[發(fā)明專利]準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410172462.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103904857B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇寶泉;尹相睿;謝逸軒;陳宇聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 張利明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，屬于直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的平板形三相直線永磁同步電機(jī)的電樞鐵心齒距τ_t與永磁體的極距τ_p之間滿足關(guān)系3τ_t＝τ_p，每個(gè)槽中嵌放一個(gè)線圈邊，線圈節(jié)距與極距相等，這種繞組結(jié)構(gòu)稱為整數(shù)槽單層繞組。該電機(jī)的繞組如圖9所示，其A相繞組的線圈邊在第一個(gè)槽和第四個(gè)槽內(nèi)嵌放，同時(shí)跨過第二個(gè)槽和第三個(gè)槽，C相繞組的線圈邊是在第二個(gè)槽和第五個(gè)槽內(nèi)嵌放，同時(shí)跨過第三個(gè)槽和第四個(gè)槽，以此類推。這種類型繞組存在的主要問題在于：各相繞組線圈露在鐵心齒外的端部比較長(zhǎng)，并且各相繞組線圈端部相互交叉，這樣不但浪費(fèi)線圈、增加銅耗，還使各相繞組間的絕緣工藝變得復(fù)雜，增加了制造成本。同時(shí)，由于繞組為單層整距繞組，繞組的磁動(dòng)勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)諧波成分大，電機(jī)的推力波動(dòng)大、效率低，而且由于繞組的端部長(zhǎng)，動(dòng)子的橫向支撐跨度大，增大了動(dòng)子支撐難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有平板形三相直線永磁同步電機(jī)由于各相繞組線圈端部相互交叉，造成銅耗增加，制造成本高，并且電機(jī)的推力波動(dòng)大的問題，提供了一種準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)。

本發(fā)明所述第一種結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，次級(jí)為單邊、雙邊、三邊或四邊結(jié)構(gòu)，初級(jí)和次級(jí)的相對(duì)表面之間形成氣隙；初級(jí)包括初級(jí)鐵心和初級(jí)繞組，初級(jí)鐵心沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的橫截面為矩形，初級(jí)鐵心的氣隙側(cè)表面為光滑平面；

初級(jí)繞組為m相繞組，m為電機(jī)的相數(shù)；初級(jí)鐵心的每一個(gè)極距范圍內(nèi)，m個(gè)繞組線圈沿其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向依次緊密排列，每個(gè)繞組線圈呈矩形，環(huán)繞在初級(jí)鐵心的外表面，每個(gè)繞組線圈沿其環(huán)繞方向的橫截面為平行四邊形，在初級(jí)鐵心的氣隙側(cè)形成準(zhǔn)正弦結(jié)構(gòu)；初級(jí)鐵心的每一個(gè)極距范圍內(nèi)的m個(gè)繞組線圈的排列方式相同，初級(jí)鐵心上所有繞組線圈連結(jié)形成m相繞組。

次級(jí)為雙邊、三邊或四邊結(jié)構(gòu)，初級(jí)還包括兩個(gè)輔助初級(jí)鐵心，兩個(gè)輔助初級(jí)鐵心鏡像對(duì)稱設(shè)置于初級(jí)鐵心的兩側(cè)，與初級(jí)鐵心并行放置，次級(jí)的兩個(gè)對(duì)稱的次級(jí)邊分別位于初級(jí)鐵心與相應(yīng)的輔助初級(jí)鐵心之間，初級(jí)鐵心與次級(jí)之間及輔助初級(jí)鐵心與次級(jí)之間分別形成氣隙，輔助初級(jí)鐵心沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的橫截面為矩形。

次級(jí)為雙邊、三邊或四邊結(jié)構(gòu)，所述真線電機(jī)還包括兩個(gè)輔助初級(jí)，兩個(gè)輔助初級(jí)鏡像對(duì)稱設(shè)置于初級(jí)鐵心的兩側(cè)，與初級(jí)鐵心并行放置，次級(jí)的兩個(gè)對(duì)稱的次級(jí)邊分別位于初級(jí)鐵心和相應(yīng)的輔助初級(jí)之間，初級(jí)鐵心與次級(jí)及次級(jí)與輔助初級(jí)之間分別形成氣隙；輔助初級(jí)包括輔助初級(jí)鐵心和輔助初級(jí)繞組，輔助初級(jí)鐵心和輔助初級(jí)繞組沿其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的橫截面均為矩形，輔助初級(jí)鐵心上輔助初級(jí)繞組的設(shè)置方式與初級(jí)鐵心上初級(jí)繞組的設(shè)置方式相同，位于輔助初級(jí)鐵心氣隙側(cè)的輔助初級(jí)繞組與相應(yīng)的初級(jí)鐵心氣隙側(cè)的初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)呈鏡像對(duì)稱。

第二種結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，它包括初級(jí)和次級(jí)，初級(jí)和次級(jí)均為圓筒形，初級(jí)和次級(jí)的相對(duì)表面之間形成氣隙；初級(jí)包括初級(jí)鐵心和初級(jí)繞組，初級(jí)鐵心的氣隙側(cè)表面為光滑表面；

初級(jí)繞組為m相繞組，m為電機(jī)的相數(shù)；初級(jí)鐵心氣隙側(cè)表面的每一個(gè)極距范圍內(nèi)，m個(gè)繞組線圈沿其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向依次緊密排列，每個(gè)繞組線圈呈環(huán)形，環(huán)繞在初級(jí)鐵心的氣隙側(cè)表面，每個(gè)繞組線圈沿其環(huán)繞方向的橫截面為平行四邊形，在初級(jí)鐵心的氣隙側(cè)形成準(zhǔn)正弦結(jié)構(gòu)；初級(jí)鐵心的每一個(gè)極距范圍內(nèi)的m個(gè)繞組線圈的排列方式相同，初級(jí)鐵心上所有繞組線圈連結(jié)形成m相繞組。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所述直線電機(jī)的初級(jí)鐵心采用無槽結(jié)構(gòu)，通過采用環(huán)形繞組形成準(zhǔn)正弦繞組，實(shí)現(xiàn)了繞組磁動(dòng)勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)的正弦化，它降低了磁動(dòng)勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)諧波，并且減小了繞組端部長(zhǎng)度與損耗，提高了電機(jī)效率與過載能力，減小了推力波動(dòng)，降低了電機(jī)振動(dòng)與噪聲，同時(shí)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、絕緣容易、制造成本低、可靠性高，適合用于高速、高加速度、大輸出推力等場(chǎng)合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式一所述準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，當(dāng)次級(jí)為三邊結(jié)構(gòu)，電機(jī)為三相電機(jī)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中繞組線圈的標(biāo)示為三相繞組線圈的排布方式；

圖2是圖1的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式二所述準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，當(dāng)次級(jí)為三邊結(jié)構(gòu)，電機(jī)為三相電機(jī)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中繞組線圈的標(biāo)示為三相繞組線圈的排布方式；

圖4是圖3的側(cè)視圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式一所述準(zhǔn)正弦繞組直線電機(jī)，當(dāng)次級(jí)為三邊結(jié)構(gòu)，電機(jī)為六相電機(jī)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中繞組線圈的標(biāo)示為六相繞組線圈的排布方式；