[發明專利]一種動鐵式直線電機多盤式線圈切換裝置及方法

有效

• 申請號: 201410222778.7
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103956880A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張鳴;朱煜;陳安林;支凡;楊開明;成榮;劉召;蔡田;張利;秦慧超;趙彥坡;胡清平;田麗;葉偉楠;張金;尹文生;穆海華
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京華卓精科科技有限公司
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種動鐵式直線電機多盤式線圈切換裝置，所述動鐵式直線電機含有由線圈(7)組成的線圈陣列(9)和磁鋼組成的磁鋼陣列(8)，線圈陣列中的線圈分為n相，n為大于等于2的正整數，每相有m個線圈，m為大于等于2的正整數，其特征在于：所述多盤式線圈切換裝置包含布置在同一根轉軸(5)上的n個圓盤組(11)，每個圓盤組實現一相線圈的切換，每相圓盤組含有一個線圈圓盤(3)和一個驅動器圓盤(1)；每相線圈圓盤上布置有該相的線圈電極(4)，該相的線圈電極的數量等于線圈陣列中該相線圈數量的2倍，相鄰的兩個線圈電極的中心線的夾角均為相鄰兩個線圈電極之間保持絕緣；每相驅動器圓盤上布置有該相的驅動器電極(2)，該相的驅動器電極的數量等于該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數量的2倍，兩個相鄰驅動器電極的中心線的夾角均為α，并且兩者保持絕緣；每相圓盤組中的驅動器圓盤和線圈圓盤軸向的相對位置固定,并隨著磁鋼陣列的運動繞著轉軸相對轉動,驅動器圓盤圓周上的驅動器電極和線圈圓盤圓周上的線圈電極相接觸并在圓周方向相對滑動；相鄰兩相圓盤組之間軸向安裝距離相同或不同，相鄰兩相圓盤組中的線圈圓盤在圓周方向依次相差一個角度安裝，各相線圈圓盤在轉動過程中相對位置保持不變；相鄰兩相圓盤組中的驅動器圓盤在圓周方向對齊安裝，各相驅動器圓盤在轉動過程中相對位置保持不變；每一相驅動器圓盤圓周上關于圓心相對稱的兩個驅動器電極通過導線(10)分別與對應的該相驅動器(6)的兩端相連，每一相驅動器的數量和該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數量相等，每一相線圈圓盤圓周上關于圓心相對稱的兩個線圈電極通過導線分別與線圈陣列中對應的該相線圈(7)的兩端相連。

2.一種動鐵式直線電機多盤式線圈切換裝置，所述動鐵式直線電機含有由線圈(7)組成的線圈陣列(9)和磁鋼組成的磁鋼陣列(8)，線圈陣列中的線圈分為n相，n為大于等于2的正整數，每相有m個線圈，m為大于等于2的正整數，其特征在于：所述多盤式線圈切換裝置包含布置在同一根轉軸(5)上的n個圓盤組(11)，每個圓盤組實現一相線圈的切換，每相圓盤組含有一個線圈圓盤(3)和一個驅動器圓盤(1)；每相線圈圓盤上布置有該相的線圈電極(4)，該相的線圈電極的數量等于線圈陣列中該相線圈數量的2倍，相鄰的兩個線圈電極的中心線的夾角均為相鄰兩個線圈電極之間保持絕緣；每相驅動器圓盤上布置有該相的驅動器電極(2)，該相的驅動器電極的數量等于該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數量的2倍，兩個相鄰驅動器電極的中心線的夾角均為α，并且兩者保持絕緣；每相圓盤組中的驅動器圓盤和線圈圓盤軸向的相對位置固定,并隨著磁鋼陣列的運動繞著轉軸相對轉動,驅動器圓盤圓周上的驅動器電極和線圈圓盤圓周上的線圈電極相接觸并在圓周方向相對滑動；相鄰兩相圓盤組之間軸向安裝距離相同或不同，相鄰兩相圓盤組中的驅動器圓盤在圓周方向依次相差一個角度安裝，各相驅動器圓盤在轉動過程中相對位置保持不變；相鄰兩相圓盤組中的線圈圓盤在圓周方向對齊安裝，各相線圈圓盤在轉動過程中相對位置保持不變；每一相驅動器圓盤圓周上關于圓心相對稱的兩個驅動器電極通過導線(10)分別與對應的該相驅動器(6)的兩端相連，每一相驅動器的數量和該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數量相等，每一相線圈圓盤圓周上關于圓心相對稱的兩個線圈電極通過導線分別與線圈陣列中對應的該相線圈(7)的兩端相連。

3.采用如權利要求1或2所述裝置的一種動鐵式直線電機多盤式線圈切換方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)每一相的驅動器電極和該相的線圈電極分別接觸導通，這些驅動器電極所連接的驅動器分別向這些線圈電極所連接的線圈供電；

2)在磁鋼陣列運動L距離的過程中，根據動鐵式直線電機磁鋼陣列反饋的速度信號v，線圈圓盤和驅動器圓盤以角速度相對轉動角度，此時某一相驅動器中的電流正好為零，這一相中的每對驅動器電極分別與原來的線圈電極分離并與相鄰的一對線圈電極接觸，其余相的驅動器電極仍然和原來的線圈電極接觸導通，所對應的驅動器仍然向原來的線圈供電，這個過程即完成了這一相的驅動器所供電的線圈的切換；

3)重復步驟1)和2)，依次實現線圈陣列中不同相中的線圈的切換。