一種螺旋推進行波磁場電的製造方法
2024-01-29 17:06:15 1
一種螺旋推進行波磁場電的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種螺旋推進行波磁場電機，包括圓筒型鐵芯、繞組和勵磁元件，在鐵芯的側面，沿圓周方向均分布有平行於軸向的條形槽，相鄰兩個條形槽之間形成條形齒，在每個條形齒上纏繞有繞組，繞組嵌在條形槽內，勵磁元件貼在條形齒的表面；在同一條條形齒上，勵磁元件沿軸向排成一排，任意相鄰兩個勵磁元件的磁極分別為N極和S極，構成同一條條形齒上繞組的反向磁通組，相鄰N極和S極的中心距離為軸向極距；任意相鄰兩條條形齒上，勵磁元件的設置存在軸向偏移。本發明通過控制電源頻率即可控制螺旋磁場的旋轉速度和推進速度，大大減化螺旋磁場裝置的結構和控制；可通過方便的軸向疊片有效降低鐵損。
【專利說明】一種螺旋推進行波磁場電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於反向磁通原理的電機，尤其涉及一種螺旋推進行波磁場電機。
【背景技術】
[0002]在一些工業場合如冶金業中，需要螺旋磁場的作用；在另外一些場合中，螺旋磁場可以作為直線推進的動力。鋼鐵研究總院先進鋼鐵流程及材料國家重點實驗室的王松偉等研究的螺旋磁場驅動金屬液軸向流動，採用三相交流電機帶動搭建好螺旋永磁體的鋁合金支架轉動的方法，裝置體積較大且磁場運轉速度調整受到裝置慣性影響較大。美國專利5，654, 546公開了一種基於反向磁通原理的直線電機,在定子繞組齒上安裝相反的永磁體，達到類似於永磁無刷電機的控制方式，但是受制於傳統直線電機邊端效應的影響，三相繞組的對稱性不好，影響電機控制性能。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中螺旋磁場控制不方便、裝置不夠緊湊的問題，本發明提供一種具有螺旋推進行波磁場電機，採用對稱旋轉電機的繞組型式和反向磁通的勵磁技術，通過合理的電磁配合，在電樞表面產生螺旋形狀推進的行波磁場，既可用於需要螺旋磁場的場合，也可用於設計各相對稱的直線推進電機，同時達到結構緊湊、控制方便、效率較高、成本較低的有益效果。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:
[0005]一種螺旋推進行波磁場電機，包括圓筒型鐵芯、繞組和勵磁元件，在鐵芯的側面，沿圓周方向均分布有平行於軸向的條形槽，相鄰兩個條形槽之間形成條形齒，在每個條形齒上纏繞有繞組，繞組嵌在條形槽內，勵磁元件貼在條形齒的表面；在同一條條形齒上，勵磁元件沿軸向排成一排，任意相鄰兩個勵磁元件的磁極分別為N極和S極，構成同一條條形齒上繞組的反向磁通組，相鄰N極和S極的中心距離為軸向極距；任意相鄰兩條條形齒上，勵磁元件的設置存在軸向偏移；沿圓周方向，任意相鄰兩條條形齒上的勵磁元件的軸向偏移量和偏移方向一致，按照軸向極距和繞組相數的要求偏移，形成繞組的相位差。
[0006]優選的，所述鐵芯由環形矽鋼片沿軸向疊壓而成，以減少渦流損耗。
[0007]優選的，所述條形槽分布在鐵芯的內圓側面或外圓側面。
[0008]優選的，所述勵磁元件採用永磁體或繞組勵磁。
[0009]優選的，所述所有繞組分成三相，當然也可以根據需要分成任意相。
[0010]優選的，所述勵磁元件在相鄰兩條條形齒上的偏移量為軸向極距的三分之二，以使相鄰繞組的電動勢相位差120° ;當然也可以按照繞組相數設置其他偏移量，偏移量可以是極距除以相數，也可以是極距除以兩倍相數。
[0011]優選的，還包括動子，動子設置在具有條形齒的一側，即:當條形齒設置在鐵芯的內側時，動子設置在鐵芯的內側；當條形齒設置在鐵芯的外側時，動子設置在鐵芯的外側。所述動子可以是軸向齒槽相隔的鐵芯，以構成磁阻型直線電機；也可以是金屬液體，鋁製圓筒或者銅製圓銅，以構成感應型螺旋電機。
[0012]有益效果:本發明提供的螺旋推進行波磁場電機，通過控制電源頻率即可控制螺旋磁場的旋轉速度和推進速度，大大減化螺旋磁場裝置的結構和控制；採用橫向磁通結構，圓筒電機也可通過方便的軸向疊片有效降低鐵損；採用反相磁通技術，把勵磁元件和電樞元件安裝在同一側不但可以有效減少勵磁元件數量，還有助於保護勵磁元件；各繞組磁阻分布均勻，有利於各相繞組電參數平衡和最終控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的第一個實施例結構示意圖；
[0014]圖2是本發明的第二個實施例結構示意圖；
[0015]圖3是本發明的第三個實施例結構示意圖；
[0016]圖4是本發明的第四個實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0018]實施例1
[0019]如圖1所示為一種螺旋推進行波磁場電機，包括圓筒型鐵芯1、繞組2和勵磁元件3，在鐵芯I的側面，沿圓周方向均分布有平行於軸向的條形槽5，相鄰兩個條形槽5之間形成條形齒4，在每個條形齒4上纏繞有繞組2，繞組2嵌在條形槽5內，勵磁元件3貼在條形齒4的表面；在同一條條形齒4上,勵磁兀件3沿軸向排成一排,任意相鄰兩個勵磁兀件3的磁極分別為N極和S極，構成同一條條形齒4上繞組2的反向磁通組，相鄰N極和S極的中心距離為軸向極距；任意相鄰兩條條形齒4上，勵磁元件3的設置存在軸向偏移；沿圓周方向，任意相鄰兩條條形齒4上的勵磁元件3的軸向偏移量和偏移方向一致，按照軸向極距和繞組2相數的要求偏移，形成繞組的相位差。
[0020]如圖1所示，本例中的條形齒4設置在鐵芯I的內圓側面，共有18個條形齒4 ;採用集中式繞組，每個條形齒上均纏繞有繞組2 ;勵磁元件3採用永磁體，貼在條形齒4的齒面上；勵磁元件3在相鄰兩條條形齒4上的偏移量為軸向極距的三分之二，以使相鄰繞組2的電動勢相位差120°，構成三相繞組；當繞組2中通入對稱三相交流電時，在鐵芯I和勵磁元件3內側將形成螺旋推進的行波磁場。
[0021]實施例2
[0022]如圖2所示，在實施例1的基礎上，實施例2增加了一個圓筒型隔熱套6和一個導流筒7，隔熱套6為非鐵磁材料；隔熱套6設置在勵磁元件3內側，並且隔熱套6的外表面與勵磁元件3的表面相貼合；導流筒7設置在隔熱套6的內側，並且隔熱套6和導流筒7之間形成環形通道8 ;將金屬液體導入環形通道8內，並向繞組2中通入對稱三相交流電，環形通道8中的金屬液體在螺旋推進行波磁場作用下，感生電流，並隨之螺旋轉動，達到電磁攪拌的目的，通過改變三相交流電的頻率、電流、相序，可以分別控制電磁攪拌的速度和方向。
[0023]實施例3
[0024]如圖3所示，在實施例1的基礎上，實施例3增加了一個銅製圓筒9，銅製圓筒9設置在勵磁元件3內側，並且勵磁元件3與銅製圓筒9之間留有適當氣隙，當繞組2中通入對稱三相交流電，銅製圓筒9在螺旋推進行波磁場的作用下，受到螺旋推力作用；通過改變三相交流電的頻率、電流，相序，可以控制銅製圓筒9所受作用力的大小和方向。
[0025]實施例4
[0026]如圖4所示,在實施例1的基礎上，實施例4增加了一個動子鐵芯10,在動子鐵芯10的外表面設置有圓周方向的環形槽，並且所有環形槽沿軸向均勻間隔設置；沿軸向，相鄰兩個環形槽的中心間距等於兩個極距；動子鐵芯10設置在勵磁元件3內側，並且勵磁元件3與動子鐵芯10之間留有適當氣隙；當繞組2中通入對稱三相交流電，動子鐵芯10的磁阻只在軸向變化，因此在螺旋推進行波磁場中只受到軸向推力，改變通電頻率，可以控制推進速度，改變相序則可以改變推力方向，達到簡化控制的目的。同樣可以設計動子鐵芯10由環形矽鋼片沿軸向疊壓而成，以減少渦流損耗。
[0027]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:包括圓筒型鐵芯(I)、繞組(2)和勵磁元件(3)，在鐵芯(I)的側面，沿圓周方向均分布有平行於軸向的條形槽(5)，相鄰兩個條形槽(5)之間形成條形齒(4)，在每個條形齒(4)上纏繞有繞組(2)，繞組⑵嵌在條形槽(5)內，勵磁元件(3)貼在條形齒(4)的表面；在同一條條形齒(4)上，勵磁元件(3)沿軸向排成一排，任意相鄰兩個勵磁元件⑶的磁極分別為N極和S極，構成同一條條形齒(4)上繞組(2)的反向磁通組，相鄰N極和S極的中心距離為軸向極距；任意相鄰兩條條形齒(4)上，勵磁元件(3)的設置存在軸向偏移；沿圓周方向，任意相鄰兩條條形齒(4)上的勵磁元件⑶的軸向偏移量和偏移方向一致，按照軸向極距和繞組⑵相數的要求偏移，形成繞組的相位差。
2.根據權利要求1所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:所述鐵芯(I)由環形矽鋼片沿軸向疊壓而成。
3.根據權利要求1所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:所述條形槽(5)分布在鐵芯(I)的內圓側面或外圓側面。
4.根據權利要求1所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:所述勵磁元件(3)採用永磁體或繞組勵磁。
5.根據權利要求1所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:所述所有繞組(2)分成二相。
6.根據權利要5所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:所述勵磁元件(3)在相鄰兩條條形齒(4)上的偏移量為軸向極距的三分之二，以使相鄰繞組(2)的電動勢相位差120。。
7.根據權利要求1所述的螺旋推進行波磁場電機，其特徵在於:還包括動子，動子設置在具有條形齒(4)的一側，S卩:當條形齒(4)設置在鐵芯(I)的內側時，動子設置在鐵芯(I)的內側；當條形齒(4)設置在鐵芯(I)的外側時，動子設置在鐵芯(I)的外側。
【文檔編號】H02K41/06GK104167898SQ201410438997
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】餘海濤, 施振川 申請人:東南大學