CN107124086B - 混合绕组直线电磁制动器 - Google Patents

混合绕组直线电磁制动器 Download PDF

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Abstract

混合绕组直线电磁制动器，涉及电机领域。本发明是为了解决现有的采用电磁涡流制动会产生温升，而采用永磁涡流制动，永磁涡流制动中利用永磁体的磁场产生的制动力不可调节，动态性能差，且制动力特性不能兼顾高速与低速的问题。定子铁心开有定子槽，所述定子槽内设置笼型短路绕组和多相交流绕组；动子由动子基板和永磁体构成；动子基板为平板形，在动子基板的面向气隙侧，沿运动方向长条形初级永磁体N、S交替排列，笼型短路绕组的绕组输出端和多相交流绕组的绕组输出端均连接多相功率变换器的交流输入端。它用于产生制动力。

Description

混合绕组直线电磁制动器
技术领域
本发明涉及混合绕组直线电磁制动器。属于电机领域。
背景技术
永磁涡流制动是上世纪90年代发展起来的一门新型的制动技术，它是利用导体在永磁阵列中运动产生的强大涡流以及涡流磁场与永磁体磁场的相互作用进行制动，在制动过程中无摩擦、无接触，外部环境对制动效果没有影响。永磁制动无需外部能量，制动时无噪音、无振动、不怕污染、耐天候、且永无磨损，是一种绿色环保、高可靠性的制动技术，目前已逐渐成为制动技术领域研究发展的新方向。
相对电磁涡流制动而言，永磁涡流制动主要优点在于不需要外加励磁电源和励磁绕组，这样既节省了用电和用铜，很好地避免了电磁制动的温升问题，又不存在断电时制动失效的危险，可靠性更高，同时，永磁体良好的磁性能可以保证足够的制动力。缺点在于不可调性，一旦安装好，永磁体产生的磁场大小不能随意调节，动态性能稍差，且制动力特性不能兼顾高速与低速。
发明内容
本发明是为了解决现有的采用电磁涡流制动会产生温升，而采用永磁涡流制动，永磁涡流制动中利用永磁体的磁场产生的制动力不可调节，动态性能差，且制动力特性不能兼顾高速与低速的问题。现提供混合绕组直线电磁制动器。
混合绕组直线电磁制动器，它包括定子、动子和多相功率变换器，定子和动子之间存在气隙；
定子包括定子铁心5、笼型短路绕组3和多相交流绕组4；定子铁心5开有定子槽，所述定子槽内设置笼型短路绕组3和多相交流绕组4；
动子由动子基板1和永磁体2构成；
动子基板1为平板形，在动子基板1的面向气隙侧，沿运动方向长条形初级永磁体2N、S交替排列，
笼型短路绕组3的绕组输出端和多相交流绕组4的绕组输出端均连接多相功率变换器的交流输入端。
根据混合绕组直线电磁制动器，
定子铁心5气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组3，定子槽的槽口设置多相交流绕组4；
笼型短路绕组3包括多个导条3-1和两个边条3-2，两个边条3-2平行，多个导条3-1均与边条3-2垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条3-1；定子铁心5的每个齿上都绕有一个线圈，每个线圈的线圈边都嵌放在定子铁心槽的槽口侧，各个线圈联结成多相交流绕组4，该多相交流绕组4的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
根据混合绕组直线电磁制动器，定子铁心5气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组3，定子槽的槽口设置多相交流绕组4；
笼型短路绕组3包括多个导条3-1和两个边条3-2，两个边条3-2平行，多个导条3-1均与边条3-2垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条3-1定子铁心5的每个齿上都绕有一个线圈，线圈的有效边嵌放在槽中底侧，非有效边位于定子铁心5轭背部，各个线圈联结成多相交流绕组4，该多相交流绕组4的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
根据混合绕组直线电磁制动器，金属的导条与多相交流绕组4的线圈有效边之间有层间绝缘。
根据混合绕组直线电磁制动器，多相交流绕组4沿运动方向分段；在制动器高速段，每相绕组串联匝数少，线圈线径粗，在制动器低速段，每相绕组串联匝数多，线圈线径细；每段绕组输出端连接多相短路开关，或将每段各相绕组输出端直接短路。
根据混合绕组直线电磁制动器，制动器高速段与制动器低速段的定子铁心5槽宽、槽深不同。
根据混合绕组直线电磁制动器，该混合绕组直线电磁制动器为双定子、单动子结构，两个定子对应相绕组轴线之间沿运动方向错开距离。
根据混合绕组直线电磁制动器，该混合绕组直线电磁制动器为双动子、单定子结构，定子的多相交流绕组4采用多个环形绕组，每个定子铁心5上缠绕一个环形绕组。
根据混合绕组直线电磁制动器，该混合绕组直线电磁制动器为三定子、双动子结构，三个定子和两个动子均沿横向依次排列，
外侧两个定子由磁性金属板构成或由磁性金属板与非磁性金属板复合而成，非磁性金属板位于气隙侧；中间定子嵌放笼型短路绕组3和多相交流绕组4，多相交流绕组4采用多个环形绕组。
根据混合绕组直线电磁制动器，为了增加制动力，混合绕组直线电磁制动器为多定子横向并联、多动子横向并联结构。
本发明的有益效果为：
本申请的混合绕组直线电磁制动器，在整个制动行程范围内，通过采用笼型短路绕组和多相交流绕组组成的混合绕组以及调整制动器的定子绕组参数，实现制动器从高速到低速的速度变化过程中，保持最高的制动力输出，可有效提高长行程直线涡流制动器的制动力密度，缩短制动距离，降低制动系统成本，提高系统可靠性。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为定子铁心的结构示意图；
图4为笼型短路绕组的结构示意图；
图5为多相交流绕组的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的混合绕组直线电磁制动器，它包括定子、动子和多相功率变换器，定子和动子之间存在气隙；
定子包括定子铁心5、笼型短路绕组3和多相交流绕组4；定子铁心5开有定子槽，所述定子槽内设置笼型短路绕组3和多相交流绕组4；
动子由动子基板1和永磁体2构成；
动子基板1为平板形，在动子基板1的面向气隙侧，沿运动方向长条形初级永磁体2N、S交替排列，
笼型短路绕组3的绕组输出端和多相交流绕组4的绕组输出端均连接多相功率变换器的交流输入端。
实施例：
如图1所示，混合绕组直线电磁制动器，主要由定子、动子和功率变换器构成。定子主要由定子铁心、笼型短路绕组和多相交流绕组构成；动子主要由动子基板和永磁体构成；动子基板为平板形，在动子基板的面向气隙侧，沿运动方向长条形初级永磁体N、S交替排列。
该混合绕组直线电磁制动器为双初级结构。笼型短路绕组由导条和边条构成，在每个定子铁心气隙侧沿横向开槽，每个槽中底侧都嵌放一根金属导条，所有导条的两端各与一根金属边条连接在一起。定子铁心的每个齿上都绕有一个线圈，每个线圈的线圈边都嵌放在定子铁心槽的槽口侧，各个线圈联结成多相对称绕组。
具体实施方式二：参照图1至图5具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，定子铁心5气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组3，定子槽的槽口设置多相交流绕组4；
笼型短路绕组3包括多个导条3-1和两个边条3-2，两个边条3-2平行，多个导条3-1均与边条3-2垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条3-1；定子铁心5的每个齿上都绕有一个线圈，每个线圈的线圈边都嵌放在定子铁心槽的槽口侧，各个线圈联结成多相交流绕组4，该多相交流绕组4的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
具体实施方式三：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，定子铁心5气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组3，定子槽的槽口设置多相交流绕组4；
笼型短路绕组3包括多个导条3-1和两个边条3-2，两个边条3-2平行，多个导条3-1均与边条3-2垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条3-1定子铁心5的每个齿上都绕有一个线圈，线圈的有效边嵌放在槽中底侧，非有效边位于定子铁心5轭背部，各个线圈联结成多相交流绕组4，该多相交流绕组4的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，金属的导条与多相交流绕组4的线圈有效边之间有层间绝缘。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，多相交流绕组4沿运动方向分段；在制动器高速段，每相绕组串联匝数少，线圈线径粗，在制动器低速段，每相绕组串联匝数多，线圈线径细；每段绕组输出端连接多相短路开关，或将每段各相绕组输出端直接短路。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，制动器高速段与制动器低速段的定子铁心5槽宽、槽深不同。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，该混合绕组直线电磁制动器为双定子、单动子结构，两个定子对应相绕组轴线之间沿运动方向错开距离。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式二或三所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，该混合绕组直线电磁制动器为双动子、单定子结构，定子的多相交流绕组4采用多个环形绕组，每个定子铁心5上缠绕一个环形绕组。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，该混合绕组直线电磁制动器为三定子、双动子结构，三个定子和两个动子均沿横向依次排列，
外侧两个定子由磁性金属板构成或由磁性金属板与非磁性金属板复合而成，非磁性金属板位于气隙侧；中间定子嵌放笼型短路绕组3和多相交流绕组4，多相交流绕组4采用多个环形绕组。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一所述的混合绕组直线电磁制动器作进一步说明，本实施方式中，为了增加制动力，混合绕组直线电磁制动器为多定子横向并联、多动子横向并联结构。

Claims (10)

1.混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，它包括定子、动子和多相功率变换器，定子和动子之间存在气隙；
定子包括定子铁心(5)、笼型短路绕组(3)和多相交流绕组(4)；定子铁心(5)开有定子槽，所述定子槽内设置笼型短路绕组(3)和多相交流绕组(4)；
动子由动子基板(1)和永磁体(2)构成；
动子基板(1)为平板形，在动子基板(1)的面向气隙侧，沿运动方向长条形初级永磁体(2)N、S交替排列，
笼型短路绕组(3)的绕组输出端和多相交流绕组(4)的绕组输出端均连接多相功率变换器的交流输入端。
2.根据权利要求1所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，
定子铁心(5)气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组(3)，定子槽的槽口设置多相交流绕组(4)；
笼型短路绕组(3)包括多个导条(3-1)和两个边条(3-2)，两个边条(3-2)平行，多个导条(3-1)均与边条(3-2)垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条(3-1)；定子铁心(5)的每个齿上都绕有一个线圈，每个线圈的线圈边都嵌放在定子铁心槽的槽口侧，各个线圈联结成多相交流绕组(4)，该多相交流绕组(4)的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
3.根据权利要求1所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，定子铁心(5)气隙侧沿横向开有定子槽，定子槽的槽底设置笼型短路绕组(3)，定子槽的槽口设置多相交流绕组(4)；
笼型短路绕组(3)包括多个导条(3-1)和两个边条(3-2)，两个边条(3-2)平行，多个导条(3-1)均与边条(3-2)垂直；每个定子槽中底侧都嵌放一根金属的导条(3-1)，定子铁心(5)的每个齿上都绕有一个线圈，线圈的有效边嵌放在槽中底侧，非有效边位于定子铁心(5)轭背部，各个线圈联结成多相交流绕组(4)，该多相交流绕组(4)的输出端与多相功率变换器交流输入端相连。
4.根据权利要求3所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，金属的导条与多相交流绕组(4)的线圈有效边之间有层间绝缘。
5.根据权利要求4所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，多相交流绕组(4)沿运动方向分段；在制动器高速段，每相绕组串联匝数少，线圈线径粗，在制动器低速段，每相绕组串联匝数多，线圈线径细；每段绕组输出端连接多相短路开关，或将每段各相绕组输出端直接短路。
6.根据权利要求5所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，制动器高速段与制动器低速段的定子铁心(5)槽宽、槽深不同。
7.根据权利要求1所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，该混合绕组直线电磁制动器为双定子、单动子结构，两个定子对应相绕组轴线之间沿运动方向错开距离。
8.根据权利要求2或3所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，该混合绕组直线电磁制动器为双动子、单定子结构，定子的多相交流绕组(4)采用多个环形绕组，每个定子铁心(5)上缠绕一个环形绕组。
9.根据权利要求1所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，该混合绕组直线电磁制动器为三定子、双动子结构，三个定子和两个动子均沿横向依次排列，
外侧两个定子由磁性金属板构成或由磁性金属板与非磁性金属板复合而成，非磁性金属板位于气隙侧；中间定子嵌放笼型短路绕组(3)和多相交流绕组(4)，多相交流绕组(4)采用多个环形绕组。
10.根据权利要求1所述的混合绕组直线电磁制动器，其特征在于，为了增加制动力，混合绕组直线电磁制动器为多定子横向并联、多动子横向并联结构。
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