[發明專利]一種能夠減少力矩波動的多定子弧形直線電機

無效

• 申請號: 201110402491.9
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102522865A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 常九健;馬文禮;黃金龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/27;H02K3/28;H02K1/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;成金玉

技術領域

本發明屬于電機設計領域，涉及一種能夠減少力矩波動的多定子弧形直線電機。

背景技術

對于現有的跟蹤設備，目前采用的主要是力矩電機直接驅動的方式。該種傳動方式由于沒有中間的傳動環節，可以獲得較高的傳動剛度，同時可以減小傳動誤差。但是對于將要研制的新一代大型跟蹤設備(10m以上級)，傳統的旋轉電機已經不能滿足其應用需求，這種傳動方式就存在著不可規避的缺點，主要是由于設備的尺寸大，轉動慣量大，需要的電機的尺寸和輸出力矩也相應地增加。因此目前對于這種大型設備提出了弧形直線電機，與普通的旋轉電機相比，該種這種弧形直線電機存在一些結構上的缺點，主要包括：(1)由于電機的定子鐵心長度為有限長，當電機運行的時候就會在電機的端部形成磁場畸變，這樣的磁場畸變磁場就會在定子與動子之間產生以電機極距為周期的力矩波動，該種效應為邊端效應。(2)由于旋轉電機的定子鐵心是閉合的，三相繞組為旋轉對稱的，這樣三相繞組之間的互感是相等的，與旋轉電機不同的是，該種電機由于定子鐵心長度是有限長的，三相繞組在空間不是對稱的，這樣就使三相繞組之間的互感大小不相等。這樣即使給電機施加三相對稱的電壓，在電機的繞組中也不能形成三相對稱的電流，從而致使繞組中有高次電流諧波的存在，從而使電機產生較大的力矩波動，尤其在電機低速運行的時候會造成較大的力矩波動，影響電機的跟蹤性能，難以滿足大型低速旋轉設備的應用需要。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種能夠減少力矩波動的多定子弧形直線電機，可以有效減小弧形直線電機由于邊端力和三相繞組不對稱造成的力矩波動，以實現電機低速、平穩、高精度運行，滿足大型低速旋轉設備的應用需要。

本發明的技術解決方案：一種能夠減少力矩波動的多定子弧形直線電機，所述弧形直線電機為三相交流永磁同步弧形直線電機，由三塊結構相同的定子A、B、C和一個轉子裝配而成；所述轉子由轉子磁軛和粘貼在轉子磁軛上的永磁體組成；所述三塊定子A、B、C在空間按相距120度的機械角度排列；每塊定子A或B或C由含鐵心的三相定子繞組A1、B1、C1或A2、B2、C2或A3、B3、C3構成，所述三塊定子中的三相定子繞組A1、B1、C1，A2、B2、C2，A3、B3、C3采用錯相位連接構成三相整體繞組U、V、W，即三相定子繞組A1、B2、C3相連接構成U相整體繞組，三相定子繞組B1、C2、A3相連接構成V相整體繞組，三相定子繞組C1、A2、B3相連接構成W相整體繞組，且構成的三相整體繞組U、V、W的電阻、電感、互感大小相等，所述三相整體繞組U、V、W采用Y型連接。

所述每塊定子A或B或C為11極10槽，所述每塊定子A或B或C中的三相定子繞組采用跨相鄰槽的方式纏繞，從一端至另一端，即三相定子繞組中的線圈分別按A1a1a1A1A1a1B1b1b1B1B1b1C1c1c1C1C1c1

或A2a2a2A2A2a2B2b2b2B2B2b2C2c2c2C2C2c2

或A3a3a3A3A3a3B3b3b3B3B3b3C3c3c3C3C3c3的方式纏繞，其中A1或A2或A3表示A1或A2或A3相繞組中的線圈繞進，a1或a2或a3表示A1或A2或A3相繞組中的線圈繞出，B1或B2或B3表示B1或B2或B3相繞組中的線圈繞進，b1或b2或b3表示B1或B2或B3相繞組中的線圈繞出，C1或C2或C3表示C1或C2或C3相繞組中的線圈繞進，c1或c2或c3表示C1或C2或C3相繞組中的線圈繞出。

所述三塊定子A或B或C中的三相定子繞組中的相鄰線圈節距為5°，即160°電角度，每塊定子的每相繞組由相鄰的三個線圈串聯而成。

所述每塊定子A或B或C分別通過4個φ9的通孔固定在安裝設備的靜止部位上，轉子通過8個φ11的定位孔固定在安裝設備的轉動部位上。

所述轉子與定子最小氣隙為1.2mm，誤差為±0.01mm，整個裝置的有效厚度為30mm。

所述轉子D的外半徑198.8mm，內半徑178mm，轉子磁軛采用導磁性良好的45號鋼；永磁體的外形采用弧形設計，永磁體的最高高度為8mm，最低高度為6.8mm，永磁體材料為釹鐵硼，永磁體剩磁達到0.96T，矯頑力達到690KA/m。

所述每塊定子由100塊厚度為0.5mm的矽鋼片壓制而成，定子外半徑240mm，內半徑200mm，中心角為54°，外弧長為226.2mm。

所述轉子磁軛上粘接有32對永磁體。

本發明與現有技術相比的優點在于：