CN108418388B - 合成绕组无铁心直线永磁同步电机 - Google Patents

合成绕组无铁心直线永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

合成绕组无铁心直线永磁同步电机，涉及一种无铁心直线永磁同步电机。解决了双边次级无铁心结构直线永磁同步电机应用于超精密运动控制领域时，该直线电机存在推力波动大、功率密度低、次级涡流损耗大的问题。它包括初级和次级；初级包括初级基板和两套初级绕组；两套初级绕组分别布置在初级基板的左右两侧，两套初级绕组的对应相绕组串联，且沿运动方向，两套初级绕组的对应相绕组之间具有相位差；次级为U型双边结构，次级布置在初级两侧，初级与次级之间为两个气隙。本发明主要应用于超精密运动控制领域。

Description

合成绕组无铁心直线永磁同步电机
技术领域
本发明涉及一种无铁心直线永磁同步电机，属于电机领域。
背景技术
传统的双边次级无铁心结构直线永磁同步电机的结构，具体参见图26和27所示，该电机的次级由轭板和平板形永磁体构成，永磁体沿横向平行充磁，永磁体沿运动方向N、S相间依次排列固定在次级轭板气隙侧，双边次级左右两侧对应永磁体的充磁方向相同，初级位于两个次级之间。永磁体产生磁力线的法向分量垂直穿过初级，初级绕组的电流与次级永磁体磁场相互作用，产生电磁力，推动动子作直线运动。该结构直线电机具有推力线性度高、过载能力强、动态响应快、运行噪声低等特点。
但是，当把该电机用于超精密运动控制领域时，该直线电机存在推力波动大、功率密度低、次级涡流损耗大等缺点。
发明内容
本发明是为了解决双边次级无铁心结构直线永磁同步电机应用于超精密运动控制领域时，该直线电机存在推力波动大、功率密度低、次级涡流损耗大的问题，本发明提供了一种合成绕组无铁心直线永磁同步电机。
方案一：
合成绕组无铁心直线永磁同步电机，包括初级1和次级2；
初级1包括初级基板1-1和两套初级绕组1-2；两套初级绕组1-2分别布置在初级基板1-1的左右两侧，两套初级绕组1-2的对应相绕组串联，且沿运动方向，两套初级绕组1-2的对应相绕组之间具有相位差；
次级2为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板2-1和永磁体2-2，永磁体2-2均匀分布在屏蔽导体板2-1上，次级2的U型双边结构布置在初级1的两侧，且每边次级与初级1间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体2-2的充磁方向平行于水平面；
将初级1与次级2沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组1-2的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组1-2分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000021
的电角度相位差，并且两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000022
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000023
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000024
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000025
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
优选的是，方案一中，所述初级绕组1-2为分数槽集中绕组。
方案二：
合成绕组无铁心直线永磁同步电机，包括初级1和次级2；其特征在于；
初级1包括初级基板1-1和四套初级绕组1-2，四套初级绕组1-2对称布置在初级基板1-1的两侧，初级基板1-1每侧的两套初级绕组1-2通过固定板固定连接，且沿运动方向，初级基板1-1每侧的两套初级绕组1-2的对应相绕组之间具有相位差；四套初级绕组1-2的对应相绕组串联；
次级2为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板2-1和永磁体2-2，永磁体2-2均匀分布在屏蔽导体板2-1上，次级2的U型双边结构布置在初级1的两侧，且每边次级与初级1间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体2-2的充磁方向平行于水平面；
将初级1与次级2沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组1-2的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组1-2分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000032
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000033
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000034
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000035
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
优选的是，方案二中，所述初级绕组1-2为分数槽集中绕组或整数槽单层绕组。
优选的是，方案一或二中，所述的初级绕组1-2中的线圈固定后，将初级绕组1-2用环氧树脂灌封。
优选的是，方案一或二中，每边次级上的所有磁极由4pn条或4pn+1条永磁体2-2构成，每边次级上相邻两条永磁体2-2充磁方向相差90/n度；
其中，p为每边次级的极对数，n为大于等于1的自然数。
优选的是，方案一或二中，永磁体2-2为长条形结构，且其沿长度方向上垂直于水平面，所述长条形结构的横截面为矩形、梯形或矩形削角形。
优选的是，方案一或二中，所述初级基板1-1内部形成液体冷却通道。
优选的是，方案一或二中，初级基板1-1采用金属材料实现；
当初级基板1-1为沿运动方向前后两端具有尖刺部、中间为矩形的长条形结构时，尖刺部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板1-1为沿运动方向首端具有凹陷部、末端具有尖刺部的长条形结构时，凹陷部和尖刺部均为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板1-1为沿运动方向首末两端具有凹陷部的长条形结构时，所述凹陷部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板1-1为平行四边形结构时，其中，初级基板1-1沿平行于运动方向的两条长边的边长为L，且两条长边沿运动方向错开的长度为L1，长度L1与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板1-1为等腰梯形时，其中，初级基板1-1沿平行于运动方向的上、下两条底边的首端或末端长度差L2与每边次级极距τp相等，等腰梯形短底边的边长L3与每边次级极距τp之间满足如下关系：L3＝(2k-1)τp，k为正整数。
优选的是，在初级基板1-1上开有与其首、末两端面平行的狭缝。
本发明带来的有益效果是，本发明所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机通过采用一个初级电枢，使两套或两组初级绕组1-2对应相错位，降低了两套或两组电枢绕组的合成磁动势谐波含量与电动势谐波含量，减小了推力波动和次级永磁体的涡流损耗。通过采用高强度的金属基板并控制基板形状，可以提高初级结构强度以及初级导热能力，能够减少基板上产生的涡流及涡流制动力、制动力波动；通过采用液体冷却，可提高电机的冷却能力及功率密度。
附图说明
图1为实施方式一的初级的三维结构示意图；其中，附图标记1-3表示初级基座，该初级基座垂直固定在初级基板1-1上方；
图2为实施方式一的初级的主剖视图；
图3为实施方式一的次级的三维结构示意图
图4为实施方式一的初级与次级的相对位置关系图；
图5为图4的主剖视图；
图6为图5中永磁体的充磁方向图；
图7为永磁体2-2横截面为矩形时，次级的三维结构示意图；
图8为永磁体2-2横截面为矩形时，本发明所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机的结构示意图；
图9为当每边次级上永磁体2-2的个数为20时，图7和图8中永磁体2-2的充磁方向图；
图10为当初级基板1-1为平行四边形结构时的三维结构示意图；
图11为当初级基板1-1为平行四边形结构时的结构示意图；
图12为图11的俯视图；
图13为图10和图11中所述平行四边形初级基板1-1沿运动方向的边长L为每边次级极距τp的6倍时，τp的尺寸图；图14为当初级基板1-1为平行四边形结构时的结构示意图；
图15为图14的俯视图；
图16为初级基板1-1为沿运动方向前后两端具有尖刺部、中间为矩形的长条形结构时的结构示意图；
图17为图16的俯视图；
图18为初级基板1-1为沿运动方向首末两端具有凹陷部的长条形结构时的结构示意图；
图19为图18的俯视图；
图20为初级基板1-1为沿运动方向首端具有凹陷部、末端具有尖刺部的长条形结构时的结构示意图；
图21为图20的俯视图；
图22为图11所述初级基板1-1具有与其首、末两端面平行的狭缝时的结构示意图；
图23为图22所述初级基板1-1构成的初级的结构示意图；
图24为图20和图21所述初级基板1-1具有与其首、末两端面平行的狭缝时的结构示意图；
图25为图24所述初级基板1-1构成的初级的结构示意图；
图26为传统的双边次级无铁心结构直线永磁同步电机的初级的结构示意图；
图27为传统的双边次级无铁心结构直线永磁同步电机的次级的结构示意图；
图28为具体实施方式三所述初级的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：参见图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机，它包括初级1和次级2；
初级1包括初级基板1-1和两套初级绕组1-2；两套初级绕组1-2分别布置在初级基板1-1的左右两侧，两套初级绕组1-2的对应相绕组串联，且沿运动方向，两套初级绕组1-2的对应相绕组之间具有相位差；
次级2为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板2-1和永磁体2-2，永磁体2-2均匀分布在屏蔽导体板2-1上，次级2的U型双边结构布置在初级1的两侧，且每边次级与初级1间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体2-2的充磁方向平行于水平面；
将初级1与次级2沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组1-2的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组1-2分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000071
的电角度相位差，并且两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000072
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000073
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000074
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000075
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000076
的电角度相位差，并且使两套初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
本实施方式中，当初级1与次级2沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组1-2的线圈数Q和极对数p分别为6和2。线圈数6和极对数2之间具有最大公约数t为2,每套初级绕组1-2可以分成2个完全相同的单元，每一个单元内有p0＝1对极对数和Q0＝3个线圈；由于Q0＝2p0+1，所以两套初级绕组1-2对应相线圈之间有180°的电角度相位差，具体参见图6，并且使两套绕组对应相线圈内所流电流方向相反。
当每边次级上永磁体2-2的个数为20时，每相邻两条永磁体2-2充磁方向之间依次相差45度，具体参见图9。
本发明所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机。通过采用一个初级电枢，使两套初级绕组1-2对应相错位，降低了两套初级绕组1-2的合成磁动势与电动势谐波含量，减小了推力波动和次级永磁体的涡流损耗。
本实施方式中，永磁体2-2的长度方向垂直于水平面。
具体实施方式二：参见图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，所述初级基板1-1的初级绕组1-2为分数槽集中绕组。
具体实施方式三：参见图3和图28说明本实施方式，本实施方式所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，包括初级1和次级2；
初级1包括初级基板1-1和四套初级绕组1-2，四套初级绕组1-2对称布置在初级基板1-1的两侧，初级基板1-1每侧的两套初级绕组1-2通过固定板固定连接，且沿运动方向，初级基板1-1每侧的两套初级绕组1-2的对应相绕组之间具有相位差；四套初级绕组1-2的对应相绕组串联；
次级2为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板2-1和永磁体2-2，永磁体2-2均匀分布在屏蔽导体板2-1上，次级2的U型双边结构布置在初级1的两侧，且每边次级与初级1间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体2-2的充磁方向平行于水平面；
将初级1与次级2沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组1-2的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组1-2分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000081
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000082
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000083
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000091
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000092
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使初级基板1-1每侧的两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈之间有
Figure GDA0002212527340000093
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组1-2的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
本实施方式，本发明所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机。通过采用一个初级电枢，使两组初级绕组1-2对应相错位，降低了两组初级绕组1-2的合成磁动势与电动势谐波含量，减小了推力波动和次级永磁体的涡流损耗。
本实施方式中，永磁体2-2的长度方向垂直于水平面。
具体实施方式四：参见图28说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，所述初级绕组1-2为分数槽集中绕组或整数槽单层绕组。
具体实施方式五：参见图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，所述的初级绕组1-2中的线圈固定后，将初级绕组1-2用环氧树脂灌封。
具体实施方式六：参见图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，每边次级上的所有磁极由4pn条或4pn+1条永磁体2-2构成，每边次级上相邻两条永磁体2-2充磁方向相差90/n度；
其中，p为每边次级的极对数，n为大于等于1的自然数。
具体实施方式七：参见图1至图6、图7和图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，永磁体2-2为长条形结构，且其沿长度方向上垂直于水平面，所述长条形结构的横截面为矩形、梯形或矩形削角形。
具体实施方式八：参见图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，所述初级基板1-1内部形成液体冷却通道。
本实施方式中，通过采用液体冷却通道，可提高电机的冷却能力及功率密度。
具体实施方式九：参见图1至图6、图10至图12、图14至图19、图24和图25说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或三所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，初级基板1-1采用金属材料实现；
当初级基板1-1为沿运动方向前后两端具有尖刺部、中间为矩形的长条形结构时，尖刺部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；具体参见图16和图17；图16和图17中初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L可为次级极距τp的5倍；
当初级基板1-1为沿运动方向首端具有凹陷部、末端具有尖刺部的长条形结构时，凹陷部和尖刺部均为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；具体参见图20和图21；图20和图21中边长L为每边次级极距τp的7倍；
当初级基板1-1为沿运动方向首末两端具有凹陷部的长条形结构时，所述凹陷部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；具体参见图18和图19；图18和图19中边长L可为每边次级极距τp的7倍；
当初级基板1-1为平行四边形结构时，其中，初级基板1-1沿平行于运动方向的两条长边的边长为L，且两条长边沿运动方向错开的长度为L1，长度L1与每边次级极距τp相等，初级基板1-1沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数，具体参见图10和图12；当平行四边形基板沿运动方向的边长L为每边次级极距τp的6倍时，参见图13；
当初级基板1-1为等腰梯形时，其中，初级基板1-1沿平行于运动方向的上、下两条底边的首端或末端长度差L2与每边次级极距τp相等，等腰梯形短底边的边长L3与每边次级极距τp之间满足如下关系：L3＝(2k-1)τp，k为正整数；具体参见图14和图15；图14和图15中梯形基板沿运动方向的短底边长L3为每边次级极距τp的5倍。
本实施方式中，通过采用高强度的金属基板，并控制基板形状，可以提高初级1结构强度以及初级1导热能力，能够减少基板上产生的涡流及涡流制动力、制动力波动。
具体实施方式十：参见图22至图25说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机的区别在于，在初级基板1-1上开有与其首、末两端面平行的狭缝。
本发明所述合成绕组无铁心直线永磁同步电机的结构不局限于上述各实施方式所记载的具体结构，还可以是上述各实施方式所记载的技术特征的合理组合。

Claims (10)

1.合成绕组无铁心直线永磁同步电机，包括初级(1)和次级(2)；其特征在于；
初级(1)包括初级基板(1-1)和两套初级绕组(1-2)；两套初级绕组(1-2)分别布置在初级基板(1-1)的左右两侧，两套初级绕组(1-2)的对应相绕组串联，且沿运动方向，两套初级绕组(1-2)的对应相绕组之间具有相位差；
次级(2)为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板(2-1)和永磁体(2-2)，永磁体(2-2)均匀分布在屏蔽导体板(2-1)上，次级(2)的U型双边结构布置在初级(1)的两侧，且每边次级与初级(1)间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体(2-2)的充磁方向平行于水平面；
将初级(1)与次级(2)沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组(1-2)的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组(1-2)分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000011
的电角度相位差，并且两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000012
的电角度相位差，并且使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000013
的电角度相位差，并且使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有的电角度相位差，并且使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有的电角度相位差，并且使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000016
的电角度相位差，并且使两套初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
2.根据权利要求1所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，所述初级绕组(1-2)为分数槽集中绕组。
3.合成绕组无铁心直线永磁同步电机，包括初级(1)和次级(2)；其特征在于；
初级(1)包括初级基板(1-1)和四套初级绕组(1-2)，四套初级绕组(1-2)对称布置在初级基板(1-1)的两侧，初级基板(1-1)每侧的两套初级绕组(1-2)通过固定板固定连接，且沿运动方向，初级基板(1-1)每侧的两套初级绕组(1-2)的对应相绕组之间具有相位差；四套初级绕组(1-2)的对应相绕组串联；
次级(2)为U型双边结构，每边次级包括屏蔽导体板(2-1)和永磁体(2-2)，永磁体(2-2)均匀分布在屏蔽导体板(2-1)上，次级(2)的U型双边结构布置在初级(1)的两侧，且每边次级与初级(1)间均形成气隙，双边次级形成串联磁路，每边次级上所有永磁体(2-2)的充磁方向平行于水平面；
将初级(1)与次级(2)沿运动方向耦合长度内所对应的每套初级绕组(1-2)的线圈数和极对数分别记为Q和p；
令线圈数Q和极对数p之间具有最大公约数t,则每套初级绕组(1-2)分成t个完全相同的单元，每一个单元内有p0对极对数和Q0个线圈，其中，p0＝p/t，Q0＝Q/t；
当Q0＝2p0+1时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000021
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-1时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000022
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+2时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000023
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-2时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000024
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0+4时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000031
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反；
当Q0＝2p0-4时，使初级基板(1-1)每侧的两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈之间有
Figure FDA0002212527330000032
的电角度相位差，并且使所述两组初级绕组(1-2)的对应相绕组线圈内所流电流方向相反。
4.根据权利要求3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，所述初级绕组(1-2)为分数槽集中绕组或整数槽单层绕组。
5.根据权利要求1或3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，所述的初级绕组(1-2)中的线圈固定后，将初级绕组(1-2)用环氧树脂灌封。
6.根据权利要求1或3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，每边次级上的所有磁极由4pn条或4pn+1条永磁体(2-2)构成，每边次级上相邻两条永磁体(2-2)充磁方向相差(90/n)度；
其中，p为每边次级的极对数，n为大于等于1的自然数。
7.根据权利要求1或3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，永磁体(2-2)为长条形结构，且其沿长度方向上垂直于水平面，所述长条形结构的横截面为矩形或梯形或矩形削角形。
8.根据权利要求1或3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，所述初级基板(1-1)内部形成液体冷却通道。
9.根据权利要求1或3所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，初级基板(1-1)采用金属材料实现；
当初级基板(1-1)为沿运动方向前后两端具有尖刺部、中间为矩形的长条形结构时，尖刺部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板(1-1)沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板(1-1)为沿运动方向首端具有凹陷部、末端具有尖刺部的长条形结构时，凹陷部和尖刺部均为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板(1-1)沿平行于运动方向的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板(1-1)为沿运动方向首末两端具有凹陷部的长条形结构时，所述凹陷部为等腰三角形，等腰三角形沿运动方向上的高度H与每边次级极距τp相等，初级基板(1-1)沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板(1-1)为平行四边形结构时，其中，初级基板(1-1)沿平行于运动方向的两条长边的边长为L，且两条长边沿运动方向错开的长度为L1，长度L1与每边次级极距τp相等，初级基板(1-1)沿平行于运动方向上的边长L与每边次级极距τp之间满足如下关系：L＝(2k-1)τp，k为正整数；
当初级基板(1-1)为等腰梯形时，其中，初级基板(1-1)沿平行于运动方向的上、下两条底边的首端或末端长度差L2与每边次级极距τp相等，等腰梯形短底边的边长L3与每边次级极距τp之间满足如下关系：L3＝(2k-1)τp，k为正整数。
10.根据权利要求6所述的合成绕组无铁心直线永磁同步电机，其特征在于，在初级基板(1-1)上开有与其首、末两端面平行的狭缝。
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