CN108390537B - 非重叠绕组双边交流直线电机 - Google Patents

非重叠绕组双边交流直线电机 Download PDF

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Abstract

非重叠绕组双边交流直线电机，属于电机领域，为了解决现有双边平板形三相直线感应电机的初级绕组采用同一槽中放两个线圈边的嵌放方式无法进行分段制造，无法应用于长行程场合的问题。该直线电机包括双边初级和次级，双边初级与次级之间为气隙，每边初级包括初级铁心和初级绕组；在每个初级铁心气隙侧表面沿横向开槽，所形成的大齿、浅槽、小齿、深槽沿运动方向排列，大齿齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿齿宽bs2、小齿齿距ts1、小齿齿宽bs1之间满足关系bs2＝3ts1+bs1。本发明减小了磁动势与电动势低次谐波，缩短了绕组端部，提高了电机效率与可靠性，初级便于分段，适合用于高速、高加速度、大输出推力等场合。

Description

非重叠绕组双边交流直线电机
技术领域
本发明涉及一种非重叠绕组双边直线电机，属于电机领域。
背景技术
现有的双边平板形三相直线感应电机结构如图7所示，该电机的每个槽中嵌放两个线圈边(靠近铁心端部会出现空槽或半槽)，线圈节距与极距相等，这种绕组结构称为整数槽双层分布绕组。这种类型绕组存在的主要问题在于：各相绕组线圈露在铁心齿外的端部比较长，并且各相绕组线圈相互交叉，这样不但浪费材料、增加铜耗，还使各相绕组间的绝缘工艺变得复杂，增加了制造成本，降低了可靠性；同时，由于绕组端部相互交叠，在需要长初级、短次级场合，特别是长行程场合，需要把初级进行分段制造、安装，该绕组结构无法进行初级分段；而且，由于绕组的端部长，次级的横向支撑跨度大，增大了支撑难度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有双边平板形三相直线感应电机的初级绕组采用同一槽中放两个线圈边的嵌放方式无法进行分段制造，无法应用于长行程场合的问题，从而提供非重叠绕组双边交流直线电机。
本发明的第一种技术方案：
非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，所形成的大齿1-1-1、浅槽1-1-3、小齿1-1-2、深槽1-1-4沿运动方向排列，每相邻两个大齿1-1-1之间包括5个槽和4个小齿1-1-2，槽与小齿1-1-2相间排布，与每个大齿1-1-1相邻的两个槽均为浅槽1-1-3，其它槽为深槽1-1-4，深槽1-1-4槽深为浅槽1-1-3槽深的2倍；
大齿1-1-1齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿1-1-1齿宽bs2、小齿1-1-2齿距ts1、小齿1-1-2齿宽bs1之间满足关系bs2＝3ts1+bs1；
初级绕组1-2为同心式绕组，位于两个大齿1-1-1正中间的槽中嵌放有两个线圈边，这两个线圈边属于不同相且分别与其左、右侧槽中的线圈边属于同一相，位于每个大齿1-1-1左、右两侧相邻的三个槽中的线圈边属于同一相，这六个线圈边联结成三个线圈，形成同心式结构，其中，位于中间的线圈的匝数均是其余两个线圈匝数的2倍，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
本发明的第二种技术方案：
非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，所形成的小齿1-1-2、槽1-1-5、大齿1-1-1沿运动方向排列；
大齿1-1-1齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿1-1-1齿宽bs2、小齿1-1-2齿距ts1、小齿1-1-2齿宽bs1之间满足关系bs2＝2ts1+bs1；
初级绕组1-2为集中整距绕组，每个大齿1-1-1上绕有一个线圈，相邻大齿1-1-1上的线圈属于不同相，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
本发明的第三种技术方案：
非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，形成齿1-1-6；
齿距ts与极距τp之间满足关系3ts＝2τp；
初级绕组1-2为分数槽集中绕组，每个齿1-1-6上绕有一个线圈，相邻齿1-1-6上的线圈属于不同相，次级2两侧对应相线圈的绕向相反，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
本发明的第四种技术方案：
非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
每个初级铁心1-1气隙侧表面光滑，初级铁心1-1气隙侧表面上固定有初级绕组1-2，初级绕组1-2由集中线圈组成，组成初级绕组1-2的各线圈沿运动方向依次排列，线圈之间非重叠，相邻线圈属于不同相，相邻线圈中心距tc与极距τp之间满足关系3tc＝4τp，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
本发明的第五种技术方案：
非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
每个初级铁心1-1气隙侧表面光滑，初级铁心1-1气隙侧表面上固定有初级绕组1-2，初级绕组1-2由集中线圈组成，组成初级绕组1-2的各线圈沿运动方向依次排列，线圈之间非重叠，相邻线圈属于不同相，相邻线圈中心距tc与极距τp之间满足关系3tc＝2τp，次级2两侧对应相线圈的绕向相反，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
上述第四种和第五种技术方案中，所述线圈的有效边横截面为平行四边形。
上述所有技术方案中，所述直线电机为直线感应电机、直线同步电机或直线磁阻电机。
上述所有技术方案中，所述直线电机为长初级、短次级结构。
上述所有技术方案中，当需要大推力输出时，多个双边初级1和次级2分别并联。
本发明通过采用双边初级、非重叠绕组且绕组错位实现了短距与分布效应，降低了磁动势与电动势谐波，减小了绕组端部长度与损耗，提高了电机效率，减小了推力波动，削弱了电机振动与噪声，同时电机的结构简单、绝缘容易、制造成本低、可靠性高，能够实现初级分段制造、安装，便于动次级驱动控制，适合用于高速、高加速度、大输出推力等场合。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的非重叠绕组双边交流直线电机的第一种结构示意图；
其中，位于两个大齿正中间的槽中嵌放的两个属于不同相的线圈边沿运动方向布置；
图2是具体实施方式一所述的非重叠绕组双边交流直线电机的第二种结构示意图；
其中，位于两个大齿正中间的槽中嵌放的两个属于不同相的线圈边沿槽高方向布置；
图3是具体实施方式二所述的非重叠绕组双边交流直线电机的结构示意图；
图4是具体实施方式三所述的非重叠绕组双边交流直线电机的结构示意图；
图5是具体实施方式四所述的非重叠绕组双边交流直线电机的结构示意图；
图6是具体实施方式五所述的非重叠绕组双边交流直线电机的结构示意图；
图7是现有双边平板形三相直线感应电机的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，所形成的大齿1-1-1、浅槽1-1-3、小齿1-1-2、深槽1-1-4沿运动方向排列，每相邻两个大齿1-1-1之间包括5个槽和4个小齿1-1-2，槽与小齿1-1-2相间排布，与每个大齿1-1-1相邻的两个槽均为浅槽1-1-3，其它槽为深槽1-1-4，深槽1-1-4槽深为浅槽1-1-3槽深的2倍；
大齿1-1-1齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿1-1-1齿宽bs2、小齿1-1-2齿距ts1、小齿1-1-2齿宽bs1之间满足关系bs2＝3ts1+bs1；
初级绕组1-2为同心式绕组，位于两个大齿1-1-1正中间的槽中嵌放有两个线圈边，这两个线圈边属于不同相且分别与其左、右侧槽中的线圈边属于同一相，位于每个大齿1-1-1左、右两侧相邻的三个槽中的线圈边属于同一相，这六个线圈边联结成三个线圈，形成同心式结构，其中，位于中间的线圈的匝数均是其余两个线圈匝数的2倍，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
具体实施方式二：结合图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，所形成的小齿1-1-2、槽1-1-5、大齿1-1-1沿运动方向排列；
大齿1-1-1齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿1-1-1齿宽bs2、小齿1-1-2齿距ts1、小齿1-1-2齿宽bs1之间满足关系bs2＝2ts1+bs1；
初级绕组1-2为集中整距绕组，每个大齿1-1-1上绕有一个线圈，相邻大齿1-1-1上的线圈属于不同相，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
具体实施方式三：结合图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
在每个初级铁心1-1气隙侧表面沿横向开槽，形成齿1-1-6；
齿距ts与极距τp之间满足关系3ts＝2τp；
初级绕组1-2为分数槽集中绕组，每个齿1-1-6上绕有一个线圈，相邻齿1-1-6上的线圈属于不同相，次级2两侧对应相线圈的绕向相反，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
具体实施方式四：结合图5具体说明本实施方式，本实施方式所述的非重叠绕组双边交流直线电机，包括双边初级1和次级2，双边初级1与次级2之间为气隙，每边初级包括初级铁心1-1和初级绕组1-2；
每个初级铁心1-1气隙侧表面光滑，初级铁心1-1气隙侧表面上固定有初级绕组1-2，初级绕组1-2由集中线圈组成，组成初级绕组1-2的各线圈沿运动方向依次排列，线圈之间非重叠，相邻线圈属于不同相，相邻线圈中心距tc与极距τp之间满足关系3tc＝2τp，次级2两侧对应相线圈的绕向相反，次级2同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级2两侧初级绕组1-2的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组1-2对应相之间串联或并联。
具体实施方式五：结合图6具体说明本实施方式，本实施方式是对上述任意一项具体实施方式所述的非重叠绕组双边交流直线电机作进一步说明，本实施方式中，两台非重叠绕组双边三相交流直线电机的两个初级1和次级2分别并联在一起，以提高输出推力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (9)

1.非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，包括双边初级(1)和次级(2)，双边初级(1)与次级(2)之间为气隙，每边初级包括初级铁心(1-1)和初级绕组(1-2)；
在每个初级铁心(1-1)气隙侧表面沿横向开槽，所形成的大齿(1-1-1)、浅槽(1-1-3)、小齿(1-1-2)、深槽(1-1-4)沿运动方向排列，每相邻两个大齿(1-1-1)之间包括5个槽和4个小齿(1-1-2)，槽与小齿(1-1-2)相间排布，与每个大齿(1-1-1)相邻的两个槽均为浅槽(1-1-3)，其它槽为深槽(1-1-4)，深槽(1-1-4)槽深为浅槽(1-1-3)槽深的2倍；
大齿(1-1-1)齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿(1-1-1)齿宽bs2、小齿(1-1-2)齿距ts1、小齿(1-1-2)齿宽bs1之间满足关系bs2＝3ts1+bs1；
初级绕组(1-2)为同心式绕组，位于两个大齿(1-1-1)正中间的槽中嵌放有两个线圈边，这两个线圈边属于不同相且分别与其左、右侧槽中的线圈边属于同一相，位于每个大齿(1-1-1)左、右两侧相邻的三个槽中的线圈边属于同一相，这六个线圈边联结成三个线圈，形成同心式结构，其中，位于中间的线圈的匝数均是其余两个线圈匝数的2倍，次级(2)同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级(2)两侧初级绕组(1-2)的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组(1-2)对应相之间串联或并联。
2.非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，包括双边初级(1)和次级(2)，双边初级(1)与次级(2)之间为气隙，每边初级包括初级铁心(1-1)和初级绕组(1-2)；
在每个初级铁心(1-1)气隙侧表面沿横向开槽，所形成的小齿(1-1-2)、槽(1-1-5)、大齿(1-1-1)沿运动方向排列；
大齿(1-1-1)齿距ts2与极距τp之间满足关系3ts2＝4τp，大齿(1-1-1)齿宽bs2、小齿(1-1-2)齿距ts1、小齿(1-1-2)齿宽bs1之间满足关系bs2＝2ts1+bs1；
初级绕组(1-2)为集中整距绕组，每个大齿(1-1-1)上绕有一个线圈，相邻大齿(1-1-1)上的线圈属于不同相，次级(2)同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级(2)两侧初级绕组(1-2)的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组(1-2)对应相之间串联或并联。
3.非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，包括双边初级(1)和次级(2)，双边初级(1)与次级(2)之间为气隙，每边初级包括初级铁心(1-1)和初级绕组(1-2)；
在每个初级铁心(1-1)气隙侧表面沿横向开槽，形成齿(1-1-6)；
齿距ts与极距τp之间满足关系3ts＝2τp；
初级绕组(1-2)为分数槽集中绕组，每个齿(1-1-6)上绕有一个线圈，相邻齿(1-1-6)上的线圈属于不同相，次级(2)两侧对应相线圈的绕向相反，次级(2)同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级(2)两侧初级绕组(1-2)的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组(1-2)对应相之间串联或并联。
4.非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，包括双边初级(1)和次级(2)，双边初级(1)与次级(2)之间为气隙，每边初级包括初级铁心(1-1)和初级绕组(1-2)；
每个初级铁心(1-1)气隙侧表面光滑，初级铁心(1-1)气隙侧表面上固定有初级绕组(1-2)，初级绕组(1-2)由集中线圈组成，组成初级绕组(1-2)的各线圈沿运动方向依次排列，线圈之间非重叠，相邻线圈属于不同相，相邻线圈中心距tc与极距τp之间满足关系3tc＝4τp，次级(2)同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级(2)两侧初级绕组(1-2)的对应相线圈轴线沿运动方向相差2τp，两边初级绕组(1-2)对应相之间串联或并联。
5.非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，包括双边初级(1)和次级(2)，双边初级(1)与次级(2)之间为气隙，每边初级包括初级铁心(1-1)和初级绕组(1-2)；
每个初级铁心(1-1)气隙侧表面光滑，初级铁心(1-1)气隙侧表面上固定有初级绕组(1-2)，初级绕组(1-2)由集中线圈组成，组成初级绕组(1-2)的各线圈沿运动方向依次排列，线圈之间非重叠，相邻线圈属于不同相，相邻线圈中心距tc与极距τp之间满足关系3tc＝2τp，次级(2)两侧对应相线圈的绕向相反，次级(2)同侧的所有线圈联结成三相对称绕组，次级(2)两侧初级绕组(1-2)的对应相线圈轴线沿运动方向相差τp，两边初级绕组(1-2)对应相之间串联或并联。
6.根据权利要求4或5所述的非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，所述线圈的有效边横截面为平行四边形。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，所述直线电机为直线感应电机、直线同步电机或直线磁阻电机。
8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，所述直线电机为长初级、短次级结构。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的非重叠绕组双边交流直线电机，其特征在于，多个双边初级(1)和次级(2)分别并联。
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