一种双磁路e型结构横向磁通直线开关磁阻电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机。
【背景技术】
[0002] 直线电机将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动 装置，提高了电机可靠性，克服了由于中间转换机构而引起的体积大，效率低，精度低，机械 寿命短等缺点，拥有很多旋转到直线系统所没有的独特优势。
[0003] 直线电机目前主要分为直线感应电机，直线永磁电机，直线开关磁阻电机。直线感 应电机由于存在端部效应，影响了电机输出力，导致电机效率和功率因数低下；直线永磁电 机具有高功率密度，高效率，高力密度等优点，但永磁材料成本较高，容易受温度，锈蚀等环 境影响，维护成本高。不适合在较为恶劣环境下使用；直线开关磁阻电机结构简单，成本低， 可靠性高，可以在恶劣环境中运行，另外其调速范围宽，维护成本低。
[0004] 然而普通直线开关磁阻电机磁路长，加上直线电机气隙较大，导致现有的一些直 线开关磁阻电机推力密度依然不是很高。现有的一系列的短磁路单边直线开关磁阻电机有 单边磁拉力较大的问题，在解决单边磁拉力的问题有学者提出分块式双面直线开关磁阻电 机，导致电机结构较为复杂，加工困难等缺点。
[0005] 横向磁通直线电机的运动方向与电机磁场路径所在平面垂直，电机的电路和电机 磁路相对较为独立，与传统电机相比，横向磁通电机具有转矩密度高、电磁负荷解耦、控制 方便、低速特性优良等特点，其应用领域也日益扩展，尤其适合低速大功率驱动场合，横向 磁通电机极大地缩短了磁路长度，减小了铁磁材料的用量和铁耗，在一定范围内提高了磁 能变化率，进而提高了电机的出力。另外横向磁通直线电机有控制特性好的优点，在国民经 济和国防等领域将会有广泛的应用前景。
[0006] 常规横向磁通直线电机推力可比一般直线电机要大，然而电机的推力加大其输出 力脉动也增大，另外一般横向磁通直线永磁电机结构复杂，加工装配难度较大。一般平板式 横向磁通直线电机还存在单边磁拉力的问题，一般的双面横向磁通直线电机加工装配比较 费力。如何进一步提高电机力密度，如何减小输出力脉动，如何使电机结构更加简单易于制 作装配等都成为解决横向磁通直线电机得到广泛应用的关键问题。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决上述问题，提出了一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电 机，本装置可以实现该电机一个初级铁心叠片对应一个电枢绕组两条并联磁通回路，实现 横向磁通直线开关磁阻电机结构简单，各相磁路短，力密度更高，输出力波动更小，短磁路 可减小电机涡流损耗提高电机效率的效果。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机，包括初级机构和次级机构，初 级机构包括若干个结构相同的初级单元，每个初级单元包括导磁部件和电枢绕组，其中，导 磁部件具有三个突出部分：主磁齿和位于主磁齿两侧的副磁齿，电枢绕组缠绕于主磁齿周 围；所述次级机构包括分块式导磁块固定板和分块式导磁块矩阵，分块式导磁块矩阵包括 若干个并排设置的分块式导磁块，两排分块式导磁块依次一一对应的固定于分块式导磁块 固定板两侧，导磁部件与分块式导磁块之间存在气隙，所述初级单元的个数为电机相数的 整数倍，电机中同相的初级单元绕组相互串联或并联。
[0010] 进一步的，所并排设置的永磁体之间的法向间距与两个副磁齿与主磁齿两气隙间 的间距相同。
[0011] 进一步的，所述分块式导磁块对完全对齐或错位，分块式导磁块与分块式导磁块 固定板平面之间平行或成一定角度。
[0012] 所述分块式导磁块固定板为导磁或非导磁材料。
[0013] 所述每个初级单元的电枢绕组绕的磁场有两个并联的磁回路，每个磁回路对应一 个分块式导磁块，一个磁回路为主磁齿、一个副磁齿、主磁齿与该副磁齿间的气隙，位于该 气隙中的分块式导磁块；另一个磁回路为主磁齿、另一个副磁齿，主磁齿与该副磁齿间的气 隙及该气隙中的分块式导磁块。
[0014] 所述初级单元间距Ls与分块式导磁块对之间的间距为lp的关系为： 其中k= 0, 1，2, 3. . .，Μ为电机相数。
[0015] 所述初级机构和次级机构在电机运行时发生相对运动，分块式导磁块从初级单元 的主磁齿和副磁齿间隙中穿过。
[0016] 所述导磁部件为Ε型结构，由导磁叠片叠压而成或有导磁复合材料锻压而成，绕 组绕制在Ε型导磁结构中。
[0017] 所述导磁部件的主磁齿宽度大于副磁齿的宽度。
[0018] 所述主磁齿的宽度大于主磁齿和副磁齿之间的辄部的宽度。
[0019] -种大型双分块式导磁块横向磁通直线永磁电机，包括若干个初级机构和次级机 构，其中次级机构并列设置，初级机构与次级机构一一对应。
[0020] 本发明的工作原理为：
[0021 ] 根据磁阻最小原理，通过检测电机初级机构和次级机构的分块导磁块的相对位置 来决定电机通电相，使电机绕组产生的磁场通过初级机构和次级机构的分块导磁块形成回 路并产生磁拉力，使电机产生持续的向前的推力。
[0022] 本发明的有益效果为：
[0023] (1)电机结构简单紧凑，组装方便容易，空间利用率高。
[0024] (2)本电机初级采用Ε型结构，每个初级单元均有一个绕组，一个绕组对应两个并 列磁回路，同时磁路短，可更大的提高电机功率同时减小电机铁耗和铜耗。
[0025] (3)电机输出力由电机初级单元和两列分块式导磁块相互作用产生，每列分块式 导磁材料块与初级单元产生的力相互独立，电机输出力为两列分块式导磁块分别和初级单 元相互作用产生的力的叠加。可通过调节两列分块式导磁块的相对位置来减小电机输出力 的波动，从而使电机输出力波动小，定位力小。
[0026] (4)每个初级单元都是相互独立的，电机可靠性高、容错能力强。
[0027] (5)电机初级单元可扩展为矩阵形式，扩展方便，进一步提高电机输出力。
【附图说明】
[0028] 图la是本发明的一种三相单分块式导磁材料块矩阵双磁路E型结构横向磁通直 线开关磁阻电机的整体结构示意图；
[0029] 图lb是本发明的一种三相单分块式导磁材料块矩阵双磁路E型结构横向磁通直 线开关磁阻电机的整体结构示意图；
[0030] 图2是本发明的一种单分块式导磁材料块矩阵双磁路E型结构横向磁通直线开关 磁阻电机的端部视图结构示意图；
[0031] 图3是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的初级导磁材料 结构示意图；
[0032] 图4是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的初级部分整体 结构示意图；
[0033] 图5是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的次级部分结构 示意图；
[0034] 图6是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的次级部分一个 分块式导磁材料块矩阵三维结构示意图；
[0035] 图7是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的一种磁通流向 示意图；
[0036] 图8是本发明的一种双磁路E型结构横向磁通直线开关磁阻电机的一种磁力线分 布示意图；
[0037]图9是本发明的一种多分块式导磁材料块矩阵组成的一个大型双磁路E型结构横 向磁通直线开关磁阻电机结构示意图。
[0038] 其中，1、初级导磁材料，2、初级线圈绕组，3、次级分块式导磁材料块，4、次级分 块式导磁材料块固定板、1-1、主磁齿，1-2、副磁齿，1-3、副磁齿，1-4、辄部，1-1-1、极靴， 1-1-2、极靴