一種大氣隙諧振式直線感應電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大氣隙諧振式直線感應電機，利用初級繞組和次級繞組的諧振耦合，實現次級感應電流的最大化。其系統組成為：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，通入三相對稱高頻交流電，在氣隙處產生行波磁場。次級繞組(4)結構與初級繞組(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，使其與初級處于磁耦合諧振狀態，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。本實用新型應用于直線電機等方面，由于諧振耦合產生的大電流，使得電機具有大推力、大氣隙、高效率等優點。
【專利說明】
_種大氣隙諧振式直線感應電機
技術領域
[0001]本實用新型提出一種大氣隙諧振式直線感應電機，主要應用于高速或者超高速直線加速領域。
【背景技術】
[0002]直線感應電機可以看成是由旋轉感應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，在氣隙處產生行波磁場，次級導體切割行波磁場，感應出電動勢并產生電流，電流與氣隙磁場相互作用產生電磁推力，次級導體在推力作用下順著行波磁場的方向作直線運動，直線感應電機具有結構簡單、控制方便的優點。然而，直線感應電機的電磁氣隙(2?1mm)約為傳統旋轉電機的十倍，使得直線感應電機的效率不高，應用受到限制。
[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的一種，為實現較高傳輸效率，在非接觸式傳能裝置的發射端和接收端分別接入補償電容，使其工作在諧振狀態，從而使得發射線圈與接收線圈發生強磁耦合諧振，實現能量遠距離、高效率的從發射線圈傳輸到接收線圈，其獨有的優勢使得非接觸式能量傳輸技術具有巨大的應用潛力。
[0004]綜上所述，如果能夠將磁耦合諧振式非接觸傳能技術應用于直線感應電機上，在直線電機的初級繞組和次級繞組上都接入補償電容，設計一種高效率、大氣隙的諧振式直線感應電機，則無疑大大拓寬了直線電機的應用范圍，同時也將開創非接觸式傳能應用的新領域。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型旨在提供一種大氣隙諧振式直線感應電機，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體上產生大電流，使得次級導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]本實用新型解決其技術問題采用的方案如下:
[0007]—種大氣隙諧振式直線感應電機，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，通入三相對稱高頻交流電，次級繞組4結構與初級繞組2—致，采用星形或者三角形接法，與次級補償電容5串聯。
[0008]這樣，將磁耦合諧振原理應用于直線感應電機，其具體構造為:
[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采用高磁導率、低電導率的材料，每相繞組都與初級補償電容3串聯，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的結構、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，諧振頻率和初級繞組2部分的諧振頻率相等，從而實現初級繞組2和次級繞組4的耦合諧振，得到最大的次級感應電流。
[0011 ]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0012]1、將磁耦合諧振原理應用于直線感應電機，大大增加了直線電機的工作氣隙，擴大了其應用范圍；
[0013 ] 2、次級導體感應電流更大，使得直線感應電機的推力更大，效率更高；
[0014]3、磁耦合諧振式直線感應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水平的發展。
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的描述。
【附圖說明】
[0016]圖1為諧振式直線感應電機的示意圖。
[0017]圖2為諧振式直線感應電機初級線圈結構圖。
[0018]圖3為諧振式直線感應電機等效電路圖。
【具體實施方式】
[0019]以下描述的是結合附圖對本實用新型的詳細說明，而不應該理解為對本實用新型的
[0020]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電機為例。
[0021 ]由附圖.1示出，本實用新型的【具體實施方式】是:
[0022]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，使其工作在諧振狀態，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下的集膚效應。次級繞組4的結構、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，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在較大氣隙下實現強磁耦合諧振，直線電機的次級繞組4感應出大電流，與行波磁場相互作用，產生更大的電磁推力。
[0023]附圖2給出了大氣隙諧振式直線感應電機初級線圈結構圖。初級鐵芯I采用高磁導率、低電導率的材料，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，通入三相對稱高頻交流電后，在氣隙處產生行波磁場，初級繞組2工作于諧振狀態，與次級繞組4發生共振，實現能量傳輸最大化，進而得到最大次級感應電流。
[0024]附圖3給出了諧振式直線感應電機的等效電路圖。初級繞組2與初級補償電容3串聯，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，初級繞組2和次級繞組4都采用星形接法，工作在諧振狀態并且諧振頻率相同，它們之間通過耦合系數K耦合，從而在次級繞組4上感應出大電流。
【主權項】
1.一種大氣隙諧振式直線感應電機，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，通入三相對稱高頻交流電，次級繞組(4)結構與初級繞組(2)—致，采用星形或者三角形接法，與次級補償電容(5)串聯。2.根據權利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應電機，其特征在于，初級繞組(2)和次級繞組(4)的每一相都串聯有補償電容。3.根據權利要求1或2所述的大氣隙諧振式直線感應電機，其特征在于，初級繞組(2)和次級繞組(4)的諧振頻率相同。4.根據權利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應電機，其特征在于，繞組線圈均采用集膚效應小的利茲線。5.根據權利要求1所述的大氣隙諧振式直線感應電機，其特征在于，可以通過調節初級補償電容(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。
【文檔編號】H02J50/12GK205544628SQ201620164831
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】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