一種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，主要應(yīng)用于高速或者超高速直線加速領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]直線感應(yīng)電機可以看成是由旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機的初級和次級展開平鋪演變而來。初級三相繞組中通入三相對稱正弦電流，在氣隙處產(chǎn)生行波磁場，次級導(dǎo)體切割行波磁場，感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，電流與氣隙磁場相互作用產(chǎn)生電磁推力，次級導(dǎo)體在推力作用下順著行波磁場的方向作直線運動，直線感應(yīng)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的優(yōu)點。然而，直線感應(yīng)電機的電磁氣隙(2?1mm)約為傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的十倍，使得直線感應(yīng)電機的效率不高，應(yīng)用受到限制。
[0003]磁耦合諧振式非接觸電能傳輸是眾多非接觸式電能傳輸技術(shù)的一種，為實現(xiàn)較高傳輸效率，在非接觸式傳能裝置的發(fā)射端和接收端分別接入補償電容，使其工作在諧振狀態(tài)，從而使得發(fā)射線圈與接收線圈發(fā)生強磁耦合諧振，實現(xiàn)能量遠距離、高效率的從發(fā)射線圈傳輸?shù)浇邮站€圈，其獨有的優(yōu)勢使得非接觸式能量傳輸技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0004]綜上所述，如果能夠?qū)⒋篷詈现C振式非接觸傳能技術(shù)應(yīng)用于直線感應(yīng)電機上，在直線電機的初級繞組和次級繞組上都接入補償電容，設(shè)計一種高效率、大氣隙的諧振式直線感應(yīng)電機，則無疑大大拓寬了直線電機的應(yīng)用范圍，同時也將開創(chuàng)非接觸式傳能應(yīng)用的新領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其基本思想是利用磁耦合諧振非接觸式傳能在較大氣隙下的直線電機次級導(dǎo)體上產(chǎn)生大電流，使得次級導(dǎo)體與行波磁場具有更強的電磁作用力，從而提高直線電機的工作效率。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的方案如下:
[0007]—種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，利用初級繞組和次級繞組的強諧振耦合，在次級線圈中產(chǎn)生大電流，使得直線電機具有更大推力和氣隙。繞在定子鐵芯I上的三相對稱初級繞組2與初級補償電容3串聯(lián)，通入三相對稱高頻交流電，次級繞組4結(jié)構(gòu)與初級繞組2—致，采用星形或者三角形接法，與次級補償電容5串聯(lián)。
[0008]這樣，將磁耦合諧振原理應(yīng)用于直線感應(yīng)電機，其具體構(gòu)造為:
[0009]初級定子部分:初級三相對稱繞組繞于初級鐵芯I上，初級鐵芯I采用高磁導(dǎo)率、低電導(dǎo)率的材料，每相繞組都與初級補償電容3串聯(lián)，初級繞組2電流由三相高頻交流電源或工頻逆變裝置提供，初級繞組2材料為利茲線。
[0010]次級動子部分:動子部分主要由線圈部分和次級鐵芯6組成，次級繞組4的結(jié)構(gòu)、材料與初級繞組2—致，采用星形或者三角形接法，其與次級補償電容5串聯(lián)，諧振頻率和初級繞組2部分的諧振頻率相等，從而實現(xiàn)初級繞組2和次級繞組4的耦合諧振，得到最大的次級感應(yīng)電流。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、將磁耦合諧振原理應(yīng)用于直線感應(yīng)電機，大大增加了直線電機的工作氣隙，擴大了其應(yīng)用范圍；
[0013 ] 2、次級導(dǎo)體感應(yīng)電流更大，使得直線感應(yīng)電機的推力更大，效率更高；
[0014]3、磁耦合諧振式直線感應(yīng)電機是一種全新工作模式的直線電機，它的提出直接推動了直線電機技術(shù)水平的發(fā)展。
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。
【附圖說明】
[0016]圖1為諧振式直線感應(yīng)電機的示意圖。
[0017]圖2為諧振式直線感應(yīng)電機初級線圈結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為諧振式直線感應(yīng)電機等效電路圖。
【具體實施方式】
[0019]以下描述的是結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細說明，而不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限定，以下的實施方式以單邊扁平型短次級諧振式直線感應(yīng)電機為例。
[0020]由附圖.1示出，本發(fā)明的【具體實施方式】是:
[0021]初級三相對稱繞組繞于初級鐵芯I上，每相繞組都與初級補償電容3串聯(lián)，使其工作在諧振狀態(tài)，初級繞組2電流由三相高頻交流電源或工頻逆變裝置提供，初級繞組2由利茲線繞制，可以降低高頻交流狀態(tài)下的集膚效應(yīng)。次級繞組4的結(jié)構(gòu)、材料與初級繞組2 —致，采用星形或三角形接法，并與次級補償電容5串聯(lián)，其諧振頻率與初級繞組2的諧振頻率相同，此時初級繞組2和次級繞組4在較大氣隙下實現(xiàn)強磁耦合諧振，直線電機的次級繞組4感應(yīng)出大電流，與行波磁場相互作用，產(chǎn)生更大的電磁推力。
[0022]附圖2給出了大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機初級線圈結(jié)構(gòu)圖。初級鐵芯I采用高磁導(dǎo)率、低電導(dǎo)率的材料，三相對稱初級繞組2繞于初級鐵芯I上，并與初級補償電容3串聯(lián)，通入三相對稱高頻交流電后，在氣隙處產(chǎn)生行波磁場，初級繞組2工作于諧振狀態(tài)，與次級繞組4發(fā)生共振，實現(xiàn)能量傳輸最大化，進而得到最大次級感應(yīng)電流。
[0023]附圖3給出了諧振式直線感應(yīng)電機的等效電路圖。初級繞組2與初級補償電容3串聯(lián)，通入三相對稱高頻交流電，次級繞組4與次級補償電容5串聯(lián)，初級繞組2和次級繞組4都采用星形接法，工作在諧振狀態(tài)并且諧振頻率相同，它們之間通過耦合系數(shù)K耦合，從而在次級繞組4上感應(yīng)出大電流。
【主權(quán)項】
1.一種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，利用初級繞組和次級繞組的強諧振耦合，在次級線圈中產(chǎn)生大電流，使得直線電機具有更大推力和氣隙，其特征在于:繞在定子鐵芯(I)上的三相對稱初級繞組(2)與初級補償電容(3)串聯(lián)，通入三相對稱高頻交流電，次級繞組(4)結(jié)構(gòu)與初級繞組(2)—致，采用星形或者三角形接法，與次級補償電容(5)串聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其特征在于，初級繞組(2)和次級繞組(4)的每一相都串聯(lián)有補償電容。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其特征在于，初級繞組(2)和次級繞組(4)的諧振頻率相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其特征在于，繞組線圈均采用集膚效應(yīng)小的利茲線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其特征在于，可以通過調(diào)節(jié)初級補償電容(3)和次級補償電容(5)的容值來改變初級繞組(2)和次級繞組(4)的諧振頻率。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，其特征在于，采用磁耦合諧振傳能技術(shù)，電機具有更大的工作氣隙。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大氣隙諧振式直線感應(yīng)電機，利用初級繞組和次級繞組的諧振耦合，實現(xiàn)次級感應(yīng)電流的最大化。其系統(tǒng)組成為：繞在定子鐵芯(1)上的三相對稱初級繞組(2)與初級補償電容(3)串聯(lián)，通入三相對稱高頻交流電，在氣隙處產(chǎn)生行波磁場。次級繞組(4)結(jié)構(gòu)與初級繞組(2)一致，采用星形或者三角形接法，并與次級補償電容(5)串聯(lián)，使其與初級處于磁耦合諧振狀態(tài)，其諧振頻率與初級繞組(2)的諧振頻率相同，以使初級繞組(2)與次級繞組(4)達到磁耦合共振。本發(fā)明應(yīng)用于直線電機等方面，由于諧振耦合產(chǎn)生的大電流，使得電機具有大推力、大氣隙、高效率等優(yōu)點。
【IPC分類】H02K3/28, H02K41/02, H02J50/12
【公開號】CN105680575
【申請?zhí)枴緾N201610125929
【發(fā)明人】馬光同, 王志濤, 楊晨, 周鵬博, 李興田, 張涵, 龔天勇
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月4日