CN103236773A

CN103236773A - 一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机

Info

Publication number: CN103236773A
Application number: CN2013101430549A
Authority: CN
Inventors: 金平; 袁越; 傅质馨
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明公开了一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，通过对次级的分段，在保证气隙磁密不变的情况下，减少了铁心的铁耗，同时也节省了能耗，具有良好的社会效益。

Description

一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机

技术领域

本发明涉及一种直线电机，特别涉及一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机。

背景技术

在工业和民用领域中，采用直线牵引电机和轮轨系统支撑导向的非粘着驱动系统具有高速、高加速度和直接驱动的特点，将电能直接转换成机械能，可以突破采用传统旋转牵引电机的轮轨粘着驱动系统对牵引和制动性能的限制，具有爬坡能力强、振动和噪音小等特点，在磁悬浮列车、轮轨交通、发射系统、升降输送等方面受到广泛的应用。近年来，永磁材料性能的不断提高，采用永磁材料的永磁直线牵引电机的功率密度和效率得到了大幅提高，已成为新型驱动电机研究的一个热点。

牵引领域的永磁直线电机按照永磁所处的位置可以分为次级永磁直线电机和初级永磁直线电机。次级永磁直线电机均有动线圈型和动磁铁型两种基本形式，动线圈型结构简单，移动系统的重量轻、惯性小、动态响应特性较好，但行程一般较短，不适合在牵引领域使用。动磁铁型需要一个固定的长电枢，结构复杂，移动部分的重量大，惯性也大，动态响应特性差，虽然也具有前述的诸多优点，并且行程可以做得较长，但是较长的电枢结构极大的增加了制造成本，也不适合在长距离牵引系统中的应用。

发明内容

本发明的目的在于：

本发明目的在于提出一种用于直线牵引的新型磁通切换永磁直线电机，通过采用一种新型的次级分段技术，明显的减少次级和初级铁心的铁耗，提高电机效率，有效减少次级铁心材料的使用，同时次级结构更加简单，更适合模块化生产与装配，节约成本。

本发明是通过如下方法实现的：

一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，包括初级（1）和次级（2），其特征在于：所述初级的若干个相同的“U”形铁心彼此独立，所述相邻两个“U”形铁心之间具有气隙。

作为本发明的进一步创新，所述次级（2）由若干个独立且相同的次级“U”型铁心结构（21或22）构成，所述初级由3n个独立且相同的初级“U”型铁心组成，n为大于或等于2的数；每个电枢齿上绕有集中绕组，相邻两个初级“U”形铁心的电枢齿之间装有永磁体；。

作为本发明的进一步创新，所述初级相邻模块中的属于同一相的集中绕组通过反向串联进行连接。

作为本发明的进一步创新，单个初级“U”型铁心两侧的永磁体充磁方向相反，每个电枢齿上的永磁体的充磁方向与轴向中心线平行。

作为本发明的进一步创新，初级和次级的“U”型铁心均为硅钢片，通过沿着与电机轴向垂直的方向进行叠片。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的分段次级磁通切换永磁直线牵引电机通过次级分段，减少次级铁心材料的使用，在保证电磁力以及气隙磁密不变的前提下，明显的减少次级和初级铁心的铁耗，提高电机效率，，同时次级结构更加简单，更适合模块化生产与装配，节约成本。

附图说明

图1为本发明的次级分段磁通切换永磁直线牵引电机沿轴向剖面示意图。

图2为本发明所述的传统的次级不分段的磁通切换永磁直线牵引电机沿轴向剖面示意图。

图3为传统次级不分段磁通切换永磁直线牵引电机的磁场分布。

图4为次级分段磁通切换永磁直线牵引电机的磁场分布。

图5为次级不分段与次级分段的磁通切换永磁直线电机的磁场分布比较。

图中：1、初级；2、次级；121、初级“U”形铁心；131（132）、永磁体；

121a、初级“U”形铁心的电枢齿；11、集中电枢绕组；21（22）、次级U形铁心。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提供的一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，包括初级（1）和次级（2），初级部分与传统次级不分段磁通切换永磁直线牵引电机基本一致，初级（1）由3n个独立且相同的初级“U”形铁心（121）组成，n为大于等于2的数；每个电枢齿上绕有集中绕组（11），相邻初级“U”形铁心的电枢齿（121a）间装有永磁体（131或132）；不同之处在于次级（2）由若干个独立且相同的次级“U”形铁心结构（21或22）构成，之间为气隙。

所述的初级（1）相邻模块中的属于同一相的集中绕组（11）通过反向串联进行连接。

所述的单个初级“U”形铁心两侧的永磁体（如131和132）充磁方向相反，每个电枢齿上的永磁体的充磁方向与轴向中心轴线平行。

所述的初级和次级的“U”形铁心（121和21）均采用硅钢片沿与轴向垂直的方向叠片的方式。

以10/12极次级分段和次级不分段的形式（次极铁心10极对应初极12极）为例，图3给出了次级不分段与分段的磁通切换永磁直线电机的磁场分布比较。在图3所示的传统次级不分段的结构中，P点位置的磁场有两部分来源，分别来自于初级A3-B3间和B3-C3间的两个“U”型铁心的回路，与之对应的，在图4所示的次级分段结构中，Q点位置的磁场基本只来自于初级B3-C3间的“U”形铁心的回路。很显然，一方面，由于图4中分段次级限制了磁场经过次级铁心的回路，Q点的饱和程度显著低于P的饱和程度；另一方面，由于，分段次级结构中的A3-B3间“U”型铁心的回路基本不与次级构成磁回路，图4中A3-B3间的初级“U”形铁心回路铁轭上的磁密要比图3中要小得多，综合上面两点，次级分段结构的次级和初级铁心铁耗都将小于传统次级不分段的结构。

图5对上述两种磁通切换永磁直线电机的气隙磁密进行了对比，可以看出，尽管次级进行了分段气隙磁密仍可基本维持不变，这保证了次级分段前后直线电机电磁力的基本不变。

Claims

1.一种次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，包括初级（1）和次级（2），初级（1）和次级（2）之间具有气隙，其特征在于：所述初级的若干个相同的彼此独立的“U”形铁心组成，所述相邻两个“U”形铁心之间具有气隙。

2.根据权利要求1所述的次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，其特征在于：所述次级（2）由若干个独立且相同的次级“U”型铁心结构（21或22）构成，所述初级由3n个独立且相同的初级“U”型铁心组成，n为大于或等于2的数；每个电枢齿上绕有集中绕组，相邻两个初级“U”形铁心的电枢齿之间装有永磁体；。

3.根据权利要求1所述的次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，其特征在于：所述初级相邻模块中的属于同一相的集中绕组通过反向串联进行连接。

4.根据权利要求1所述的次级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，其特征在于：单个初级“U”型铁心两侧的永磁体充磁方向相反，每个电枢齿上的永磁体的充磁方向与轴向中心线平行。

5.根据权利要求1所述的初级分段式磁通切换永磁直线牵引电机，其特征在于：初级和次级的“U”型铁心均为硅钢片，通过沿着与电机轴向垂直的方向进行叠片。