[发明专利]一种同性极混合励磁直线同步电机

说明书

本发明公开了一种同性极混合励磁直线同步电机，包括初级、次级以及初级和次级之间形成的两个气隙；初级包括初级铁芯、初级电枢绕组、励磁铁芯、环形励磁绕组、永磁体，次级包括次级背轭铁芯和铁芯齿极阵列，铁芯齿极阵列分为四组，同组中相邻的两个铁芯齿间距为τ，τ为极距，两组的铁芯齿交错设置，错开的间距为τ，电角度相差180度。本发明次级结构简单，涡流损耗小、效率高，加工成本低，可实现自悬浮，无机械接触，混合励磁的结构使得气隙磁场强、灵活可变，推力大且调节方便，控制系统也容易实现，通过调节励磁电流即可保证气隙长度，适合较大气隙的场合，如高速磁悬浮列车领域，使得对轨道的要求降低。

技术领域

本发明属于直线同步电机领域，更具体地，涉及一种同性极混合励磁直线同步电机。

背景技术

随着直线电机技术的探索与发展，直线电机作为驱动装置在交通运输领域的应用越来越多。直线电机省去了中间传动联结装置，相比于旋转电机有着很大的优势。随着人类对速度追求，磁悬浮列车成为交通领域研究热点。采用直线同步电机作为的磁悬浮列车的驱动有着一定的优势，直线同步电机能够同时产生推力和悬浮力，无需单独设置实现悬浮的支撑装置，使得装置结构变得简单。但是，目前直线同步电机的气隙磁场为交变磁场，在次级中会产生较大的涡流损耗，为减小涡流损耗会使得次级结构的加工工艺变得复杂，成本增加。此外，电励磁直线同步电机存在励磁损耗高，温升大的问题，永磁直线同步电机存在永磁体成本高、励磁不可调的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种同性极混合励磁直线同步电机，综合永磁和电励磁直线同步电机的优点，并减小直线电机次级中产生的涡流损耗，使得次级结构可以采用实心铁芯，加工工艺变得简单，解决直线同步电机次级涡流损耗大，加工成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

同性极混合励磁直线同步电机，所述电机为混合励磁的双边电机，包括初级、次级以及初级和次级之间形成的气隙；初级包括第一初级铁芯、第二初级铁芯、初级电枢绕组、环形励磁绕组、第一永磁体、第二永磁体以及第一励磁铁芯、第二励磁铁芯、第三励磁铁芯；初级电枢绕组绕制在第一初级铁芯和第二初级铁芯上；第一永磁体、第二永磁体分别设置于第一初级铁芯和第二初级铁芯外端，并与第一初级铁芯和第二初级铁芯的上端平齐；第一励磁铁芯、第二励磁铁芯和第三励磁铁芯分别设置于第一永磁体的外侧、第一初级铁心和第二初级铁心之间以及第二永磁体的外侧；环形励磁绕组集中设置在第二励磁铁芯上；次级包括第一次级轭部铁芯、第二次级轭部铁芯和第三次级轭部铁芯和第一铁芯齿极阵列、第二铁芯齿极阵列、第三铁芯齿极阵列、第四铁芯齿极阵列；第一次级轭部铁芯、第二次级轭部铁芯和第三次级轭部铁芯横向等间距设置于初级的下方；第一铁芯齿极阵列、第二铁芯齿极阵列、第三铁芯齿极阵列、第四铁芯齿极阵列分别设置于第一次级轭部铁芯的内侧、第二次级轭部铁芯的两侧以及第三次级轭部铁芯的内侧；第一铁芯齿极阵列和第三铁芯齿极阵列横向相对，第二铁芯齿极阵列和第四铁芯齿极阵列横向相对，相邻的两组均交错设置。

作为本发明的一种优选方案，每组铁芯齿极阵列均包含N个铁芯齿，N为≥2的正整数，相邻两组交错设置错开的间距为τ，电角度相差180度，每组中相邻的两个铁芯齿间距也为τ，τ为极距。

作为本发明的一种优选方案，所述初级的铁芯均由铁磁材料制成，次级为实心结构，也由铁磁材料制成。

作为本发明的一种优选方案，所述第一初级铁心和第二初级铁心共用一套电枢绕组，电枢绕组采用双层集中绕组的方式绕制。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体由钕铁硼材料制成，两侧永磁体均为横向单方向向充磁，充磁方向相同。

本发明所采取的技术方案能够取得下列有益效果：