[發明專利]低速高推力密度雙層分數槽繞組圓筒型直線電機

有效

• 申請號: 201810553633.3
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108683319B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 周封;楊岳;郝婷;李偉力;王福佳;劉小可;王支業;王業彬;王瀑權
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學;徐州大元電機有限公司;周封
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H02K3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種低速高推力密度雙層分數槽繞組圓筒型直線電機，屬于直線電機技術領域。包括電機初級、電機次級、初級鐵芯、氣隙、初級線槽、初級半線槽、初級齒、初級邊端齒、初級軛、餅式繞組、永磁體、導磁環等。采用雙層分數槽繞組結構，降低電機極距，有效提高工作頻率，從而提高電機效率，且使電機具有一定的調速范圍。將邊端槽寬度設為正常初級槽的一半、初級邊端齒的厚度比初級齒小，同時電機初級的有效長度等于(n+1/2)×τ，對電機推力波動產生明顯的抑制效果，降低電機的定位力，使電機運行更加穩定可靠。具有結構簡單、成本較低、效率極高、較大調速范圍、推力密度大、運行穩定可靠等優點，十分適用于低速、大推力場合。

技術領域

本發明涉及一種圓筒型直線電機，特別是一種低速高推力密度雙層分數槽繞組圓筒型直線電機。屬于直線電機技術領域。

背景技術

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能而不需通過中間任何轉換裝置的電機，與旋轉電機傳動方式相比較，可以省去中間轉換機構，減少設備占用空間，提高系統效率。作為直線電機的一種結構形式，圓筒型直線電機更具優越性：高運行效率、高功率及力密度、良好的伺服性能、封閉的結構。但對于低速、高推力密度的場合，圓筒型直線電機需要較低的同步速度，單繞組永磁電機極距一般較大，故工作頻率過低，進而使電機的效率低下。

因此對于低速、高推力密度的場合，采用雙層分數槽繞組技術，在一定同步速度的條件下，降低極距可以有效提高頻率，從而提高電機效率，增加電機推力密度，同時還能抑制直線電機的推力波動，且使電機具有一定的調速范圍。所以將雙繞組分數槽繞組技術應用于圓筒型永磁直線電機的設計中，并設計合適的極槽配合方式對圓筒型直線電機穩態性能優化具有重大意義。

目前，該領域針對低速高推力密度直線電機有一些相關的研究和技術，如中國專利“低速高推力密度直線電機”（申請號：201110443116.9），提出了“一種新型磁場調制式永磁直驅直線電機，通過電機中定子齒的磁場調磁作用，實現無接觸變速傳動，同時定子上增加了永磁體，提高了氣隙磁密，減少了漏磁”。但該電機采用單繞組結構，故其極距較大，調速范圍較小；當電機工作在低速場合時，工作頻率過低，進而使電機的效率低下，不能滿足低速、推力密度高的要求。又如中國專利“一種大推力永磁直驅式直線電機”申請號（201110028079.5），該發明“利用電機特殊的結構，調制電機的氣隙磁阻分布，電機運行時，電機初級內永磁磁通的運動速度成倍于電機次級的運動速度，實現升速的效果”，適用于低速直驅應用場合，該直驅式電機包括平板式、雙邊平板式和圓筒式結構。但該電機繞組為集中或分布式繞組，分布式繞組無法在圓筒式結構中應用，對于圓筒型電機難以按照其預想適用于低速直驅應用場合。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種低速高推力密度雙層分數槽繞組圓筒型直線電機，解決了現有圓筒型永磁直線電機在低速、高推力密度的場合下，效率低、調速范圍小、推力密度小的問題。同時抑制直線電機的推力波動，且使電機具有一定的調速范圍。具有結構簡單、成本較低、效率較高、較大的調速范圍、推力密度大等優點，十分適用于低速、大推力場合。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述的低速高推力密度雙層繞組的圓筒型直線電機，包括電機初級（1）、電機次級（2）。

電機初級（1）包括初級線槽（101）、初級半線槽（102）、初級齒（103）、初級邊端齒（104）、初級軛（105）和餅式繞組（106）。電機初級（1）兩端的槽為初級半線槽（102），其余槽為初級線槽（101）。兩端的初級半線槽（102）內部各放置一組餅式繞組（106）；初級線槽（101）內部并排放置兩組獨立的餅式繞組（106）；相鄰兩個初級線槽（101）由初級齒（102）隔開，電機初級（1）兩個端部的初級半線槽（102）的外側為初級邊端齒（104）；初級線槽（101）、初級半線槽（102）、初級齒（103）、初級邊端齒（104）和初級軛（105）共同構成初級鐵芯（3）。