[发明专利]一种能够减少力矩波动的多定子弧形直线电机

说明书

技术领域

本发明属于电机设计领域，涉及一种能够减少力矩波动的多定子弧形直线电机。

背景技术

对于现有的跟踪设备，目前采用的主要是力矩电机直接驱动的方式。该种传动方式由于没有中间的传动环节，可以获得较高的传动刚度，同时可以减小传动误差。但是对于将要研制的新一代大型跟踪设备(10m以上级)，传统的旋转电机已经不能满足其应用需求，这种传动方式就存在着不可规避的缺点，主要是由于设备的尺寸大，转动惯量大，需要的电机的尺寸和输出力矩也相应地增加。因此目前对于这种大型设备提出了弧形直线电机，与普通的旋转电机相比，该种这种弧形直线电机存在一些结构上的缺点，主要包括：(1)由于电机的定子铁心长度为有限长，当电机运行的时候就会在电机的端部形成磁场畸变，这样的磁场畸变磁场就会在定子与动子之间产生以电机极距为周期的力矩波动，该种效应为边端效应。(2)由于旋转电机的定子铁心是闭合的，三相绕组为旋转对称的，这样三相绕组之间的互感是相等的，与旋转电机不同的是，该种电机由于定子铁心长度是有限长的，三相绕组在空间不是对称的，这样就使三相绕组之间的互感大小不相等。这样即使给电机施加三相对称的电压，在电机的绕组中也不能形成三相对称的电流，从而致使绕组中有高次电流谐波的存在，从而使电机产生较大的力矩波动，尤其在电机低速运行的时候会造成较大的力矩波动，影响电机的跟踪性能，难以满足大型低速旋转设备的应用需要。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种能够减少力矩波动的多定子弧形直线电机，可以有效减小弧形直线电机由于边端力和三相绕组不对称造成的力矩波动，以实现电机低速、平稳、高精度运行，满足大型低速旋转设备的应用需要。

本发明的技术解决方案：一种能够减少力矩波动的多定子弧形直线电机，所述弧形直线电机为三相交流永磁同步弧形直线电机，由三块结构相同的定子A、B、C和一个转子装配而成；所述转子由转子磁轭和粘贴在转子磁轭上的永磁体组成；所述三块定子A、B、C在空间按相距120度的机械角度排列；每块定子A或B或C由含铁心的三相定子绕组A1、B1、C1或A2、B2、C2或A3、B3、C3构成，所述三块定子中的三相定子绕组A1、B1、C1，A2、B2、C2，A3、B3、C3采用错相位连接构成三相整体绕组U、V、W，即三相定子绕组A1、B2、C3相连接构成U相整体绕组，三相定子绕组B1、C2、A3相连接构成V相整体绕组，三相定子绕组C1、A2、B3相连接构成W相整体绕组，且构成的三相整体绕组U、V、W的电阻、电感、互感大小相等，所述三相整体绕组U、V、W采用Y型连接。

所述每块定子A或B或C为11极10槽，所述每块定子A或B或C中的三相定子绕组采用跨相邻槽的方式缠绕，从一端至另一端，即三相定子绕组中的线圈分别按A1a1a1A1A1a1B1b1b1B1B1b1C1c1c1C1C1c1

或A2a2a2A2A2a2B2b2b2B2B2b2C2c2c2C2C2c2

或A3a3a3A3A3a3B3b3b3B3B3b3C3c3c3C3C3c3的方式缠绕，其中A1或A2或A3表示A1或A2或A3相绕组中的线圈绕进，a1或a2或a3表示A1或A2或A3相绕组中的线圈绕出，B1或B2或B3表示B1或B2或B3相绕组中的线圈绕进，b1或b2或b3表示B1或B2或B3相绕组中的线圈绕出，C1或C2或C3表示C1或C2或C3相绕组中的线圈绕进，c1或c2或c3表示C1或C2或C3相绕组中的线圈绕出。

所述三块定子A或B或C中的三相定子绕组中的相邻线圈节距为5°，即160°电角度，每块定子的每相绕组由相邻的三个线圈串联而成。

所述每块定子A或B或C分别通过4个φ9的通孔固定在安装设备的静止部位上，转子通过8个φ11的定位孔固定在安装设备的转动部位上。

所述转子与定子最小气隙为1.2mm，误差为±0.01mm，整个装置的有效厚度为30mm。

所述转子D的外半径198.8mm，内半径178mm，转子磁轭采用导磁性良好的45号钢；永磁体的外形采用弧形设计，永磁体的最高高度为8mm，最低高度为6.8mm，永磁体材料为钕铁硼，永磁体剩磁达到0.96T，矫顽力达到690KA/m。

所述每块定子由100块厚度为0.5mm的矽钢片压制而成，定子外半径240mm，内半径200mm，中心角为54°，外弧长为226.2mm。

所述转子磁轭上粘接有32对永磁体。

本发明与现有技术相比的优点在于：