CN105071574A - 一种高速多相电励磁同步直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于直线电机领域，具体涉及一种高速多相电励磁同步直线电机。本发明的直线电机，机架底部固定设置底部滑座，底部滑座上设置滑槽；机架顶部设置支撑面板，动子本体底部两端设置底部滑动块，动子本体顶部设置肩部滑动块；动子线圈端头与动子电刷连接；底部滑座两侧设置供电导轨，动子电刷与供电导轨滑动连接；机架上固定设置电机定子；动子本体顶面设置牵引钩。本发明的直线电机，动子采用供电导轨供电励磁，动子线圈采用空心的无铁心线圈，动子本体采用工程塑料制成，使整个电机动子部分质量较小，方便控制。定子采用双边结构，运行更加平稳。电机采用线圈励磁，只需调整励磁电压和电流就中以方便调节电机运行状态，控制更加方便灵活。

Description

一种高速多相电励磁同步直线电机

技术领域

本发明属于直线电机领域，具体涉及一种高速多相电励磁同步直线电机。

背景技术

直线运动是生产实践中常需要的运动，常用的旋转电机需要经过运动转换才能得到直线运动。直线电机是可以直接得到直线运动的电机，与常用的旋转电机通过运动转换得到直线运动相比，直线电机直接驱动，更容易获得更高的速度，由于没有传动系统，损耗更小，控制更为精确。

目前常用的直线电机，尤其是大推力使用场合，常采用三相永磁同步直线电机。这种直线电机长定子采用三相交流绕组，动子采用永磁体，控制上采用与旋转永磁同步电机类似的控制方法。当需要大功率时，三相定子电流大小会受到变流器功率器件容量限制，动子磁场也会受到永磁体磁场强度限制。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种高速多相电励磁同步直线电机。本发明的高速多相电励磁同步直线电机，可以用到需要大功率直线推进的场合。

本发明是这样实现的，

一种高速多相电励磁同步直线电机，包括机架，机架底部固定设置底部滑座，底部滑座上设置滑槽；

机架顶部设置第一支撑面板和第二支撑面板，第一支撑面上设置第一支撑斜面，第二支撑面上设置第二支撑斜面；机架及安装在机架上的定子可以根据动子运动距离的需要进行重复多段拼接。

动子本体底部两端设置底部滑动块，底部滑动块上设置有与底部滑座上的滑槽相配合的滑动面，动子本体顶部设置肩部滑动块，肩部滑动块上设置有与第一支撑斜面和第二支撑斜面配合的倒角面；动子线圈固定设置于动子本体上的动子线圈槽机，动子线圈端头分别与动子本体底部两侧设置的动子电刷连接；

底部滑座两侧设置供电导轨，供电导轨通过绝缘支撑架固定在底部滑座两侧，动子电刷与供电导轨滑动连接；

机架上固定设置电机定子，定子线圈嵌放到定子铁心上，定子线圈的端头分别与定子相绕组端子相连接；

动子本体顶面设置牵引钩。

进一步地，为了检测电子动子的运动位置，获得反馈，机架上还设置检测臂，检测臂端部设置检测件，动子本体上设置与检测件相配合的检测参照块。

进一步地，为了减少电机动子的惯量，动子本体材料为工程塑料，动子线圈为无铁心的空心线圈。

进一步地，为了提高电机驱动能力，动子线圈设置两组或两组以上，沿底部滑座方向相邻的两组动子线圈极性相反，底部滑座方向是指沿直线电机动子运动方向，相邻动子线圈的间距相同；定子线圈设置三相或三相以上，相邻定子线圈间距与相邻动子线圈间距相同。

进一步地，动子线圈设置数量为偶数组。动子线圈沿底部滑座方向相邻的两组动子线圈极性相反，使得到的动子线圈的奇数圈极性相同，偶数圈极性也相同，奇数圈与偶数圈极性相反。

进一步地，定子线圈设置为十二相。

进一步地，为了提高电机驱动能力，电机定子设置两件，分别位于电机动子两侧。

进一步地，为了增强电机动子运动稳定性，底部滑座上设置的滑槽为V型槽。

本发明的高速多相电励磁同步直线电机，动子采用供电导轨供电励磁，动子线圈采用空心的无铁心线圈，动子本体采用工程塑料制成，使整个电机动子部分质量较小，相应的惯性也小，方便控制。

定子采用双边结构，使电机动子在与运动方向垂直的方向上受力几乎可以不用考虑，整个电机动子运行更加平稳。

整个电机动子和定子都采用线圈励磁，只需调整励磁电压和电流就中以方便调节电机运行状态，控制更加方便灵活。

电机定子中采用多相线圈的组成方式，可以采用多相电源供电，降低了单相电源功率需求。同时提高了缺相故障情况下的容错能力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为单边单段定子结构示意图。

图4为电机动子结构示意图。

图5为图1的A部放大图。

图6为图2的B部放大图。

图7为定子线圈接线示意图。

图8为图7的C部放大图。

附图中：1-动子本体，101-肩部滑动块，102-动子线圈槽，103-底部滑动块，104动子电刷，105-底部滑座，106-绝缘支撑架，107-供电导轨，108-检测臂，109-检测件，110-牵引钩，111-动子线圈，112-检测参照块，2-第一支撑面板，3-机架，4-电机定子，5-第二支撑面板，401-定子铁心，402-定子相绕组端子，403-定子线圈，201-第一支撑斜面，501-第二支撑斜面。

具体实施方式

结合图1到图8，

一种高速多相电励磁同步直线电机，包括机架3，机架3底部固定设置底部滑座105，底部滑座105上设置滑槽；

机架3顶部设置第一支撑面板2和第二支撑面板5，第一支撑面上设置第一支撑斜面201，第二支撑面上设置第二支撑斜面501；

动子本体1底部两端设置底部滑动块103，底部滑动块103上设置有与底部滑座105上的滑槽相配合的滑动面，动子本体1顶部设置肩部滑动块101，肩部滑动块101上设置有与第一支撑斜面201和第二支撑斜面501配合的倒角面；动子线圈111固定设置于动子本体1上的动子线圈111槽102机，动子线圈111端头分别与动子本体1底部两侧设置的动子电刷104连接；

底部滑座105两侧设置供电导轨107，供电导轨107通过绝缘支撑架106固定在底部滑座105两侧，动子电刷104与供电导轨107滑动连接；

机架3上固定设置电机定子4，定子线圈403嵌放到定子铁心401中，定子线圈403的端头分别与定子相绕组端子402相连接；

动子本体1顶面设置牵引钩110。

进一步地，为了检测电子动子的运动位置，获得反馈，机架3上还设置检测臂108，检测臂108端部设置检测件109，动子本体1上设置与检测件109相配合的检测参照块112。具体地，检测件109可以采用反射型光电传感器，而相对应的检测参照块112则采用反光区域和不反光区域相间的方式，使反射型光电传感器通过检测光线的有无，从而检测出反光区域和非反光区域。通过检测可以得到电子动子的位置以及动子的运行速度。

进一步地，为了减少电机动子的惯量，动子本体1材料为工程塑料，动子线圈111为无铁心的空心线圈。

进一步地，为了提高电机驱动能力，动子线圈111设置两组或两组以上，沿底部滑座105方向相邻的两组动子线圈111极性相反，相邻动子线圈111的间距相同；定子线圈403设置三相或三相以上，相邻定子线圈403间距与相邻动子线圈111间距相同。

进一步地，动子线圈111设置数量为偶数组。动子线圈111沿底部滑座105方向相邻的两组动子线圈111极性相反，使得到的动子线圈111的奇数圈极性相同，偶数圈极性也相同，奇数圈与偶数圈极性相反。

进一步地，定子线圈403设置为十二相。

结合图7和图8，当定子线圈403设置为十二相时，定子线圈403总共分为十二大组，以十二组线圈为循环，即1，13，25…线圈连接后为第一大组，即第一相，2，14，26…线圈连接后为第二大组，即二相，3，15，27…线圈连接后为第三大组，即第三相，以此类推，第12，24，36…线圈连接后为第十二大组，即为第十二相。十二相线圈首尾共24个引出线。当定子线圈403设置为更多相时，以此类推。

在工作时，动子线圈111在相邻位置上极性相反，多组线圈组合后再连接到动子电刷104上，动子电刷104通过与供电导轨107接触，使动子在运动过程中，始终可以通过供电导轨107供电，使动子线圈111获得励磁。

相应地，定子线圈403可以设置多组，定子线圈403嵌放到定子铁心401中。如图3所示，定子线圈403共分为12相，各线圈按12相要求连接，12相线圈的首端和末端一共24个定子相绕组端子402，工作时，每一相中流入对称的交流电流，则形成行波磁场。

进一步地，为了提高电机驱动能力，电机定子4设置为双边结构，电机定子4设置两件，分别位于电机动子两侧。

进一步地，为了增强电机动子运动稳定性，底部滑座105上设置的滑槽为V型槽。

本发明的高速多相电励磁同步直线电机，可以用到需要大功率直线推进的场合，当需要的速度较高，加速时间和距离较长时，如图1所示，可以采用多单元组合使用的方式，也就是采用多段直线电机首尾相接，连接布置。

Claims (8)

1.一种高速多相电励磁同步直线电机，其特征是包括机架(3)，机架(3)底部固定设置底部滑座(105)，底部滑座(105)上设置滑槽；

机架(3)顶部设置第一支撑面板(2)和第二支撑面板(5)，第一支撑面上设置第一支撑斜面(201)，第二支撑面上设置第二支撑斜面(501)；

动子本体(1)底部两端设置底部滑动块(103)，底部滑动块(103)上设置有与底部滑座(105)上的滑槽相配合的滑动面，动子本体(1)顶部设置肩部滑动块(101)，肩部滑动块(101)上设置有与第一支撑斜面(201)和第二支撑斜面(501)配合的倒角面；动子线圈(111)固定设置于动子本体(1)上的动子线圈(111)槽(102)机，动子线圈(111)端头分别与动子本体(1)底部两侧设置的动子电刷(104)连接；

底部滑座(105)两侧设置供电导轨(107)，供电导轨(107)通过绝缘支撑架(106)固定在底部滑座(105)两侧，动子电刷(104)与供电导轨(107)滑动连接；

机架(3)上固定设置电机定子(4)，定子线圈(403)嵌放到定子铁心(401)中，定子线圈(403)的端头分别与定子相绕组端子(402)相连接；

动子本体(1)顶面设置牵引钩(110)。

2.根据权利要求1所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，机架(3)上还设置检测臂(108)，检测臂(108)端部设置检测件(109)，动子本体(1)上设置与检测件(109)相配合的检测参照块(112)。

3.根据权利要求1所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，动子本体(1)材料为工程塑料，动子线圈(111)为无铁心的空心线圈。

4.根据权利要求1或2或3所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，动子线圈(111)设置两组或两组以上，沿底部滑座(105)方向相邻的两组动子线圈(111)极性相反，相邻动子线圈(111)的间距相同；定子线圈(403)设置三相或三相以上，相邻定子线圈(403)间距与相邻动子线圈(111)间距相同。

5.根据权利要求4所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，所述动子线圈(111)设置数量为偶数组。

6.根据权利要求4所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，所述定子线圈(403)设置为十二相。

7.根据权利要求5或6所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，电机定子(4)设置两件，分别位于电机动子两侧。

8.根据权利要求7所述的高速多相电励磁同步直线电机，其特征是，底部滑座(105)上设置的滑槽为V型槽。