CN208522551U - 一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机，初级定子包括锯齿状铁芯和若干双层叠绕组，每个双层叠绕组均分为上下两个层边,每个铁芯槽内均分别嵌入一个双层叠绕组的上层边和另一个双层叠绕组的下层边并依次排列，铁芯两边端部均有若干半空槽区，半空槽区内嵌入有平行绕组。本实用新型通过嵌入平行绕组，提高铁芯的利用率，降低直线电机的重量，还能有效改善直线感应电机由于边端绕组没有闭合导致的边端效应。

Description

一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机

技术领域

本实用新型涉及电机结构领域，尤其涉及一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机。

背景技术

电机是一种将电能转化成机械能或将机械能转化成电能的装置，通常应用的电机都是旋转电机。直线电机由旋转电机演化而来，相当于把一台旋转电机延轴向剖开铺展成平面，定子一侧即为直线电机的初级，转子一侧即为直线电机的次级，参见图1(a)和图1(b)。演化过来的定子初级叫做直线电机，演化过来的转子次级叫做感应板。对直线电机的研究和探索从有旋转电机就开始了，但是由于自身一些特性的限制，导致应用并不广泛。直线电机与旋转电机比较最大的优点就是将电能直接转化成直线运动的机械动能，而非旋转电机的旋转动能，在某些特定的应用场合能够节省掉中间的动能转换机构，例如齿轮箱、传动丝杆等，并且还是以非接触方式传递动能。直线电机的初级做得很长、次级感应板做得很短，次级感应板沿初级做直线运动的这种直线电机就叫长初级短次级直线电机；直线电机的初级做得很短、次级感应板做得很长，直线电机的初级沿次级感应板做直线运动的这种直线电机叫作短初级长次级直线电机。

由于短初级长次级直线电机靠近前后两端的部分线圈磁路是断开的，没有实现磁路交联，导致产生直线电机特有的边端效应，既增加了直线电机的成本和重量，还增加了直线电机的损耗。因此，如何完善直线电机的优化设计，提高直线电机的使用效率，降低材料消耗，提升和优化直线电机的牵引特性就成了我们今后努力的目标和方向。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机，以解决直线电机端部存在半空槽区没有实现磁路交联从而导致边端效应的现有技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种短初级直线感应电机初级定子，包括锯齿状铁芯和若干双层叠绕组，每个双层叠绕组均分为上下两个层边,每个铁芯槽内均分别嵌入一个双层叠绕组的上层边和另一个双层叠绕组的下层边并依次排列，铁芯两边端部均有若干半空槽区，其特征在于，所述半空槽内嵌入有平行绕组。

优选地，所述平行绕组为单个线圈。

优选地，所述平行绕组为多个平行线圈组成的同心式线圈。

本实用新型还提供了一种直线感应电机，包括上述任一所述的短初级直线感应电机初级定子。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过充分利用铁芯两端的半空槽区域，提高了铁芯的利用率，减少了直线电机的重量。

2、本实用新型通过在铁芯的端部半空槽区采用平行线圈后，使半空槽数量最小化，进一步减小了铁芯端部的漏磁感应面积，能有效改善了直线感应电机由于边端绕组没有磁路闭合导致的边端效应。

3、本实用新型在铁芯的端部半空槽区嵌入的平行绕组是端部补偿绕组，大大改善了直线感应电机的边端效应带来的各种负面影响。

下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1(a)和图1(b)分别为旋转电机示意图以及旋转电机延轴向剖开铺展成平面示意图；

图2(a)、图2(b)和图2(c)分别为上下层叠绕组式线圈的立体结构图、上下层叠绕组式线圈的侧视图以及上下层叠绕组式线圈的主视图；

图3是本实用新型优选实施例的采用上下层叠绕组式线圈的铁芯示意图；

图4是本实用新型优选实施例的平行线圈示意图；

图5是本实用新型优选实施例的采用上下层叠绕组式线圈与平行线圈结合的铁芯示意图。

图中，1、双层叠绕组；11、上层边；12、下层边；13、连接部；2、平行绕组；3、锯齿状铁芯；4、半空槽区。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型提供了一种新的短初级直线感应电机初级定子。交流感应直线电机绕组通常都采用双层叠绕组1，每个绕组都分为上下两个层边,每个铁芯槽内均分别嵌入一个线圈的上层边11和另一个线圈的下层边12，它们依次排列。当线圈嵌入铁芯槽内后在铁芯的两边端部就会出现半空槽区4，即一部分槽内只嵌入一组线圈，有半边为空槽。本实用新型就是在铁芯两端的半空槽区4内嵌入一种平行线圈，这个线圈既可以是直线电机的基本绕组，也可以是为改善直线电机端部效应的补偿绕组。这样既能提高铁芯的利用率，降低直线电机的重量，还能有效改善直线感应电机由于边端绕组没有闭合导致的边端效应。

双层叠绕组1是交流感应电机绕组的一种常用结构型式。组成绕组的元件分别放置在不同槽的上层和下层，前后依次排列嵌入铁芯槽内。参见图2和图3，图2是上下层叠绕组式线圈的具体结构图，包括上层边11、下层边12以及连接上层边11和下层边12的连接部13，其中，图2(a)为上下层叠绕组式线圈的立体结构图，图2(b)为上下层叠绕组式线圈的侧视图，图2(c)为上下层叠绕组式线圈的主视图；图3是上下层叠绕组式线圈镶嵌于铁芯的示意图，由图2和图3可见，当锯齿状铁芯3齿间槽镶嵌有上下层叠绕组式线圈时，由于上下层叠绕组式线圈的结构特性，会出现上半空槽区4，半空槽区4分为上空槽区和下空槽区，且铁芯一端出现上空槽区，另一端出现下空槽区。半空槽区4会导致部分线圈产生的磁路无法闭合形成正常磁路交联。本实用新型充分利用了端部半空槽区4，在半空槽区4内嵌入平行绕组2，缩短了铁芯空出的上空槽区或下空槽区的长度，从而减少了铁芯端部的漏磁感应面积。

优选地，在半空槽区4内嵌入的既可以是电机最端部的基本绕组，也可以是为改善直线电机纵向边端效应而增加的补偿绕组。

本实用新型是在直线电机的端部半空槽区嵌入了如图4所示的平行绕组2。该线圈如果是直线电机最端部的基本绕组，则可以提高直线电机的铁芯利用率，降低电机的重量，还能有效减小铁芯端部的漏磁感应面积，有效改善了直线感应电机由于边端绕组没有磁路闭合导致的边端效应。如果该平行线圈是直线电机的端部补偿绕组的话，它能大大改善了直线感应电机的边端效应带来的各种负面影响。图5为平行线圈嵌入铁芯的示意图。

优选地，平行绕组2既可以是单个线圈，也可以是由多个平行线圈组成的同心式线圈。空出的上空槽或者下空槽的数量是由双层叠绕组1的节距决定的，节距越大，空出的上空槽或者下空槽的数量就越多。在设计和线圈加工工艺许可的情况下，我们可以尽可能的利用好半空槽区4，使其尽可能的得到充分利用。

本实用新型还提供了一种直线感应电机，包括上述任一所述的短初级直线感应电机初级定子。

经过实验模拟，利用本实用新型的直线电机驱动的磁悬浮列车，速度与普通直线电机驱动的磁悬浮列车相比，有着5％左右的提升。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种短初级直线感应电机初级定子，包括锯齿状铁芯(3)和若干双层叠绕组(1)，每个双层叠绕组均分为上下两个层边,每个锯齿状铁芯(3)的齿间槽内均分别嵌入一个双层叠绕组(1)的上层边(11)和另一个双层叠绕组(1)的下层边(12)并依次排列，锯齿状铁芯(3)两边端部均有若干半空槽区(4)，其特征在于，所述半空槽区(4)内嵌入有平行绕组(2)。

2.根据权利要求1所述的一种短初级直线感应电机初级定子，其特征在于，所述平行绕组(2)为单个线圈。

3.根据权利要求1所述的一种短初级直线感应电机初级定子，其特征在于，所述平行绕组(2)为多个平行线圈组成的同心式线圈。

4.一种直线感应电机，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的短初级直线感应电机初级定子。