CN112671204B - 多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，属于电机领域。本发明针对现有磁悬浮直线电机悬浮力与电磁推力耦合严重、控制难度大的问题。主要由初级和次级构成，初级与次级之间的气隙为水平方向；初级主要由初级基板、推进绕组和悬浮绕组构成；次级为双边次级结构，每边次级由轭板和永磁体构成，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；两个次级上对应位置永磁体的充磁方向相反。本发明可实现电磁推力与悬浮力的解耦控制。
Description
技术领域
本发明涉及多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，属于电机领域。
背景技术
现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、高精度的直线电机伺服系统有着迫切的需求，如机械加工、电子产品生产、机械装卸、制造自动化仪表设备甚至机器人驱动等。
目前，直线电机伺服系统动子的支承方式主要有机械支承、气浮支承以及磁悬浮支承等。磁悬浮支承依靠电磁力支承直线电机动子，直线电机定子、动子之间不存在机械接触，动子可以达到很高的运行速度和支承精度。与传统的机床导轨相比，磁悬浮支承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、噪声小、寿命长、无油污染、维护简单、工作温度范围大等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境。同时，由于相对运动表面间没有接触，因而彻底消除了爬行现象，没有因磨损和接触疲劳所产生的精度下降和寿命问题。
为了实现磁悬浮直线电机水平方向的直线运动和竖直方向的磁悬浮，需要在水平方向和竖直方向这两个自由度上对电磁力进行控制，使得电机在竖直方向克服重力实现悬浮，在水平方向实现动子的大行程直线运动。传统的磁悬浮直线电机基本结构如图27和图28所示，该直线电机由一个初级和一个次级构成，图28所示，初级由线圈骨架和电枢绕组构成；图27所示，次级采用永磁体阵列结构，具有结构简单、成本低等特点。其中，次级包括方筒形结构6和永磁体阵列7；初级包括线圈10、11、12、13构成左侧四个绕组，线圈14、15、16、17构成右侧四个绕组。这种电机结构存在推力密度低、绕组损耗高、悬浮力与电磁推力耦合严重、控制难度大等缺点。
发明内容
针对现有磁悬浮直线电机悬浮力与电磁推力耦合严重、控制难度大的问题，本发明提供一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机。
本发明包括以下八种技术方案：
第一种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，悬浮绕组包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板的上下表面或嵌放在初级基板上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组为环形绕组，构成推进绕组的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组的初级基板上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板及对应的悬浮绕组的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相反。
第二种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构，初级基板的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，悬浮绕组包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组为环形绕组，构成推进绕组的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组的初级基板上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板及对应的悬浮绕组的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相反。
第三种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，悬浮绕组包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板的上下表面或嵌放在初级基板上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组采用分数槽集中绕组，构成推进绕组的每个线圈为二号矩形线圈，每一对一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相反。
第四种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；初级基板的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，悬浮绕组包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组采用分数槽集中绕组，构成推进绕组的每个线圈为二号矩形线圈，每个一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相反。
第五种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；
推进绕组采用分数槽集中绕组，推进绕组包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板的上下表面或嵌放在初级基板上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组为环形绕组，构成悬浮绕组的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组的初级基板上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板及对应的推进绕组的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相同。
第六种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；初级基板的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组采用分数槽集中绕组，推进绕组包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组为环形绕组，构成悬浮绕组的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组的初级基板上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板及对应的推进绕组的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相同。
第七种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；
推进绕组采用分数槽集中绕组，推进绕组包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板的上下表面或嵌放在初级基板上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，悬浮绕组为环形绕组，构成悬浮绕组的每个线圈为四号矩形线圈，每一对三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相同。
第八种技术方案：一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级和双边次级，初级与每边次级之间为水平方向气隙；
初级包括初级基板、推进绕组和悬浮绕组，初级基板为平板形结构；初级基板的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组采用分数槽集中绕组，推进绕组包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组采用分数槽集中绕组，构成悬浮绕组的每个线圈为四号矩形线圈，每个三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级上对应位置永磁体的充磁方向相同。
根据本发明第一、二、五、六种技术方案所述的多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，所述环形绕组为分数槽集中绕组。
根据本发明八种技术方案中任一项所述的多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，次级为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构。
本发明的有益效果：本发明采用多层绕组、双边次级结构，分别利用次级永磁体产生磁场的两个分量，以分别产生电磁推力与悬浮力，实现电磁推力与悬浮力的解耦控制，电机具有气隙磁密高、推力密度高、负载能力强、绕组损耗低、控制简单、动子悬浮高度对电磁推力的影响小等优点。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的结构示意图；
图2是具体实施方式一中推进绕组和悬浮绕组的连接结构示意图；
图3是具体实施方式一中推进绕组的示意图；
图4是具体实施方式一中悬浮绕组的示意；
图5是本发明具体实施方式二所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的推进绕组和悬浮绕组连接结构示意图；
图6是具体实施方式二中推进绕组的示意图；
图7是具体实施方式二中悬浮绕组的示意图；
图8是本发明具体实施方式三所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的推进绕组和悬浮绕组连接结构示意图；
图9是具体实施方式三中推进绕组的示意图；
图10是具体实施方式三中悬浮绕组的示意图；
图11是本发明具体实施方式四所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的推进绕组和悬浮绕组连接结构示意图；
图12是具体实施方式四中推进绕组的示意图；
图13是具体实施方式四中悬浮绕组的示意图；
图14是本发明具体实施方式五所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的推进绕组和悬浮绕组连接结构示意图；
图15是具体实施方式五中悬浮绕组的示意图；
图16是具体实施方式五中推进绕组的示意图；
图17是本发明具体实施方式六所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的推进绕组和悬浮绕组连接结构示意图；
图18是具体实施方式六中悬浮绕组的示意图；
图19是具体实施方式六中推进绕组的示意图；
图20是本发明具体实施方式七所述多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机的结构示意图；
图21是具体实施方式七中推进绕组和悬浮绕组的连接结构示意图；
图22是具体实施方式七中悬浮绕组的示意图；
图23是具体实施方式七中推进绕组的示意图；
图24是具体实施方式八中推进绕组和悬浮绕组的连接结构示意图；
图25是具体实施方式八中悬浮绕组的示意图；
图26是具体实施方式八中推进绕组的示意图；
图27是传统磁悬浮直线电机的次级结构示意图；
图28是传统磁悬浮直线电机的初级结构示意图。
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它实施例，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、结合图1至图4所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组120和悬浮绕组130，初级基板110为平板形结构；
悬浮绕组130采用分数槽集中绕组，悬浮绕组130包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板110的上下表面或嵌放在初级基板110上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板110上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组120为环形绕组，构成推进绕组120的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组130的初级基板110上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板110及对应的悬浮绕组130的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；如图2和图3所示，电机每极下的二号矩形线圈数为3个；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相反。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为整数槽环形绕组和两层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中环形绕组即推进绕组120为分数槽集中绕组，即每对一号矩形线圈外面绕一个二号矩形线圈。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
具体实施方式二、结合图1、图5至图7所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组120和悬浮绕组130，初级基板110为平板形结构，初级基板110的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组130采用分数槽集中绕组，悬浮绕组130包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组120为环形绕组，构成推进绕组120的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组130的初级基板110上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板110及对应的悬浮绕组130的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相反。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为整数槽环形绕组和单层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中环形绕组即推进绕组120为分数槽集中绕组，即每个一号矩形线圈外面绕一个二号矩形线圈。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图1所示。
具体实施方式三、结合图1、图8至图10所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组120和悬浮绕组130，初级基板110为平板形结构；
悬浮绕组130采用分数槽集中绕组，悬浮绕组130包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板110的上下表面或嵌放在初级基板110上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板110上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组120采用分数槽集中绕组，构成推进绕组120的每个线圈为二号矩形线圈，每一对一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相反。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为两层分数槽集中绕组和两层分数槽集中绕组的结合；
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图1所示。
具体实施方式四、结合图1、图11至图13所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组120和悬浮绕组130，初级基板110为平板形结构；初级基板110的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组130采用分数槽集中绕组，悬浮绕组130包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组120采用分数槽集中绕组，构成推进绕组120的每个线圈为二号矩形线圈，每个一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相反。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为两层分数槽集中绕组和单层分数槽集中绕组的结合；
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图1所示；初级基板110的设置参照图8和图10所示。
具体实施方式五、结合图1、图14至图16所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组140和悬浮绕组150，初级基板110为平板形结构；
推进绕组140采用分数槽集中绕组，推进绕组140包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板110的上下表面或嵌放在初级基板110上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板110上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组150为环形绕组，构成悬浮绕组150的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组140的初级基板110上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板110及对应的推进绕组140的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；如图14和图15所示，电机每极下的二号矩形线圈数为3个；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相同。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为整数槽环形绕组和两层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中环形绕组即悬浮绕组150为分数槽集中绕组，即每个推进绕组140的三号矩形线圈外面绕悬浮绕组150的一个四号矩形线圈。
本实施方式中推进绕组140还可以采用整数槽单层绕组或整数槽双层绕组。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图1所示。
具体实施方式六、结合图1、图17至图19所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组140和悬浮绕组150，初级基板110为平板形结构；初级基板110的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组140采用分数槽集中绕组，推进绕组140包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组150为环形绕组，构成悬浮绕组150的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组140的初级基板110上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板110及对应的推进绕组140的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相同。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为整数槽环形绕组和单层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中推进绕组140还可以采用整数槽单层绕组或整数槽双层绕组。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图1所示。
具体实施方式七、结合图20至图23所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组140和悬浮绕组150，初级基板110为平板形结构；
推进绕组140采用分数槽集中绕组，推进绕组140包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板110的上下表面或嵌放在初级基板110上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板110上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组150采用分数槽集中绕组，悬浮绕组150为环形绕组，构成悬浮绕组150的每个线圈为四号矩形线圈，每一对三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相同。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为两层分数槽集中绕组和两层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中推进绕组140还可以采用整数槽单层绕组或整数槽双层绕组。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
具体实施方式八、结合图20、图24至图26所示，本实施方式提供了一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，包括初级100和双边次级200，初级100与每边次级200之间为水平方向气隙；
初级100包括初级基板110、推进绕组140和悬浮绕组150，初级基板110为平板形结构；初级基板110的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组140采用分数槽集中绕组，推进绕组140包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组150采用分数槽集中绕组，构成悬浮绕组150的每个线圈为四号矩形线圈，每个三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级200包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级200上对应位置永磁体的充磁方向相同。
本实施方式所述永磁同步电机的初级绕组为两层分数槽集中绕组和单层分数槽集中绕组的结合；
本实施方式中推进绕组140还可以采用整数槽单层绕组或整数槽双层绕组。
所述初级基板110由非磁性高强度材料构成，初级采用环氧树脂灌封。
次级200为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
本实施方式所述电机还可以形成多个电机的级联结构，即包括多个初级及对应的多个次级，所有初级并联在一起，所有次级并联在一起。
所述电机初级可以为液体冷却结构，在初级基板上布置有冷却液体流道，或在初级的上下表面粘贴固定有液体冷却板。
本实施方式中初级100和双边次级200的相对位置关系参照图20所示；初级基板110的设置参照图21所示。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。
Claims (10)
1.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(120)和悬浮绕组(130)，初级基板(110)为平板形结构；
悬浮绕组(130)采用分数槽集中绕组，悬浮绕组(130)包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板(110)的上下表面或嵌放在初级基板(110)上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板(110)上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组(120)为环形绕组，构成推进绕组(120)的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组(130)的初级基板(110)上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板(110)及对应的悬浮绕组(130)的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相反。
2.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(120)和悬浮绕组(130)，初级基板(110)为平板形结构，初级基板(110)的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组(130)采用分数槽集中绕组，悬浮绕组(130)包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组(120)为环形绕组，构成推进绕组(120)的每个线圈为二号矩形线圈，所述二号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有悬浮绕组(130)的初级基板(110)上；每个二号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板(110)及对应的悬浮绕组(130)的上下表面；电机每极下的二号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相反。
3.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(120)和悬浮绕组(130)，初级基板(110)为平板形结构；
悬浮绕组(130)采用分数槽集中绕组，悬浮绕组(130)包括偶数个一号矩形线圈，一号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板(110)的上下表面或嵌放在初级基板(110)上下表面的槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板(110)上下表面对应位置的一号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组(120)采用分数槽集中绕组，构成推进绕组(120)的每个线圈为二号矩形线圈，每一对一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相反。
4.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(120)和悬浮绕组(130)，初级基板(110)为平板形结构；初级基板(110)的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
悬浮绕组(130)采用分数槽集中绕组，悬浮绕组(130)包括多个一号矩形线圈，一号矩形线圈固定在矩形槽中；每个一号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有一号矩形线圈联结成多相绕组；
推进绕组(120)采用分数槽集中绕组，构成推进绕组(120)的每个线圈为二号矩形线圈，每个一号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个二号矩形线圈；每个二号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的二号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有二号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相反。
5.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(140)和悬浮绕组(150)，初级基板(110)为平板形结构；
推进绕组(140)采用分数槽集中绕组，推进绕组(140)包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板(110)的上下表面或嵌放在初级基板(110)上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板(110)上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组(150)为环形绕组，构成悬浮绕组(150)的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组(140)的初级基板(110)上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板(110)及对应的推进绕组(140)的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相同。
6.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(140)和悬浮绕组(150)，初级基板(110)为平板形结构；初级基板(110)的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组(140)采用分数槽集中绕组，推进绕组(140)包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组(150)为环形绕组，构成悬浮绕组(150)的每个线圈为四号矩形线圈，所述四号矩形线圈垂直于运动方向套接在安放有推进绕组(140)的初级基板(110)上；每个四号矩形线圈由两个长边和两个短边构成，长边为有效边，两个长边分别粘贴固定在初级基板(110)及对应的推进绕组(140)的上下表面；电机每极下的四号矩形线圈数为m个，m为电机的相数，m为大于或者等于3的整数；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相同。
7.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(140)和悬浮绕组(150)，初级基板(110)为平板形结构；
推进绕组(140)采用分数槽集中绕组，推进绕组(140)包括偶数个三号矩形线圈，三号矩形线圈沿运动方向分上下两层相对应粘贴固定在初级基板(110)的上下表面或嵌放在初级基板(110)上下表面的槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；初级基板(110)上下表面对应位置的三号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组(150)采用分数槽集中绕组，悬浮绕组(150)为环形绕组，构成悬浮绕组(150)的每个线圈为四号矩形线圈，每一对三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相同。
8.一种多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于包括初级(100)和双边次级(200)，初级(100)与每边次级(200)之间为水平方向气隙；
初级(100)包括初级基板(110)、推进绕组(140)和悬浮绕组(150)，初级基板(110)为平板形结构；初级基板(110)的一气隙侧表面沿运动方向均匀开设多个矩形槽；
推进绕组(140)采用分数槽集中绕组，推进绕组(140)包括多个三号矩形线圈，三号矩形线圈固定在矩形槽中；每个三号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；所有三号矩形线圈联结成多相绕组；
悬浮绕组(150)采用分数槽集中绕组，构成悬浮绕组(150)的每个线圈为四号矩形线圈，每个三号矩形线圈的上下表面分别贴固定一个四号矩形线圈；每个四号矩形线圈包括两个有效边和两个端部，所述有效边与运动方向垂直；每一对相对应的四号矩形线圈属于同一相，串联或并联连接；所有四号矩形线圈联结成多相绕组；
每边次级(200)包括轭板和永磁体，永磁体沿运动方向N、S依次交替排列固定在轭板上；双边次级(200)上对应位置永磁体的充磁方向相同。
9.根据权利要求1、2、5或6所述的多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于，所述环形绕组为分数槽集中绕组。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的多层绕组磁悬浮直线永磁同步电机，其特征在于，次级(200)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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