提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機制造技術

本實用新型專利技術涉及一種提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機，該電極包括電機初級和電機次級構成；所述電機初級包括設有線槽的初級鐵芯（１）、嵌入初級鐵芯（１）線槽內的初級繞組（２）、初級調磁鐵芯導磁塊（３）、初級調磁鐵芯非導磁塊（４），初級調磁鐵芯導磁塊（３）和初級調磁鐵芯非導磁塊（４）沿電機運動方向依次間隔排列組成一個整體構成初級調磁鐵芯（８），初級調磁鐵芯（８）固定于初級鐵芯（１）上。本實用新型專利技術利用調磁鐵芯調制電機磁場，實現無接觸變速，減少接觸損耗，提高電機的功率密度，減小系統體積、重量和制造成本。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種單氣隙磁齒輪復合直線電機，具體是低速大推力直線永磁 電機，本專利技術涉及電工、電機領域。
技術介紹
根據電機原理，動子運動速度越高，電機的體積、重量和制造成本就越小。在 低速大推力應用場合，通常采用齒輪箱等機械方式來調節電機運行速度，以兼顧電機高 功率密度的設計要求與低速大推力運行需要之間的矛盾。而對于直線電機要通過機械方 式來調速不僅十分困難，而且將不可避免的帶來噪聲、機械損耗以及需要定期維護等問 題，并將明顯增加結構的復雜性以及體積和重量。
技術實現思路
技術問題本技術針對現有技術的不足進行設計，提出了一種提高低速大 推力應用情況下電機功率密度的直線電機，目的在于提高低速大推力應用情況下電機的 功率密度，簡化系統結構，提高系統運行效率。技術方案為解決上述技術問題，本技術提供的一種提高低速大推力應用 情況下電機功率密度的直線電機包括電機初級和電機次級構成；所述電機初級包括設有線槽的初級鐵芯、嵌入初級鐵芯線槽內的初級繞組、初 級調磁鐵芯導磁塊、初級調磁鐵芯非導磁塊，初級調磁鐵芯導磁塊和初級調磁鐵芯非導 磁塊沿電機運動方向依次間隔排列組成一個整體構成初級調磁鐵芯，初級調磁鐵芯固定 于初級鐵芯上；所述電機次級包括次級永磁體和次級鐵芯，次級永磁體位于初級調磁鐵芯和次 級鐵芯之間且固定于次級鐵芯上；初級調磁鐵芯和次級永磁體之間還設有氣隙。優選的，該低速大推力單氣隙磁齒輪復合直線電機包括單側平板式結構，雙側 平板式結構或圓筒式電機結構。優選的，所述的初級鐵芯由普通硅鋼片材料構成。優選的，所述的初級繞組采用分布式繞組。優選的，所述的初級調磁鐵芯固定于初級鐵芯上，將初級繞組完全封閉于線槽 內。優選的，所述次級永磁體是由多個永久磁鐵組成，并且相鄰的次級永磁體充磁 方向相反，使氣隙磁場沿電機運動方向成正弦分布。優選的，所述的次級永磁體是由稀土釹鐵硼材料制成。有益效果1)通過初級調磁鐵芯的調制作用，調節電機內磁場極對數和運行速度，以提高 電機功率密度；2)電機初級和電機次級之間只設置一層氣隙，相比多層氣隙的磁齒輪復合電 機，在相同磁負荷和電負荷情況下，有效減少磁路阻抗，進一步提高電機功率密度；3)初級調磁鐵芯固定于初級鐵芯，便于安裝，并將初級繞組完全封閉于初級線 槽內，對繞組起到保護和固定作用。附圖說明圖1是單側平板式單氣隙磁齒輪復合直線電機剖面圖；圖2是雙側平板式、圓筒式單氣隙磁齒輪復合直線電機剖面圖；圖中初級鐵芯1，初級繞組2，初級調磁鐵芯導磁塊3，初級調磁鐵芯非導磁 塊4，氣隙5，次級永磁體6，次級鐵芯7，初級調磁鐵芯8。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步說明。本技術提供的提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機用于低 速大推力應用場合，可運行于電動或發電狀態，其結構包括電機初級、電機次級，該電 機初級包括初級鐵芯、初級繞組和初級調磁鐵芯，初級繞組嵌入初級鐵芯的線槽內，初 級調磁鐵芯固定于初級鐵芯上；電機次級包括次級永磁體和次級鐵芯，次級永磁體安裝 于次級鐵芯上；在電機初級和電機次級永磁體之間設有氣隙。所述的初級鐵芯由硅鋼片制成。所述的調磁鐵芯由導磁塊和非導磁塊沿電機運動方向間隔排列組成一個整體。所述的電機次級永磁體是由多個永久磁鐵組成，并且相鄰的次級永磁體充磁方 向相反，使氣隙磁場沿電機運動方向成正弦分布。所述的電機初級繞組電流產生磁場的有效極對數與電機次級永磁體有效極對數 不等，電機調磁鐵芯導磁塊的有效個數等于電機初級繞組電流產生磁場的有效極對數與 電機次級永磁體有效極對數之和；電機初級鐵芯中，由電機次級永磁體產生的磁場的運 動速度與電機初級繞組電流產生的磁場的運動速度相等，該運動速度與電機次級的運動 速度大小之比等于電機次級永磁體的有效極對數與電機初級繞組電流產生磁場的有效極 對數之比，且方向相反；電機氣隙中，由電機初級繞組電流產生的磁場的運動速度與電 機次級永磁體的運動速度相等，該運動速度與電機初級繞組電流在電機初級鐵芯中產生 的磁場的運動速度大小之比等于電機初級繞組電流產磁場的有效極對數與電機次級永磁 體有效極對數之比，且方向相反；所述的單氣隙磁齒輪復合直線電機包括單側平板式、雙側平板式和圓筒式等多 種電機形式。參見圖1-2，本專利技術的單氣隙磁齒輪復合直線電機，包括電機初級、電機次級， 該直線電機初級包括初級鐵芯1、初級繞組2、初級調磁鐵芯導磁塊3、初級調磁鐵芯非 導磁塊4，初級繞組2嵌入初級鐵芯1的線槽內，初級調磁鐵芯導磁塊3和初級調磁鐵芯 非導磁塊4沿電機運動方向依次間隔排列組成一個整體構成初級調磁鐵芯8，初級調磁鐵 芯8固定于初級鐵芯1上；電機次級包括次級永磁體6、次級鐵芯7，次級永磁體6位于 初級調磁鐵芯8和次級鐵芯7之間，并固定于次級鐵芯7上；在電機初級調磁鐵芯8和電4機次級永磁體6之間還設有氣隙5。所述的初級鐵芯1由普通硅鋼片材料構成，與普通直線電機制造工藝相同。所述的初級繞組2采用分布式繞組，減少感生電動勢諧波分量。所述的調磁鐵芯8，由導磁塊3和非導磁塊4，沿電機運動方向依次間隔排列， 構成一個整體，并固定于初級鐵芯1上。所述的次級永磁體6是由稀土釹鐵硼材料制成的永磁體，并且次級永磁體相鄰 的充磁方向相反，構成N、S結構。所述的氣隙5，具體是指存在于調磁鐵芯8和次級永磁體6之間的空氣氣隙。所述的電機初級繞組2中電流產生磁場的有效極對數與電機次級永磁體6的有效 極對數不等，電機調磁鐵芯導磁塊3的有效個數等于電機初級繞組2中電流產生磁場的有 效極對數與電機次級永磁體6的有效極對數之和；電機初級鐵芯1中，由電機次級永磁 體度與電機次級7的運動速度大小之比等于電機次級永磁體6的有效極對數與電機初級繞 組2中電流產生磁場的有效極對數之比，且方向相反；電機氣隙5中，由電機初級繞組 2中電流產生的磁場的運動速度與電機次級永磁體6的運動速度相等，該運動速度與電機 初級繞組2中電流在電機初級鐵芯1中產生的磁場運動速度大小之比等于電機初級繞組2 中電流產磁場的有效極對數與電機次級永磁體6的有效極對數之比，且方向相反；本技術利用調磁鐵芯調制電機磁場，實現無接觸變速，減少接觸損耗，提 高電機的功率密度，減小系統體積、重量和制造成本。權利要求1.一種提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機，其特征在于該電機 包括電機初級和電機次級；所述電機初級包括設有線槽的初級鐵芯(1)、嵌入初級鐵芯(1)線槽內的初級繞組 (2)、初級調磁鐵芯導磁塊(3)、初級調磁鐵芯非導磁塊(4)，初級調磁鐵芯導磁塊(3)和 初級調磁鐵芯非導磁塊(4)沿電機運動方向依次間隔排列組成一個整體構成初級調磁鐵 芯(8)，初級調磁鐵芯(8)固定于初級鐵芯(1)上；所述電機次級包括次級永磁體(6)和次級鐵芯(7)，次級永磁體(6)位于初級調磁鐵 芯(8)和次級鐵芯(7)之間且固定于次級鐵芯(7)上；初級調磁鐵芯(8)和次級永磁體(6)之間還設有氣隙(5)。2.根據權利要求1所述的提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機，其特 征在于該直線電機包括單側平板式結構，雙側平板式結構或圓筒式電機結構。3.根據權利要求1所述的提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機，其特 征在于所述的初級鐵芯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高低速大推力應用情況下電機功率密度的直線電機，其特征在于：該電機包括電機初級和電機次級；　　所述電機初級包括設有線槽的初級鐵芯（１）、嵌入初級鐵芯（１）線槽內的初級繞組（２）、初級調磁鐵芯導磁塊（３）、初級調磁鐵芯非導磁塊（４），初級調磁鐵芯導磁塊（３）和初級調磁鐵芯非導磁塊（４）沿電機運動方向依次間隔排列組成一個整體構成初級調磁鐵芯（８），初級調磁鐵芯（８）固定于初級鐵芯（１）上；　　所述電機次級包括次級永磁體（６）和次級鐵芯（７），次級永磁體（６）位于初級調磁鐵芯（８）和次級鐵芯（７）之間且固定于次級鐵芯（７）上；　　初級調磁鐵芯（８）和次級永磁體（６）之間還設有氣隙（５）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程明，杜懌，鄒國棠，樊英，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：84