[發明專利]一種長定子空芯繞組雙邊雙饋直線電機結構

有效

• 申請號: 202110232295.5
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112600383B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 王瀅;劉學龍;劉方麟;劉世杰;陳紹宗;張昆侖
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H02K1/26;H02K3/28;H02K3/12
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種長定子空芯繞組雙邊雙饋直線電機結構，包括中間長定子空芯繞組、若干個U形連接件和位于兩側的第一動子和第二動子；第一動子和第二動子分別緊固在若干個U形連接件內側，第一動子和第二動子結構對稱，位置平行，且第一動子和第二動子均包括動子鐵芯和疊繞在動子鐵芯上的三相動子繞組；中間長定子空芯繞組與兩側的第一動子的距離為第一間隙，與第二動子的距離為第二間隙，第一間隙與第二間隙寬度相等，且中間長定子空芯繞組采用疊繞方式并通過非導電導磁材料固定于地面。本發明采用雙邊動子結構，動子側所受法向力方向相反而抵消；且采用雙饋控制方案，電機可同步或異步運行，速度可調節范圍大。

技術領域

本發明屬于直線電機的技術領域，具體涉及一種長定子空芯繞組雙邊雙饋直線電機結構。

背景技術

隨著科學技術的進步，直線驅動技術在交通運輸業、精密制造等領域應用日益廣泛。在傳統的數控機床系統中，往往采用“旋轉伺服電機+傳動機構”方式實現直線運輸。由于直線運輸需要齒輪、皮帶、聯軸器、離合器等中間傳功機構參與，致使整個機床系統不容易實現全閉環的穩定控制。除此之外傳動機構容易損壞、機械噪聲大、效率低等因素促使直線電機驅動逐漸替代“旋轉伺服電機+傳動機構”方式成為主力。

一般認為，直線電機是將旋轉電機剖分延展開來而得，廣泛應用于直線伺服傳動、磁浮交通等領域。雙饋直線電機因其定動子都通入幅值、頻率和相位均可調的三相交流電而具有優良的調速性能，愈來愈受到人們的重視。普通雙饋直線電機是由直線感應電機變化而來，將直線感應電機的次級感應板替換成與初級一致的鐵芯和繞組，兩側通入不同頻率三相交流電，基于磁場調制原理產生牽引力。然而，普通雙饋直線電機在實際運行過程中產生的法向力是牽引力的幾十上百倍，致使普通雙饋直線電機在一些直線伺服傳動應用場景下帶來應用難度；針對要求法向力較小并且能夠提供足夠牽引力的直線電機應用場合，一般采用雙邊直線感應電機或者雙邊永磁同步電機。雙邊直線感應電機是將兩個單邊直線感應電機背靠背結合產生，兩側為初級鐵芯和通入三相交流電的繞組，中間為次級感應板。兩側初級聯結形成“U”型結構，兩側通入三相交流電的繞組在感應板兩側產生行波磁場與感應板相互作用形成牽引力，兩側初級法向力大小相同方向相反而相互抵消。但是雙邊直線感應電機并不適用于長距離直線運輸，因為動子不管是兩側初級亦或是次級感應板，都需要耗費大量鐵芯或者感應板的鋪設，工程造價偏高不利于實際應用。除此之外，雙邊直線感應電機調速性能較差。雙邊永磁同步電機具有良好的調速性能，其結構上將永磁鐵交替排列作為次級，次級永磁體產生的磁場與初級產生的行波磁場相互作用實現同步運行。然而，次級需要大量稀土材料制成的永磁體在實際工程應用中造價偏高且安裝維護難度大。

綜上所述，針對需要遠距離鋪設、法向力小、調速靈活的應用場合，普通雙饋直線電機、雙邊直線感應電機和雙邊永磁同步電機均不能完全滿足要求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述不足，提供一種長定子空芯繞組雙邊雙饋直線電機結構，以解決或改善上述的問題。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種長定子空芯繞組雙邊雙饋直線電機結構，其包括中間長定子空芯繞組、若干個U形連接件和位于兩側的第一動子和第二動子；第一動子和第二動子分別緊固在若干個U形連接件內側，第一動子和第二動子結構對稱，位置平行，且第一動子和第二動子均包括動子鐵芯和疊繞在動子鐵芯上的三相動子繞組；中間長定子空芯繞組與兩側的第一動子的距離為第一間隙，與第二動子的距離為第二間隙，第一間隙與第二間隙寬度相等，且中間長定子空芯繞組采用疊繞方式并通過非導電導磁材料固定于地面。

進一步地，中間長定子空芯繞組包括三相交流繞組和用以繞組定型的非導電導磁材料。

進一步地，中間長定子空芯繞組分別由A、B、C三相交流繞組構成，三相交流繞組的相序為A+、B-、C+ 、A-、B+、C-，中間長定子空芯繞組由非導電導磁材料澆筑成型后固定于地面上。

進一步地，第一動子和第二動子的位置平行，齒槽正對。