈和导向线圈；初级铁芯由k个“E”字型铁芯依次连接形成，k≥2，k个“E”字型铁芯沿连接方向对齐，相邻“E”字型铁芯之间距离相等，且相邻“E”字型铁芯的中间铁芯臂之间形成有凹槽，“E”字型铁芯中两侧铁芯臂的末端朝内侧方向弯曲；次级铁芯由多个分段铁芯组成，相邻两个分段铁芯之间的距离相等，且次级铁芯与初级铁芯之间形成一段等长气隙；电枢绕组设置在所述初级铁芯中的(k‑1)个凹槽中；励磁线圈缠绕在初级铁芯上；导向线圈缠绕在初级铁芯的两侧铁芯臂上。本发明使得电机集成了推进、悬浮、导向功能，且降低了电机成本。

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种直线同极电机及控制方法。

背景技术

近些年来，凭借着效率高、噪音小、速度快等优点，磁悬浮列车得到了广泛关注。磁悬浮列车常选用直线同步电机或直线感应电机作为驱动电机。直线感应电机结构简单、成本低，但功率因数较低，需要配合使用大型车载变频器，导致列车重量增加；并且当速度增大时，直线感应电机的推力衰减严重，只适用于中低速场合。直线同步电机控制精度高，并且推力衰减不明显，适用于高速场合；然而轨道需铺设大量绕组或永磁体，成本高昂。此外，现有的磁悬浮列车多采用额外的悬浮与导向装置以实现稳定可控的悬浮与导向功能，成本较高。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种直线同极电机及控制方法，其目的在于使电机同时具备推进、悬浮、导向功能的基础上，降低成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直线同极电机，包括初级铁芯、次级铁芯、电枢绕组、励磁线圈和导向线圈；所述初级铁芯由k个“E”字型铁芯依次连接后形成，k为不小于2的整数，所述k个“E”字型铁芯沿连接方向对齐，相邻“E”字型铁芯之间的距离相等，且相邻“E”字型铁芯的中间铁芯臂之间形成有凹槽，其中，所述“E”字型铁芯中两侧铁芯臂的末端朝内侧方向弯曲；所述次级铁芯由多个分段铁芯组成，相邻两个分段铁芯之间的距离相等，且所述次级铁芯与初级铁芯之间形成一段等长气隙；所述电枢绕组设置在所述初级铁芯中的(k-1)个凹槽中；所述励磁线圈缠绕在所述初级铁芯上；所述导向线圈缠绕在所述初级铁芯的两侧铁芯臂上。

更进一步地，每一所述凹槽分为三层，所述电枢绕组为三相绕组，每相绕组分别占据所述凹槽中的一层，且每一凹槽中放置有所述三相绕组中的两相绕组。

更进一步地，所述次级铁芯中分段铁芯的横截面为梯形。

更进一步地，所述“E”字型铁芯中两侧铁芯臂末端的外侧边缘设置为缺角结构。

更进一步地，所述励磁线圈缠绕在所述初级铁芯的中间铁芯臂上；所述导向线圈包含两个线圈，所述两个线圈分别缠绕在所述初级铁芯的两侧铁芯臂上。

更进一步地，所述初级铁芯由多层硅钢片横向叠压后形成。

更进一步地，所述次级铁芯由铁铸造后形成。

按照本发明的另一个方面，提供了一种如上所述的直线同极电机的控制方法，所述方法包括：向励磁线圈中通入直流电，并向电枢绕组中通入三相正弦交流电，以在初级铁芯与次级铁芯之间的气隙中形成相互作用的同极脉振磁场和行波磁场，从而产生推力。

更进一步地，当所述初级铁芯偏离次级铁芯的中心时，所述方法还包括：根据所述初级铁芯与次级铁芯之间的偏差，分别向导向线圈的两个线圈中通入具有相应差值的电流，以产生推动所述初级铁芯向靠近次级铁芯中心方向移动的导向力。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)将励磁线圈安装在初级铁芯上，次级部分仅由分段铁芯构成，极大地降低了成本；