CN218514267U - 一种高性能轨道运输系统 - Google Patents

Abstract

一种高性能轨道运输系统，包括轨道分系统和运输分系统，轨道分系统包括：轨道；定子部，沿着所述轨道布设；运输分系统包括：运输体，沿轨道移动，用于运输；动子部，与定子部配合设置在所述运输体上，作为初级输入用于电磁激励定子部；供电装置，与运输体连接，用于提供电力，供电装置采用非滑触供电；驱动控制器，设置在运输体上，输入端连接供电装置，输出端连接动子部，通过对动子部的驱动，控制运输体在轨道上的移动。具有结构简单、技术可靠、高效节能、低成本、高性能等突出优势。解决了高要求场合、复杂(洁净)环境下现有传输线控制系统复杂、成本超高、精度低、损耗大、可靠性低、装调周期长、维护量大等技术瓶颈和工程应用难题。

Description

一种高性能轨道运输系统

技术领域

本实用新型属于智能制造、电力装备技术领域，特别涉及一种高性能轨道运输系统。

背景技术

随着产业机械的自动化程度的提高，对机床、半导体设备、3C电子制造、激光加工设备的要求正越来越高。高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为这些设备发展趋势和方向。直线电机及直接驱动技术以其低惯性矩、高加速度、高定位精度、高刚度的特点提高了电子生产设备的生产效率，满足了从晶圆到集成电路以及PCB组装日益增长的生产需要，广泛应用于3C电子、自动化生产设备和精密数控机床等高精密设备领域。

直线电机自动化传输线(环线)系统一般有动圈式和动磁式两种结构。动圈式结构顾名思义，初级定子线圈运动，次级永磁作为定子铺设在轨道上，供电和控制较为简单，一般采用接触(滑触)供电，驱动器位于动子上，易于对多动子进行独立控制，成本低廉。但接触(滑触)供电易产生电火花和粉末，维护困难，运行速度低难以满足生产工艺要求，定子永磁体难以防护等问题，一般用在对环境和性能要求较低的低端传输线领域，不允许应用在无火花、无尘、防爆等复杂环境和高速、高精度、高要求、中高端场合，应用领域受到极大限制。

动磁式结构，次级永磁运动，初级线圈作为定子和驱动控制器一起沿轨道布置，优点是初级线圈短时通电可增加电密度减小直线电机体积，作为动子的次级永磁体积和自重较小，次级永磁易于防护，无需供电。但定子线圈需要分段供电，有多少段单元定子，就要分多少段供电切换装置。常见的分段供电切换装置有IGBT、晶闸管、固态继电器等功率器件或功率开关电子切换方式，以及接触器等电磁、机械切换方式。切换开关和驱动器（功率模块）数量繁多，需要沿轨道布置大量的位置检测传感器，专门的触发保护电路、上位机等处理器件，中间环节多，需要提前给与动子不耦合（相当于旋转电机抽出转子的非正常工作状态）的定子初级线圈预通电，预通电线圈的空耗电流比正常耦合定子线圈电流大2-3倍，造成电能损耗(与空耗电流的平方成正比)很大、电路复杂、成本高、传感器或接触器失灵误动作、切换不可靠等缺陷。为了精确控制多个动子，单元定子在运动方向上的长度做的很短一般为动子长度的1/2~1倍，所以，驱动器（功率模块）、位置传感器和线缆数量繁多，有多少个单元定子，就有多少个驱动器（功率模块）和位置传感器，分段供电切换控制系统异常复杂，还需要解决多台驱动器（功率模块）同时控制一个动子的同步控制问题，可以说整个系统的可靠性很大程度上系于分段供电系统是否成熟可靠，工程实施难度较大。导致整个系统建造成本急剧升高，控制系统调机困难、调试周期很长（一般需要2~3个月），使用维护成本高，系统可靠性降低等问题，运行线路（轨道）上的任何一个位置传感器、单元线圈、驱动器（功率模块）失灵或出故障都会导致整个系统瘫痪。而且自动化传输线应用场合，直线电机大都为水平运行而非垂直运行工况，负荷很轻，所需要的推力本来就很小，多个初级线圈分段短时通电带来的力密度增加的好处实际上并不明显，但整个系统的成本却可能是动圈式的3~5倍。一般多用在对环境和性能要求比较高的高精密设备领域。

此外，不仅自动化传输线场合，在车间、码头、铁路、物流、仓储、风电、雷达、基站、航天、舰船(如转台、行车、移动台、机械手、堆垛机等)等多个行业、场合也存在类似的移动供电问题，普遍大量使用电刷滑触供电，或采用导电环(一种密闭旋转导电环，也是滑触供电原理，体积、容量小，成本高，寿命短，需要经常更换，多用在信号、小电流传导场合)或类似于上述定子分段供电等复杂供电方式，如何使移动供电作为最基础设施(装备)更高效、更可靠、更方便、更低成本也是亟待解决的关键技术难题。

实用新型内容

为解决解决现有智能制造自动传输线及移动供电装备接触(滑触)供电容易产生电火花、粉末、能耗高、寿命短、需要经常更换和定子分段切换等其它复杂供电方式导致控制系统复杂、可靠性低，成本高等难题，本实用新型提供一种高性能轨道运输系统。

一种高性能轨道运输系统，包括轨道分系统和运输分系统：

轨道分系统包括：

轨道；

定子部，沿着所述轨道布设；

运输分系统包括：

运输体，沿轨道移动，用于对于物料或人员的运输；

动子部，与定子部配合设置在所述运输体上，作为初级输入用于电磁激励定子部；

供电装置，与运输体连接，用于提供电力，所述供电装置采用非滑触供电；

驱动控制器，设置在所述运输体上，输入端连接供电装置，输出端连接动子部，通过对动子部的驱动，控制运输体在轨道上的移动。

进一步的，供电装置为无线供电装置，包括无线供电发送部和与无线供电发送部配合设置的无线供电接收部，所述无线供电发送部设置于轨道或基础上，所述无线供电接收部设置在运输体上，用于从无线供电发送部获得电力。

进一步的，无线供电发送部与所述无线供电接收部之间采用电磁感应型、电场感应型、电磁波型、共振型、谐振型、反应型、耦合型无线传输供电中的至少一种方式。

进一步的，供电装置为随转电环，设置于所述轨道或基础上，所述随转电环采用非滑触供电，包括至少一个转动设置的随转部和与随转部同轴配合静止设置的静止部，静止部具有输入端，输入端连接供电电源，随转部具有输出端，输出端连接驱动控制器输入端。

进一步的，随转电环为随转变压器、随动发电机中的至少一种，所述随转变压器包括静止部和随转部，静止部设置用于主磁通电源输入激励的原边线圈，随转部设置用于主磁通感应电源输出的副边线圈，所述静止部、随转部至少其中之一设置铁心，静止部、随转部两者配合转动间隙设置，在静止部和随转部之间形成至少一段转动间隙，所述转动间隙与静止部和随转部一起构成主磁通闭合回路；所述随转电环的静止部为随转变压器的静止部，随转电环的随转部为随转变压器的随转部，随转电环的输入端为随转变压器的原边线圈输入端，随转电环的输出端为随转变压器的副边线圈输出端；所述随动发电机，由同轴设置的电动机和发电机组成，包括定子部和随转部，所述随动发电机的定子部为电动机定子，随转部为发电机初级；所述随转电环的静止部为随动发电机的定子部，随转电环的随转部为随动发电机的随转部，所述随转电环的输入端为随动发电机的电动机定子输入端，随转电环的输出端为随动发电机的发电机初级输出端。

进一步的，供电装置为随行变压器，包括初级部和次级部，初级部沿运输轨道或基础布设，次级部设置在运输体上，初级部设置用于主磁通电源输入激励的初级线圈，次级部设置用于主磁通感应电源输出的次级线圈，所述初级部、次级部至少其中之一设置铁心，初级部、次级部两者配合平行移动间隙设置，在初级部和次级部之间形成至少一段平行移动间隙，所述平行移动间隙与初级部和次级部一起构成主磁通闭合回路；所述随行变压器的初级线圈输入端连接供电电源，随行变压器的次级线圈输出端连接驱动控制器。

进一步的，轨道运输系统还包括通信装置或通信模块，与驱动控制器连接或包含在驱动控制器之内，用于接收轨道运输系统对于运输体的控制指令，所述通信装置或通信模块采用无线通信、有线通信、载波通信、微波通信、漏波通信、红外通信中的至少一种。

进一步的，定子部为次级永磁、次级反应板、次级铁心中的至少一种，所述动子部为初级空心线圈、初级带铁心线圈、初级带永磁带铁心线圈中的至少一种。

进一步的，轨道设有导轨，该导轨与所述运输体上设置的滚动、滑动、浮动支撑部件中的至少一种支撑部件配合安装，用于支撑所述运输体沿所述轨道和或导轨移动。

进一步的，轨道为连续型、非连续型、摆渡型、变轨型中的至少一种，用于支撑所述运输体沿所述轨道移动，所述摆渡型、变轨型轨道中的摆渡段、变轨段由摆渡、变轨动力机构驱动，用于运输体的转向、退出或进入。

进一步的，运输分系统的运输体上还设有动力电池和或电容，该动力电池和或电容连接所述驱动控制器。

进一步的，供电装置为动力电池和或电容，被设置在所述运输体上，该动力电池和或电容连接所述驱动控制器。

相对于现有技术，本实用新型结构简单、经济适用，高效节能，解决了现有传输线和移动供电控制系统复杂、精度低、高成本、可靠性低、损耗大等技术瓶颈和工程应用问题。

附图说明

图1是一种直驱传输系统原理示意图；

图2 是并排（水平）摆渡型环线原理图和立体示意图；

图3 是分层（垂直）型环线原理图和立体示意图；

图4是连续环型线原理图和立体示意图；

图5是定子和无线供电发射装置并排布设的实施例之一原理示意图；

图6是定子和无线供电发射装置并排布设的实施例之二原理示意图；

图7是定子和无线供电发射装置并排布设的实施例之三原理示意图；

图8是定子和无线供电发射装置分开布设的实施例之一原理示意图；

图9是定子和无线供电发射装置分开布设的实施例之二原理示意图；

图10是定子和无线供电发射装置分开布设的实施例之三原理示意图；

图11是根据本实用新型实施例之一的直线电机并排（水平）摆渡型传输线立体示意图；

图12是根据本实用新型实施例之一的具有接驳（分支）段的传输线立体示意图；

图13是根据本实用新型实施例之一的带接驳（分支）段的传输线立体示意图；

图14是根据本实用新型实施例之一的定子为永磁次级的直线电机结构示意图；

图15是根据本实用新型实施例之一的定子为非永磁次级的直线电机结构示意图；

图16是动定子部（运输体）采用直线导轨导向定位的原理示意图；

图17是动定子部（运输体）采用V型导轨导向定位的原理示意图；

图18是动定子部（运输体）采用斜面导轨导向定位的原理示意图；

图19是动定子部（运输体）采用平导轨导向定位的原理示意图；

图20是动定子部（运输体）采用火车轮毂导向定位的原理示意图；

图21是共轭定子部、双边动子部（运输体）导向定位的原理示意图；

图22是一种随行变压器结构示意图；

图23是随行变压器供电电路原理示意图；

图24是一种随转电环供电的传输线示意图；

图25是一种单相随转变压器作为随转电环原理示意图一；

图26是一种单相随转变压器作为随转电环原理示意图二；

图27是一种三相随转变压器作为随转电环原理示意图；

图28是一种双转子随动发电机作为随转电环原理示意图；

图29是一种双定子随动发电机作为随转电环原理示意图；

图30是本实用新型传输线在3C应用场景实施例示意图；

图中：1—运输轨道；2—导轨；3—滑块；4—永磁体(或金属层)；5—定子；6—动子；7—无线供电发送部；8—无线供电接收部；9、10、11—构型板；12—驱动控制器；13—摆渡段；16——第一定位轮(定位轮组)，17—第二定位轮(定位轮组)；20—发电机；21—从动轮；22—传动带；23—主动轮；24—电动机；25—张紧轮；26—运输体；27—线缆；28—滑环的静止部；29—滑环的转动部；30—滑环的输出端；31—滑环的输入端；32—电动机II转子；33—发电机II初级；34—电动机II定子；35—随转电环的静止部；36—随转电环的随转部；37—联轴器；38—发电机II转子；39—电动机II的输入端；40—发电机II的输出端I；41—发电机I初级；42—内转子；43—电动机I定子；44—电动机I的输入端；45—发电机I的输出端；46—内转子的外圆周；47—内转子的内圆周；51—轴承；52—轴承座；53—上部铁心；54—保持架；55—外部铁心；56—原边线圈；57—副边线圈；61—中部铁心；66—随行变压器次级铁心；67—随行变压器初级铁心；68—随行变压器次级线圈；69—随行变压器初级线圈；

81—固定位机器人；82—固定位机器人的操纵臂；83—工件；84—上料(或下料)多轴多自由度机器人；85—随行变压器的导轮(或导靴)。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“法向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“圆周”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

根据一个或者多个实施例，一种高性能轨道运输系统，包括轨道分系统和运输分系统，轨道分系统包括：

轨道；

定子部，沿着所述轨道布设；

运输分系统包括：

运输体，沿轨道移动，用于对于物料或人员的运输；

动子部，与定子部配合设置在运输体上，作为初级输入用于电磁激励定子部；

供电装置，与运输体连接，用于提供电力，所述供电装置采用非滑触供电；

驱动控制器，设置在所述运输体上，输入端连接供电装置，输出端连接动子部，通过对动子部的驱动，控制运输体在轨道上的移动。

如图 1-A、1-B所示，其中，图1-A是包括定子运输轨道和动子运动部件在内的整体结构示意图，图1-B是仅定子运输轨道结构示意图。所述直驱环形线传输系统包括运输轨道1，定子5或单元电机定子模块、动子6、无线传输供电系统和无线通讯系统、驱动控制器12等。

所述无线传输供电系统，包括无线供电发射装置7和无线供电接收装置8，常见的无线供电发射装置7包括高频电流线和高频电流发生器等装置，高频电流线沿运输轨道1布设，高频电流发生器、输入电源等装置布置在运输轨道1周围空间。

无线通讯系统，包括无线通讯发射装置和无线通讯接收装置，无线通讯发射装置沿着运输轨道或周围空间(基础)布设。

所述驱动控制器12通过无线供电接收装置8和无线通讯接收装置，接收由所述无线供电发射装置7和无线通讯发射装置提供的电能输入和信号输入。

所述动子6初级绕组与所述驱动控制器12的驱动输出端电连接。

所述定子5或单元电机定子模块和无线供电发射装置7（高频线）布设在运输轨道1一侧(水平环线)或运输轨道1下方(垂直环线)。驱动控制器12和无线通讯接收装置属于弱电设备，考虑电磁兼容性，一般与初级线圈和无线供电发射装置7等强电设备分开布置在动子上；动子6和定子5，无线供电发射装置7和无线供电接收装置8(取电器)及无线通讯接收装置之间设置导向定位装置，包括导轨2和滑块（定位轮组）3，导轨2布置在运输轨道1的侧端，动子6、无线供电接收装置8（取电器）通过构型板(面板B)11、构型板9与滑块3相连。驱动控制器12、无线通讯接收装置(通信电路板)、电源电路板等既可以布置在运输轨道1的两侧，也可以同时布置在一侧，还可以布置在运输轨道1端部一侧。驱动控制器12和无线通讯接收装置也可以合二为一，也就是驱动控制器12里面已经包含了无线通讯接收系统。

定子5具有次级永磁，所述的定子5次级永磁主要有U形背铁双边永磁、U形背铁单边永磁和单边背铁单边永磁三种结构。U形背铁双边永磁是在U形背铁两个平行上部铁心内侧的两边分别粘贴永磁体4，如图1-C所示；而U形背铁单边永磁是在U形背铁两个平行上部铁心内侧的其中一边粘贴永磁体4，如图1-D所示；单边背铁单边永磁是在一块平整的上部铁心上其中一边粘贴永磁体4，如图1-E所示；动子6初级线圈为空心线圈（无铁心线圈）置于双边永磁之间或单边永磁与单边上部铁心之间；对于单边背铁单边永磁，动子6初级线圈为有铁心线圈；动子6初级线圈与相应的定子5单元次级永磁配合间隙设置形成良好磁路，具有推力密度大，波动小、动态响应好、定位精度高、永磁防护简单、可靠性和智能化程度高，成本低、性能好等突出优点。

图1中所述的定子5单元、无线供电发射装置7布设在运输轨道1的下方，导轨2布设在运输轨道1的端部，定子5单元次级U形背铁双边型、单边型永磁的U形开口朝下，或所述的单边背铁单边型永磁面朝下，位于最下方，环线操作人员平常不易接触到，无论对永磁体4，还是无线供电发射装置7（高频电流线）和操作人员都起到很好的防护效果。

图1原理结构，既适用于水平环线，也适用于垂直环线。所述的运输轨道1和沿着运输轨道1顺序布设的多个定子5单元至少有两个并排布置或分层布置的不可移动固定段和可移动摆渡段13，可移动摆渡段13是指由电机驱动，可沿摆渡方向往复移动的一段可移动运输轨道1，在所述固定段的两端设置可移动摆渡段13，通过摆渡段13的水平移动或垂直移动将水平并排布置或垂直分层布置的运输轨道1连通组成水平或垂直（摆渡型）环线。摆渡段13的移动行程较短，一般由旋转电机丝杆模组或旋转电机齿轮齿条或直线电机作为驱动源。

当运输轨道1上下（垂直）分层布置即构成垂直（分层）摆渡型环线，如图2立体图所示，构型板10所在表面作为运载工件面；当运输轨道1水平（平放）并排布置构成水平(并排)摆渡型环线，构型板10所在表面作为运载工件面，如图3立体图所示。

垂直（分层）摆渡型环线与水平(并排)摆渡型环线之间可以相互转化。将垂直（分层）摆渡型环线（如图2所示）和水平(并排)摆渡型环线（如图3所示）分别翻转90度，使各自原来的构型板11所在表面位于最上方作为运载工件面，分别转化成为水平(并排)摆渡型环线和垂直（分层）摆渡型环线，反之亦然。根据不同的应用场景，比如摆渡型垂直环线，定子5（或运输轨道1）和动子6或与动子6连接的附着物之间根据需要还可设置制动装置。

如图4所示为连续环型线原理图和立体示意图。所述的运输轨道1和沿着运输轨道1顺序布设的定子5或单元电机定子模块及无线供电发射装置7（如常见的高频线缆等）及导轨2由直线段和/或弧形段组成连续型环线。

图5，图6，图7为定子或单元电机定子模块5和无线供电发射装置7（如常见的高频线缆）布设在运输轨道1一侧的另几种拓扑结构原理图，其它同前。

如图8，图9，图10所示，所述传输系统包括运输轨道1，定子5或单元电机定子模块和无线供电发射装置7（如常见的高频线缆）分别独立布设在运输轨道1的两侧。其它同前。

运输轨道1水平布设，所述的定子5单元、无线供电发射装置7布设在运输轨道1的下方和/或上方，定位导轨2布设在运输轨道1的侧端或运输轨道的下方和/或上方。

运输轨道1垂直布设，所述的定子5单元、无线供电发射装置7布设在运输轨道1的一侧和/或两侧，定位导轨2布设在运输轨道1的上端或运输轨道1的一侧和/或两侧。

定子5单元次级U形背铁双边型永磁、U形背铁单边型永磁与运输轨道垂直或平行设置。

上述构型板、动子部、无线供电接收部、驱动控制器、滑动或滚动部件等运动部件构成运输体26，沿轨道移动。

上述传输线的摆渡轴可由旋转电机丝杆模组等作为驱动源，也可以直线电机直接驱动。图11为直线电机摆渡型传输线原理（立体）示意图，图中，摆渡轴由直线电机直接驱动，与并排布设的水平段一起构成另一种直线电机水平(并排)摆渡型传输线。

图12和图13分别是带变轨接驳(分支)段的非连续型和连续型传输线原理(立体)示意图。其中，图13-B为上下接驳线，其余图为水平接驳线，既有摆渡式、连续式(闭环)传输线，还有非连续式、变轨接驳式、复合式等多种结构传输线；垂直和/或水平摆渡变轨接驳段一般由直线电机或更低成本的丝杆模组、链式/带式输送机等动力机构驱动，还可以设置水平/上下混合接驳线，根据生产工序需要，灵活配置，多条生产线同时(配合)生产，轻松实现转运(支线转向)或故障退出。同一条连续或非连续传输线，可以根据需要设置一个或多个接驳(分支)段。根据不同的应用场景，比如上下接驳线，定子5(或运输轨道1)和动子6或与动子6连接的附着物之间根据需要还可设置制动装置或磁弹簧等平衡（缓冲）装置。

按传输线形状，还有跑道形、方形、长条形、圆形、复合形和立体等多种类型的传输线；各动子还可与附设机构(机械手、转台等)多轴联动，成为输送与加工融为一体、高附加值的柔性制造智能系统(装备)。

上面所述的轨道不仅包括轨道本身，还包括轨道周围(轨道之外)区域和安装基础。以跑道形轨道为例，轨道包括轨道(跑道)本身和轨道(跑道)周围的安装基础，至少包括跑道形轨道外包络线所包围的整个区域，以及外包络线外侧毗邻区域。

常见的无线供电发送部包括发射线圈（如图1-图10中的高频电流线7）和高频电流发生器等装置，无线供电接收部包括带铁心接收线圈(如图1-图10中的E型或U型、C型取电器8)或空心接收线圈，以及对接收端电压波形进行必要处理(如降频、整流)的电源电路板等装置，当接收线圈靠近发射线圈，发射线圈基于一定频率的交流电在接收线圈中感应(产生）一定的电流（电压），从而将电能从发射端转移到接收端，实现无线（无接触）供电。

常见的永磁直线电机的次级为单边、双边永磁，初级为空心线圈或带铁心线圈，构成单边、双边型永磁直线电机，如图14所示，图中，图14-A是次级双边永磁、初级空心线圈，图14-B是次级单边永磁、初级空心线圈，图14-C是次级单边永磁、初级单边带铁心线圈，图14-D是次级双边永磁、初级双边共轭带铁心线圈，图14-E是次级共轭双边永磁、初级双边带铁心线圈。此外，还有三边、四边等多边型和圆弧型等多种类型永磁直线电机，适用于图1~图13传输线原理。

图15是定子为非永磁次级的直线电机示意图。非永磁次级的直线电机同样适用于图1~图15各类传输线。图中，定子5为单边型或双边型的次级反应板（反应板表面根据情况也可带复合层4）或次级铁心，动子6初级线圈为空心线圈、带铁心线圈或同时带铁心带永磁线圈，与次级配合间隙设置，构成不同种类的直线电机。如图15-A，B，C，D所示。其中，图15-A、B、C中，下图为单边型，上图为双边型结构。图15-A，B中，次级为反应板，一般为钢、铁、铝、铜等金属或合金材料，动子6初级为带铁心线圈，构成金属（钢、铝、铜等）次级直线感应电机；图15-B中，次级为表面带复合层4的反应板，复合层为铜、铝等金属材料或它们的合金层，动子6初级为带铁心线圈，构成复合次级直线感应电机；图15-C中，次级为开槽或不开槽的铁心，动子6初级为同时带铁心带永磁线圈，与次级间隙设置构成开关磁链永磁直线电机。图15-C中，动子6初级也可为带铁心线圈与次级开槽或不开槽的铁心间隙设置构成开关磁阻直线电机；图15-D中，上图是共轭初级、U形复合次级，构成共轭初级双边型直线电机，最下面一个图是共轭复合次级、U形初级线圈构成共轭复合次级双边型直线电机。此外，还有三边、四边等多边型和弧形等多种非永磁直线电机类型。结构简单可靠，无需防护，成本低等优点。上述图1~图13原理结构同样适用于非永磁次级的直线电机。

直线电机要正常工作，其定子和动子之间需要保持一定的工作气隙(间隙)和耦合面积，动、定子之间除了在运动方向产生电磁推力，还在气隙(间隙)方向(法向)产生法向力，尤其对于单边带铁心直线电机，法向力可能是电磁推力的5~10倍（对于双边型直线电机，当两边工作气隙相同，动定子之间的法向力可相互抵消）。因此，动、定子之间需要在三维空间至少两个维度进行限位（运动方向除外）和设置导向定位支撑部件，运输体定位主要就是针对动定子之间的支撑，通常采用滚动和或滑动部件来实现，也可采用气动、磁悬浮等浮动部件来实现。根据动定子的类型单边还是双边，永磁还是非永磁，动定子包括输车的布置方式、受力情况、性能与成本要求、定子与导轨、无线供电发送部的相对位置比如是否在同一侧等多种因素综合考虑。动定子定位拓扑结构有多种方案，各有优缺点，如双轨定位，定位精度高，但轨道成本高；单轨定位，结构简单，成本低，但对运输体承载板强度要求高；常用的导轨有直线导轨、V型导轨、斜面(平面)导轨等多种型式，相应的滑动、滚动部件有滑块(导靴)、V型轮、平导轮等多种，在实际应用中根据具体需求选用。如图16-图21实施例所示。

图16是定子部和动子部采用直线导轨和滑块定位原理示意图，图16-A单边型定子部5布设在运输轨道1上，所述的导轨2是直线导轨，均位于运输轨道同一侧，在定子部的两侧对称设置两根直线导轨，动子6通过构型板与滑块3相连，滑块3与直线导轨2、动子6与定子5配合设置，无线供电发送部7布设在运输轨道1的下方或上方或任一侧，无线供电接收部与无线供电发送部配合设置。图中的单边型定子部、动子部可换成双边型、弧形等其它类型。直线导轨、定子部也可布设在运输轨道1的下方或侧方。其余同实施例一。

图16-B与图16-A的不同之处在于采用单根直线导轨定位，属于不平衡定位方式。由于直线电机存在较大的法向力，为了克服不平衡的压力和扭矩，降低构型板等结构件强度和运输体重量，可设置辅助支撑轮17。图16-B中的单边型定子部、动子部同样可换成双边型、弧形等其它类型。对于双边定子（动子），法向力很小，也可不设置辅助支撑轮17。图中的直线导轨和定子部也可分开布设在运输轨道1的不同侧；其它同图16-A实施例。

图17是定子部和动子部采用V型导轨和V型轮定位原理示意图。所述的导轨2是V型导轨，所述的定位轮(定位轮组)3是V型轮，在定子部的两侧（如图17-A）或一侧（如图17-B）设置V型导轨，V型轮配合设置在V型导轨两侧或一侧。当采用单根V型导轨，两侧需各设置一组V型轮，也就是两组V型轮夹住V型导轨定位，防止在横向错位、侧倾，如图17-B所示；当采用两根V型导轨，图17-A中的内外侧共四组V型轮可减少两组，只同时保留两根V型导轨同侧两组V型轮相互钳制，同样起到在横向防错位作用；其余同图16实施例。

图18是定子部和动子部采用斜面导轨和平导轮定位原理示意图。所述的导轨2是斜面导轨，定位轮(定位轮组)3是平导轮，运输轨道一侧设置了双斜面导轨，定位轮组16 与双斜面导轨的三个平面配合设置，以保证横向和法向的定位导向。其余同图16、图17实施例。

图19是定子部和动子部采用平导轨和平导轮定位原理示意图。所述的导轨2是平导轨，所述的定位轮(定位轮组)3是平导轮，在运输轨道两侧（图19-A）或一侧（图19-B）设置平导轨，定位轮组16、17 与平导轨的三个平面配合设置，图19-A利用左右侧的两个侧向轮夹住左右平导轨在横向防止侧倾，图19-B由于重力作用，运输体不可能向上偏离运输轨道，由此，仅在轨道上方设置一组定位导轮，无需向上进行约束（限位）；并在平导轨两侧设置两组侧向轮，就可以保证横向和法向方向的定位导向。其余同图16、图17、图18实施例。

图20是定子部和动子部采用火车轮毂定位原理示意图。所述的定位轮(定位轮组)3带有轮缘，导轨和定子部布设在运输轨道1的上方，在定子部的两侧设置导轨，带轮缘的定位轮配合设置在导轨两侧，轮缘需同时布设在导轨内侧或外侧，也就是利用两组对称布设的轮缘夹住导轨定位，防止横向错位、侧倾。其余同图16、17、18、19实施例。

图21是共轭定子部和双边动子定位原理示意图。图中的定子部为共轭定子，动子部为双边动子，导轨2布设在运输轨道上，运输轨道两侧对称布设定子部，也可利用共轭定子部的轭部充当运输轨道，将导轨2直接布设在共轭定子部的轭部，双边动子与定子部配合设置。图中的导轨仅以V型导轨为例，也可换成直线导轨、斜面导轨、平导轨等其它类型的导轨。其余同图16、17、18、19、20实施例。

以上动定子之间无论采用哪种定位方式，都要遵循和保证动定子在横向、法向（气隙）方向的有效定位和限位，不得偏移和错位，纵向为动子的运动方向无需限位。

上述图1~图21结构图中，驱动控制器12、无线通讯接收装置（通信电路板）、电源电路板等作为运动电控部件可以根据需要，灵活布设在运输体构型板（A）10和/或下构型板9的上方和/或下方，也可布设在运输体侧构型板（B）11的内侧和/或外侧。驱动控制器12和无线通讯接收装置、电源电路板等可两两合二为一，也可集成在一起作为一个整体。另外，所述的定子次级永磁或次级反应板或次级铁心，与运输轨道可垂直、平行或一定角度倾斜设置。

上述图1~图21结构图，仅以水平或垂直或特定倾角布置为例进行原理拓扑结构说明，实际上，上述图1~图21所有的结构图均可以顺时针或逆时针旋转任意角度（比如30度、45度、60度、90度、120度、135度、150度、180度等）布置。

上述无线传输供电系统，包括无线供电发送部7和无线供电接收部8，可以是感应式无线传输供电系统，如常见的电磁感应型和电场感应型等无线传输供电系统，也可以是电磁波型、共振型、谐振型等无线传输供电系统，还可以是反应型、耦合型、机电转换型、机械传动型等其它新型无线传输供电系统；上述无线通讯系统，包括无线通讯发射装置和无线通讯接收装置，如常见的WiFi、232/485、Modbus系统，也可以是5G、6G等新型无线通讯系统。

上述传输线也可采用无线供电与蓄电池(电容)同时供电和蓄电池(电容)单独供电方案。

动子无线供电和蓄电池(电容)同时供电方案。在图1-图30基础上，动子上增设蓄电池和或电容，无线供电发送部7可沿整个传输线运输轨道布设，也可在传输线指定的一段作为充电段集中布设以减小线路成本。该方案有三种供电方式：1）由无线供电发送部7、无线供电接收部8和蓄电池(电容)同时对动子上的驱动器、动子及辅设装置供电；2）由蓄电池(电容)对动子上的驱动器、动子及辅设装置供电，无线供电发送部7、无线供电接收部8仅用来对蓄电池(电容)进行无线充电；3）由无线供电发送部7、无线供电接收部8对动子上的驱动器、动子及辅设装置供电，并对蓄电池(电容)进行无线充电，蓄电池(电容)仅作为后备(备用)电源。作为优选，电池(电容)管理系统监测到动子上的蓄电池(电容)电能(电压)不足或临近设定值，无线供电系统开启，在非急加速(匀速)运动期间和停车间隙对蓄电池(电容)进行无线充电，并充分利用、回收驻车制动和减速过程中产生的原本浪费掉的巨大能量对蓄电池充电(这也是蓄电池方案的一大特色、优势)，可最大程度地降低无线供电装置和蓄电池(电容)的功率、体积和成本。使蓄电池(电容)可在不影响生产进度的前提下及时快速补充电量，可保证运输体除检修外能够24小时不间断运行，显著提高工作效率。当停电或无线供电装置出现故障的情况下，蓄电池(电容)依然可保证产线的正常运行，有效保障(增加)了供电的可靠性和稳定性。该方案一般可用在对可靠性、稳定性(安全性)和良品率、产量的要求比较高的应用场合。

动子蓄电池(电容)单独供电、驻车自动/手动更换备用(备充)蓄电池方案。该方案采用蓄电池(电容)对传输线供电，不需采用无线、有线（滑触）供电，也就是把图1-图30的无线供电发送部7、无线供电接收部8都删除，而在动子上设置蓄电池(电容)，由蓄电池(电容)对动子上的驱动器、初级线圈及辅设装置供电，同时靠近传输线就近设置一定数量的充电桩和备用(备充)蓄电池，当电池管理系统监测到动子上的蓄电池(电容)电能(电压)不足或临近设定值时，搭载该蓄电池(电容)的动子驻车状态下，可由人工更换蓄电池，或通过自动换电系统(装置)的专用机构移出亏电蓄电池(去充电桩充电)和换入备用(备充)蓄电池。还可设置变轨接驳(分支)段（比如，图10、图11中的变轨接驳段），利用变轨接驳段的同步移位(换位)迅速完成备用动子、备用(备充)蓄电池、备用初级线圈、备用驱动器在内的整个动子运输体的更换，而替换下来的动子运输体上的亏电蓄电池可通过专用充电插头(插口)与充电桩上的专用充电插口(插头)进行自动或人工(断电状态下)对接和接通电源进行充电。该方案比较简单，成本低，但驻车更换蓄电池可能耗费一定的时间，一定程度上降低了动子运输体的使用率。

在成本、可靠性等要求更为苛刻，不允许产生火花和粉尘的场合，还可采用随行变压器、随转电环(包括随转变压器、随动发电机)等非滑触供电方案。

图22为随行变压器原理示意图，其中，图22-A，B，C，D，F，G，H中，初级部、次级部均设置铁心，初级线圈69、次级线圈68分别套设在初级铁心67、次级铁心66上；图22-E仅次级部具有铁心，次级线圈68套设在次级铁心67上，初级部无铁心仅为空心线圈；初级铁心67、次级铁心66为E型、T型、I型、U型、C型、H型、F型、L型、V型等；图22-D，F，G，H左右对称平衡结构，主磁通(磁力线)通过开断铁心处产生的法向力为零(左右磁力相互抵消），受力好；尤其图22-C，D, F，G，H的初级部结构非常简单，为减少涡流按照右手螺旋定则，硅钢片叠片堆叠方向应避免与交变磁通方向一致，可将初级铁心67直接用整段长的大块硅钢片(一般0.2~0.5mm厚)平铺(图22-C, F，G，H)和竖铺(图22-D)叠放而成，加工装配工艺简单，省时省料，成本可控，尤其适合长行程应用场合；图22-F初级部在铁心中部仅设置一个初级线圈，线圈安装方便，但带来安装轨道(基础)形成凹槽，需要两条安装轨道带来不便，为此可采用图22-G将线圈一分为二移至初级铁心两侧(对称布置)来解决，也可将图22-F的初级线圈移至初级铁心的一侧(仍完全套在铁心上)，将初级铁心另一侧留出安装位置用螺栓固定在轨道或基础上(为非对称布置)，工艺结构、安装简单、成本最低，可作为优选方案；也可将图22-B的T型初级铁心67(去掉中间铁心柱)改为I型水平放置的“—”字型铁心，初级线圈69即成为空心线圈(图示位置不变)直接平铺在水平铺设的I型初级铁心67或铁轨上，也是一种可选方案；图22-H，次级铁心66位于初级铁心67上方，初级线圈69、次级线圈68分别套设在初级铁心67、次级铁心66上，次级铁心66底部设置由导磁材料制成的导轮或导靴85，次级铁心66通过导磁的导轮或导靴在初级铁心上滚动或滑动，以减小磁阻，图22-H也可不设置导轮或导靴；图22为单相随行变压器，相同原理，还可制成三相、四相等多相随行变压器。以普通三相心式变压器为例，可将图22-A的初级部“E”型铁心的三个铁心柱分别套设A、B、C三相初级线圈，次级部“E”型铁心的三个铁心柱对应分别套设A’、B’、C’三相次级线圈，即构成三相随行变压器基本结构图，其余不再赘述。另外，上述单相或多相随行变压器，初级部和次级部也可互换设置，不再赘述。

下面以图22单相随行变压器为例叙述工作原理：随行变压器的初级部为带初级铁心或不带初级铁心的初级线圈，次级部为带次级铁心的次级线圈，初级部、次级部两者配合间隙 (平行移动间隙))设置，在初级铁心67和或次级铁心66之间形成至少一小段开断间隙，所述间隙与初级铁心67和或次级铁心66一起构成主磁通闭合回路，初级线圈69接交变电源用于产生励磁交变主磁通，此交变主磁通同时穿过初级线圈69和次级线圈68，在次级线圈68中感应出电压，与普通变压器工作原理相同，两者差别在于后者磁路无间隙，而前者磁路具有小间隙(一般0.5~3mm)主要可能带来空载电流(空耗)的增加，带载情况下电流增加并不大一般低于10%，其它作为变压器基本特性并无不同，理论上完全可满足工程使用要求。随行变压器供电方案，应用于图1-图30传输线，只需将无线供电发送部7换成随行变压器的初级部沿轨道或基础布设，无线供电接收部8换成随行变压器的次级部与运输体相连并随运输体沿纵向(图22垂直纸面方向)运动方向移动，至于随行变压器的次级部在横向和法向方向的定位可单独设置也可利用运输体本身的支撑(定位)部件来实现。随行变压器供电方案结构简单，无需体积庞大复杂的无线供电高频(一般50~90kHz)开关电源装置，前者小缝隙带铁心多匝线圈构成良好变压器(“口”、“日”型)闭合磁路，供电效率和可靠性远高于后者大开口空心单匝线缆(E型、U型、C型)半开放磁路，前者工频(50Hz)供电的电磁兼容性和噪声控制也明显远优于后者数十kHz高频供电(尤其1kW 以上的大功率高频供电装置现场使用电磁干扰和噪声很大，对周围环境和人员作业、正常交流造成较大干扰和影响,安静环境下难以使用),成本可控,皮实耐用，免维护等突出优点，尤其适合很高可靠性、各方面很高要求的复杂环境(场所)。

图23为随行变压器的供电电路原理示意图。图中，n个动子(运输体)设置了n个次级部，沿轨道布设的初级部可等效为#1,2#,3#,…#N段电感线圈单元，与动子次级部耦合的n个初级部(电感线圈单元)与n个次级部构成n个随行变压器，各随行变压器的次级线圈与各运输体上的驱动器相连提供电力，未与动子次级部耦合的(N-n)个初级部可视为电感线圈，n个随行变压器与(N-n)个未耦合电感线圈构成串联电路，接入电源电压U。同理，还可组成并联或串并联混合电路，各线圈也可以采用分段供电方式接入供电电源。供电方案和接线简单灵活，一般可优选串联供电方式。

随行变压器具有N段初级部，N≥1；其中N=1时，随行变压器的初级部整段设置于运动体运动的路径上并与随行变压器的次级部配合，整段初级部的初级线圈接入供电电源，当N≥2时，随行变压器的初级部分段设置于运动体运动的路径上并与随行变压器的次级部配合，N段初级部的初级线圈依次串联和或并联接入供电电源。

随转电环(包括随转变压器、随动发电机)供电方案，如图24所示，其中，所述的随转电环由静止部35和随转部36组成，分别具有输入端和输出端。随转电环一般设置于传输线(环线)的几何中央(几何中心)处，随转电环输出端通过供电线缆(下称线缆)与多个运输体26上的驱动器连接，随转电环的输入端接供电电源。线缆布设有多种方式：(1)采用不可收缩线缆。普通线缆的长度留有足够的余量(大于最长牵引距离)，让线缆自然下垂或弯曲(成弧形)，使得运输体在一定运行(行程)范围内可自由拖缆移动，当线缆拉伸牵引到一定程度带动随转电环转动部自由转动，从而实现运输体拖缆全程自由运行，一般用在长宽比不大(比如圆环型)的传输线；(2)采用可收缩线缆。有自然收缩线缆和自动收缩线缆等类型。自然收缩线缆比较常见的有螺旋弹簧线缆，也就是将线缆一圈一圈缠绕成螺旋弹簧形状(普通固定电话机的听筒连接线就是采用这种螺旋线缆），线缆自身具备弹性，一定范围内实现线缆的自然收缩；自动伸缩线缆是应用自动收缩卷尺、自动收缩的(汽车/飞机)保险带等类似的自动收线(可去掉限位装置)原理，自动收线装置主要包括收线轮(缠线轮)、与收线轮相连的弹簧等部件，把线缆放进自动收线装置内(把线缆缠绕在收线轮上），自动收线装置一般设置在运输体上，也可设置在随转电环转动部上，线缆一端与驱动器相连，另一端与随转电环输出端相连，通过自动收线装置,当运输体与随转电环之间的距离增加时，利用运输体的牵引力克服弹簧力拉长线缆，当距离减小时，又利用弹簧的回弹力自动回收(收纳)线缆，从而实现多运输体运行全过程随行线缆的自动收放，既适合长宽相差不大的传输线，也适合长宽相差比较大的狭长型传输线，尤其适合运输体较高密度运行，应用场合更广；作为首选方案，随转电环输出电源通过自动收缩线缆与运输体(驱动器)连接。随转电环供电结构简单，各运输体移动期间，电力供应稳定可靠，尤其适合无分支、无接驳传输线和移动电力装备等领域。

上述随转电环也可以制成同轴堆叠而成的多层随转电环，有多少个动子就设多少层随转电环，每层随转电环的随转部对应连接一个不同的动子，各动子连接线在空间上完全独立、互不干扰。以4个动子连续型水平(圆环形或跑道形)环线为例，多层随转电环在垂直(高度)方向一层一层上下堆叠而成，并置于该环线的几何中央(中心)处，从下到上1层、2层、3层、4层随转电环的随转部依次对应连接1#、2#、3#、4#动子，即可实现各动子的独立运动(控制)。也可相邻若干个动子(比如相邻2个动子)共用同一层随转电环，以减少随转电环层数。

随转电环为随转变压器供电方案，图25为单相随转变压器原理示意图。随转变压器的基本工作原理与上述随行变压器相同，不同之处在于前者为转动间隙设置，后者为平行移动间隙设置。上述随转电环的随转部即为随转变压器副边线圈所在部，随转电环的输出端即为随转变压器的副边线圈输出端，随转电环的静止部即为随转变压器原边线圈所在部，随转电环的输入端就是随转变压器的原边线圈（供电电源）输入端。

图25中，中部铁心61本身充当中间转动轴，上部铁心53与轴承座52相连，原边线圈56、轴承51套在中部铁心61上，轴承座52与轴承31配合设置，副边线圈57转动设置通过保持架54与上部铁心53相连，也可直接与轴承座52相连或位于上下两个轴承座52之间，副边线圈57分别与原边线圈56和外部铁心55间隙配合，使得上部铁心53和副边线圈57可围绕中部铁心61（中间轴）转动，可转动的上部铁心53位于静止设置的外部铁心55、中部铁心61两者之间或两者上方，三者间隙配合，构成最小闭合磁通路径（回路）；为了尽可能减小转动部和静止部之间的转动间隙，最大限度减小磁路磁阻，可将副边线圈输出端引出线通过上部铁心53、轴承座52（钻孔）穿孔引出来，上部铁心面积合理设计在其上面钻几个穿线小孔并不会影响到主磁路；原理上讲，上部铁心53既可设置在静止的外部铁心55、中部铁心61之间，也可设置在外部铁心55上方。如果设置在上方，由于上部铁心53与位于同一闭合主磁路静止设置的外部铁心55、中部铁心61之间存在较大的固有法向磁吸力，可能带来结构强度、定位导向等一系列问题，故图25中，将上部铁心53设置在外部铁心55、中部铁心61之间，法向磁力方向在左右(水平)方向，就能够利用轴(左右)对称结构特点彼此抵消和平衡法向力，结构简单，整个装置的体积更小，成本低。当原边线圈56通入交流电源，根据电磁感应定律，在中部铁心61与上部铁心53、外部铁心55之间形成磁力线环路产生交变磁通，此交变磁通同时穿过原边线圈56和副边线圈57，因而在副边线圈57中感应出电压。

上部铁心53、外部铁心55、中部铁心61截面可以是三边形、四边形、五边形或多边形，也可以是圆筒形、圆柱形、圆环形、杯型，比如内外圆筒形状的中部铁心61、外部铁心55；当外部铁心55、中部铁心61截面是四边形(矩形)或多边形时，为了保障磁通路径的连续性，上部铁心53应设置为圆盘（圆环）形、圆筒形，该结构可作为一种首选优选实施方案，优点是可充分利用现有变压器的叠片结构和加工装配工艺，更为简单实用；或者反过来，上部铁心53截面为四边形(矩形)或多边形时，外部铁心55、中部铁心61设置为圆柱（圆筒）形。原边线圈56、副边线圈57截面与各铁心截面配合设置。原边线圈56、副边线圈57不仅可内外一起或上下分开套在中部铁心61上，还可内外一起或上下分开套在外部铁心55、上部（或下部）铁心53、中部铁心61上。上部（或下部）铁心53、外部铁心55、中部铁心61采用导磁材料，一般采用硅钢片叠装而成，以减小涡流和损耗。

图25是副边线圈57随上部铁心53一起转动的方案，转动部由轴承座52、上部铁心53、副边线圈57、保持架54组成，结构紧凑，转动惯量和质量比较小；由于转动间隙可设置得很小(比如0.3mm)，转动间隙对磁路的影响工程上可以忽略不计，性能上普通变压器基本无异。另外，下部与上部一样也可对称设置轴承座52和轴承51。此外,原边线圈也可转动设置。

常见的轴承为滚动轴承或滑动轴承。图25还可以按次级（或初级）线圈与外部（或中部）铁心同时转动来设置轴承。作为一种可选方案，也可直接利用轴承座充当上部铁心。

图25中的原边、副边线圈可互换位置，也就是原边线圈在外，副边线圈在内，套在中部铁心上，上部铁心可直接与外部铁心、轴承座相连，并对称设置上下两组轴承、轴承座，让副边线圈和中部铁心可通过轴承围绕外部铁心转动，成为内转子结构，双轴承定位结构可将副边线圈固定(夹)在上部、下部两个铁心之间，可不设置线圈保持架54。

图26为仅副边线圈转动方案。所有铁心静止设置，仅副边线圈57转动，线圈保持架54直接与轴承座52相连，或轴承座、保持架为一体设置，带动副边线圈转动，副边线圈引出线可通过保持架开槽和轴承座钻孔引出,转动惯量小,也是较优方案。图25、图26也可在中部铁心61上部中心处钻螺纹孔或沉孔、通孔，紧固件(螺栓)与中心孔配合设置，来固定轴承座52和或轴承51，可基本不改变现有变压器铁心叠片及装配结构，工艺简单，也是一种实用方案。

如图27为三相随转变压器原理示意图。图中，从内到外，对称设置了三组上部铁心53、三组外部铁心55，六组线圈（每相两组），其中，由里向外或由外向里依次是A、B、C三相，每相原边线圈56在内、副边线圈57在外，两者间隙配合。图中，也可将位于最外层的一组外部铁心55和一组上部铁心53同时去除，也就是由里向外，只对称设置两组上部铁心53、两组外部铁心55，结构更为简单紧凑，此时，最外层副边线圈57的保持架54可直接与轴承座相连。其余同图25、26。相同原理，可制成多相随转变压器。单相或多相随转变压器也可参考上述单相或多相随行变压器结构原理，改成转动设置(配置)来实现，不再赘述。

所述的随转电环为随动发电机, 至少包括双转子随动发电机和或双定子随动发电机。如图28所示，随转电环的随转部为发电机初级，随转电环的输出端为发电机初级的输出端，随转电环的静止部即为电动机定子，随转电环的输入端就是电动机定子输入端。

一种双转子随动发电机作为随转电环的基本原理示意图如图28所示。双转子随动发电机由电动机I和外转子发电机I组成。其中，电动机I由定子43、内转子42的内圆周47组成，内转子42的外圆周46可设置永磁极(永磁体)作为发电机次级(转子)，外转子设置初级线圈作为发电机I初级41，两者构成外转子发电机。电动机I定子43安装在基础上，内转子42、外转子发电机I初级41通过轴承安装在电动机定子轴上。当电动机I的输入端44接入输入电源，电动机I定子43线圈通电，内转子42转动，同时带动内转子外圆周上的永磁极(永磁体)转动，在外转子发电机I初级41线圈感应电压(电动势)，发电机I的输出端45输出电力。根据内转子的内圆周的不同结构(比如鼠笼、永磁、铁心等)，这里的电动机类型可以是感应电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机等多种类型的电动机。作为优选方案，内转子电动机采用永磁同步电动机，也就是说内转子42的内外圆周分别装有永磁极(永磁体)，内转子转速为电源频率同步转速，不受负载影响，有利于为发电机提供更为稳定的动力和电源输出。

另一种双定子随动发电机作为随转电环的基本原理示意图如图29所示。图中，设置了两台电机，左边一台作为电动机II，右边一台作为发电机II，发电机II转子38与电动机II转子32通过联轴器37同轴相连，一般发电机II转子38为永磁极，当电动机II定子34的输入端39通电，电动机II转子32带动同轴的发电机转子38转动，在发电机II初级33中感应电动势从发电机II输出端40输出电源。其余同双转子随动发电机实施例。图29分体式双定子随动发电机也可按图28类似原理做成一体式双定子随动发电机，不再赘述。

上述随行/随转变压器、随动发电机方案还包括无线和或有线通信装置(模块)，不再赘述。

上述无线供电、随行变压器供电系统还可同时兼用于载波通信，即无线/随行变压器供电+载波通信方式。无线供电发送部7或随行变压器初级部在传输电力的同时，利用电力线缆或初级线圈载波方式传输载波信号(控制指令)，无线供电接收部8或随行变压器次级部在接收电力的同时接收所述轨道运输系统对于运输体的控制指令(载波信号)。充分利用已铺设的无线供电发送部(包括高频发生器、电力线缆等)/随行变压器初级线圈和无线供电接收部(包括取电器、接收电路等)/随行变压器次级部，仅需增设载波信号调制(发送)模块和载波信号解调(接收)模块，无需另外架设专用载波线路/信号拾取器或专用网络，具有成本低廉、信号稳定、高传输速率、抗干扰性强、免布线烦恼等特点，控制指令、系统状态和音视频等信息的传输，可做到整个通信过程的准确无误，相比于无线通信可能存在传输不稳定、数据延时、掉线等问题，提高了通信带宽和数据传输的可靠性，避免了无线通信易受复杂工业应用环境电磁干扰严重的问题。相比于背景技术滑触供电传输线一般采用无线通信(若直接用电刷滑触线进行载波通信存在信号干扰/传输不稳定等问题，而增设专用载波线路/信号拾取器又成本过高、体积过大并不具可行性)，极大提高了通信可靠性和抗干扰能力，并显著降低了通信成本，是本实用新型相比背景技术的一大优势。此外还可采用微波通信、漏波通信、红外通信等通信方式。

此外还有随行变压器、随转电环与蓄电池(电容)同时供电或单独供电方案，不再赘述。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本实用新型作为一种低成本高性能的轨道运输系统，定子单元为次级永磁或次级非永磁，动子为初级绕组，设置于动子上的驱动控制器采用无线(非滑触)供电和无线/有线通信提供电能输入和信号输入；定子次级永磁采用U形结构防护简单，动子初级线圈采用空心线圈，质量小，无齿槽效应，推力波动很小，可对动子进行精确位置控制；定子次级非永磁采用单边型或双边型的次级反应板或次级铁心，动子初级线圈采用带铁心线圈或同时带铁心带永磁的线圈，定子结构更加简单，无需防护，推力密度大，成本低，可对动子进行精确位置控制。具有统一的拓扑结构，有连续式、摆渡式、非连续式、变轨接驳式、复合式，跑道形、方形、圆形、复合形等多种类型传输线；各动子还可与附设机构(机械手、转台等)多轴联动，成为输送与加工融为一体、高附加值的柔性制造智能系统(装备)。运行线路（轨道）上的任何一个动子出现故障可以快速更换或撤出，并不会影响到整个传输线的继续运行。实施效果上看，理论上它综合和兼有传统动圈式和动磁式方案具有的优点，更适合多动子高精度、高速度、高密度、高度智能化运行，具有结构简单、运行可靠、高效节能、高性能低成本等突出优势。

随着制造业的转型升级，自动化产线需求量越来越大，技术要求越来越高。直线电机多动子柔性传输线凭借直驱技术高加速度、高定位精度、高刚度的特点和优势，深受市场上中高端客户的青睐，成为市场急需和最具条件基础首先实现规模化应用的制造领域高端精密运动部件装备。直线电机自动化产线早期以动圈式滑触供电线为主，因电刷滑触运行产生磨损、积炭、火花，技术落后，而且信号传输存在干扰/不稳定，电刷允许运行速度低(一般工作在低速2米/秒以下)，速度越高磨损量/停车维护量越大，生产效率和产品附加值低，无法应用在3C电子(通信、计算机、消费电子)、半导体(晶元)、显示面板、动力(锂/镍等)电池等不允许产生火花/粉尘的洁净/易燃易爆等复杂环境和高可靠性高要求(一般常年24小时不允许停车，对多工位有很高的控制精度要求)柔性制造领域。因而国内外转向采用动磁式方案：动子无源，定子线圈分段供电，沿轨道密集布置定子线圈模块和分段供电切换功率电子元器件/位移测量元件/驱动控制器/线缆等，动子所到之处与动子相耦合的定子线圈才通电，将要到达之处未耦合的定子线圈(其空耗一般比正常耦合的线圈大4-7倍)也需提前预通电，分段供电切换能耗大，在输送与加工融为一体的多轴联动场合，动子上的附设机构无法取电，需另设专门供电装置，尽管解决了无火花、无粉尘供电问题，但系统复杂，高速运行的多个无源动子要做到精准独立控制和很高的重复控制定位精度，对轨道侧的控制技术及可靠性要求很高，技术水平不仅难以达到，还带来超高的制造使用成本问题(进口线动辄每米十万元以上)，尚难以满足低成本高精度工业产线大规模工业应用需求，严重制约了行业的发展和生产效率的提高。

图30是本实用新型传输线在3C(计算机、通讯、消费电子)应用场景实施例示意图，在轨道周侧和运输体周侧两者至少其中之一设置机器人，所述机器人包括上下料机器人以及工作机器人中的至少一种，工作机器人包括机体以及执行机构，所述运输体固定连接承载板用于承载工件，使得运输系统与机器人组成输送与加工为一体的轨道运输工作系统，详细的，由本实用新型图1-图29所示的直驱多动子传输线、若干个固定位机器人81、多个工件83、上料和或下料多轴多自由度机器人84等组成。以上料过程为例，工件由传送带依次运送至上料多轴多自由度机器人附近，上料多轴多自由度机器人抓取工件83(比如手机、显示屏、芯片等3C产品)依次放置在运输车(动子)构型板10或托盘(构型板或托盘还可设置夹持装置)上，利用本实用新型直驱多动子传输线将多个工件83同时或按一定顺序精准移动至若干个固定位机器人81所在的产品工装/检测位置（即固定位机器人的操纵臂82下方，操纵臂82还可设置夹持装置），启动固定位机器人的操纵臂82对工件(手机、显示屏等3C产品)进行高精度的点胶、贴装、检测等工序，完成这些工序后再将工件精准移动至下料区，与下料多轴多自由度机器人配合将工件移至下个工作区。上述多个固定位机器人81可以是相同工序，也可以是不同工序。

通过设置连续的“直驱环线加工系统+上料多轴多自由度机器人+直驱环线加工系统”可形成完整的自动生产流水线，适用于手机、显示屏、芯片等对加工精度要求极高的3C产品。

本实用新型“无线/非滑触供电、无线/载波通信&动圈式精确控制技术”+“模块化直驱(DD)技术”等多项创新技术，突破现有技术及应用瓶颈，从根本上解决现有动圈式电刷滑触供电易产生电火花/积炭、能耗高、允许运行速度低、信号传输不稳定、维护量大，动磁式分段供电控制系统复杂、可靠性低、成本超高等缺陷，以及多动子长时不间断供电&精准控制难题，首次实现无火花/无积炭/低能耗/免维护/低成本/高精度/高速度/高可靠性/多工位柔性传输，结构简单，电磁兼容性好，更方便多动子精准控制和附设机构取电。从实施效果来看，采用本实用新型无线供电方案的传输线样机实测重复定位精度和绝对位置精度分别达到±1.6μm和±50μm/m，比目前国内外市场上的动磁式产品对应精度（仅为±10μm和±250μm/m)可大幅提高75%以上，技术指标性能领先，制造使用成本低(约为进口产品的1/5~1/4)，各方面具有差异化优势，满足低成本高精度产线大规模行业应用需求，从根本上解决高可靠性高要求场合、复杂环境下现有传输线控制系统复杂、成本超高、损耗大、精度低、稳定性差、可靠性低、装调周期长、维护量大等技术瓶颈和工程应用难题；上述应用场景采用随转电环(随转变压器、电动发动机)供电方案一般情况下也能满足，只是在使用场景适应性、动子密集度、技术先进性方面不如前者，两者之间，首选无线供电方案；若成本要求苛刻(成本极低)，可优选随转变压器供电方案；若可靠性和电磁兼容性、噪声、能耗、运维、环境等要求都特别高，则首选随行变压器供电方案。

变压器/电机是人类利用经典电磁理论最成功最大规模工程应用成果,成为现代社会不可替代最基本最可靠最便利的供电基础装备,虽经百年,历久弥新；本实用新型随行/随转变压器、随动发电机本质上是变压器/电机,将复杂移动供电问题的解决回归经典和本源,继承了变压器/电机的一切优点,功率范围很宽从几十瓦到上百千瓦。是本实用新型相比背景技术的一大优势和特点。

随着无线供电、无线/载波通信、驱动控制、电机(变压器)制造技术及高电阻率电工钢/磁流体/超导等新型电工材料的快速进步，无线/随行(随转)变压器供电系统、无线/载波通信系统和电力电子、驱动控制电路的体积愈来愈紧凑,性价比愈来愈高,电能和信号输入采用无线/随行(随转)变压器、随动发电机供电、无线/载波通信,具有先进技术显著特征,易于实现高精度、高速度、高密度、高功率、高可靠性、高效传输和装置的高度智能化/小型化,符合新时代智能化发展方向；另一方面，本实用新型随行/随转变压器、随动发电机作为最基本最可靠最便利的移动供电基础装备，也为传统电机(变压器)产业的转型升级提供了新的发展空间和巨大市场。

综上，无论原理拓扑结构，还是实施效果，本实用新型都与现有技术不同，摒弃了背景技术的一系列缺点，从原理方案上解决了困扰已久的重点应用领域关键技术和工程应用瓶颈问题，可能成为该领域首选结构方案，尤其适用于无火花、无粉尘复杂环境、高要求场合的高性能传输线、物流仓储运输线。此外，也可用于人员输送和各类需要移动供电装备的行业、领域。

值得说明的是，虽然前述内容已参考若干具体实施方式描述了本实用新型创造的精神和原理，但应理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可作出若干改变和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种高性能轨道运输系统，包括轨道分系统和运输分系统，其特征在于：

轨道分系统包括：

轨道；

定子部，沿着所述轨道布设；

运输分系统包括：

运输体，沿轨道移动，用于对于物料或人员的运输；

动子部，与定子部配合设置在所述运输体上，作为初级输入用于电磁激励定子部；

供电装置，与运输体连接，用于提供电力，所述供电装置采用非滑触供电；

驱动控制器，设置在所述运输体上，输入端连接供电装置，输出端连接动子部，通过对动子部的驱动，控制运输体在轨道上的移动。

2.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述供电装置为无线供电装置，包括无线供电发送部和与无线供电发送部配合设置的无线供电接收部，所述无线供电发送部设置于轨道或基础上，所述无线供电接收部设置在运输体上，用于从无线供电发送部获得电力。

3.根据权利要求2所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述无线供电发送部与所述无线供电接收部之间采用电磁感应型、电场感应型、电磁波型、共振型、谐振型、反应型、耦合型无线传输供电中的至少一种方式。

4.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述供电装置为随转电环，设置于所述轨道或基础上，所述随转电环采用非滑触供电，包括至少一个转动设置的随转部和与随转部同轴配合静止设置的静止部，静止部具有输入端，输入端连接供电电源，随转部具有输出端，输出端连接驱动控制器输入端。

5.根据权利要求4所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述随转电环为随转变压器、随动发电机中的至少一种，所述随转变压器包括静止部和随转部，静止部设置用于主磁通电源输入激励的原边线圈，随转部设置用于主磁通感应电源输出的副边线圈，所述静止部、随转部至少其中之一设置铁心，静止部、随转部两者配合转动间隙设置，在静止部和随转部之间形成至少一段转动间隙，所述转动间隙与静止部和随转部一起构成主磁通闭合回路；所述随转电环的静止部为随转变压器的静止部，随转电环的随转部为随转变压器的随转部，随转电环的输入端为随转变压器的原边线圈输入端，随转电环的输出端为随转变压器的副边线圈输出端；所述随动发电机，由同轴设置的电动机和发电机组成，包括定子部和随转部，所述随动发电机的定子部为电动机定子，随转部为发电机初级；所述随转电环的静止部为随动发电机的定子部，随转电环的随转部为随动发电机的随转部，所述随转电环的输入端为随动发电机的电动机定子输入端，随转电环的输出端为随动发电机的发电机初级输出端。

6.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述供电装置为随行变压器，包括初级部和次级部，初级部沿运输轨道或基础布设，次级部设置在运输体上，初级部设置用于主磁通电源输入激励的初级线圈，次级部设置用于主磁通感应电源输出的次级线圈，所述初级部、次级部至少其中之一设置铁心，初级部、次级部两者配合平行移动间隙设置，在初级部和次级部之间形成至少一段平行移动间隙，所述平行移动间隙与初级部和次级部一起构成主磁通闭合回路；所述随行变压器的初级线圈输入端连接供电电源，随行变压器的次级线圈输出端连接驱动控制器。

7.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述轨道运输系统还包括通信装置或通信模块，与驱动控制器连接或包含在驱动控制器之内，用于接收轨道运输系统对于运输体的控制指令，所述通信装置或通信模块采用无线通信、有线通信、载波通信、微波通信、漏波通信、红外通信中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述定子部为次级永磁、次级反应板、次级铁心中的至少一种，所述动子部为初级空心线圈、初级带铁心线圈、初级带永磁带铁心线圈中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述轨道设有导轨，该导轨与所述运输体上设置的滚动、滑动、浮动支撑部件中的至少一种支撑部件配合安装，用于支撑所述运输体沿所述轨道和或导轨移动。

10.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述轨道为连续型、非连续型、摆渡型、变轨型中的至少一种，用于支撑所述运输体沿所述轨道移动，所述摆渡型、变轨型轨道中的摆渡段、变轨段由摆渡、变轨动力机构驱动，用于运输体的转向、退出或进入。

11.根据权利要求1-10任一所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述运输分系统的运输体上还设有动力电池和或电容，该动力电池和或电容连接所述驱动控制器。

12.根据权利要求1所述的一种高性能轨道运输系统，其特征在于：所述供电装置为动力电池和或电容，被设置在所述运输体上，该动力电池和或电容连接所述驱动控制器。

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