[发明专利]环形绕组多相交流直线电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及环形绕组多相交流直线电机系统，属于电机领域。

背景技术

多相直线电机采用多于三相的初级绕组结构，对于由逆变器供电的交流直线电机来说，初级绕组的相数可以被当作一个新的自由参数。和普通三相电机比较，其主要优点有：降低了相绕组工作电流，从而降低了开关器件的容量，是采用低压标准功率器件实现高压大功率等级的一种有效手段；改善了磁动势波形，消除了电机内的5次、7次等低次谐波磁场以及由谐波磁场引起的推力波动，降低了电机的振动和噪声，提高了系统的稳定性以及系统的动、静态特性；同时，初级、次级的铁耗和铜耗大大降低，提高了电机的效率；冗余结构提高了系统运行的可靠性，不会出现由于缺相造成无法起动和运行的现象；可以降低直流电网侧的谐波成分等。

多相电机驱动系统比较适合于低电压供电、大功率和高可靠性的应用场合。目前，多相直线电机推进系统的应用多侧重于国防军事、高可靠性以及大功率的场合。诸如航空母舰舰载机的电磁弹射系统、预警机与无人机电磁弹射系统、导弹辅助发射系统、直线电梯推进系统、磁悬浮列车推进系统、科学实验高速直线推进系统、宇宙飞船辅助发射系统等。

如图9所示，传统的整数槽单层绕组平板形三相直线永磁同步电机的电枢铁心齿距τ_t与永磁体的极距τ_p之间满足关系3τ_t＝τ_p，初级铁心每个槽中嵌放一个线圈边，线圈节距与极距相等。A相绕组的线圈边在第一个槽和第四个槽内嵌放，同时跨过了第二个槽和第三个槽，C相绕组的线圈边是在第二个槽和第五个槽内嵌放，同时跨过了第三个槽和第四个槽，以此类推。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，并且各相绕组线圈端部相互交叉，这样不但浪费电磁线、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。同时，由于绕组为单层整距绕组，绕组的磁动势与电动势谐波成分大，电机的推力波动大、效率低，而且由于绕组的端部长，动子的横向支撑跨度大，增大了动子支撑难度。

发明内容

本发明目的是为了解决三相直线永磁同步电机采用传统的整数槽单层绕组，存在结构复杂、成本高、绕组的磁动势与电动势谐波成分大，电机的推力波动大、效率低、动子的横向支撑跨度大，动子支撑难度大的问题，提供了一种环形绕组多相交流直线电机系统。

本发明所述环形绕组多相交流直线电机系统有两个技术方案。

第一技术方案，本发明所述环形绕组多相交流直线电机系统包括m相交流直线电机和m/3个三相功率变换器；m＝3k，k为大于1的正整数；

所述m相交流直线电机包括初级和次级；

初级包括初级铁心和m/3套初级环形绕组，所述初级环形绕组为三相环形绕组；每相邻两个初级环形绕组对应相之间的电角度相位差为δ，且满足条件δ＝±180°/m；每套初级环形绕组的三个引出线与一个三相功率变换器的三个交流输出端一一对应相连；

m/3个三相功率变换器共用直流母线，每相邻两个三相功率变换器输出的对应相电流的电角度相位差为δ。

第二个技术方案：本发明所述环形绕组多相交流直线电机系统包括m相交流直线电机和m相功率变换器；m为大于或等于5的正整数；

所述m相交流直线电机包括初级和次级；

初级包括初级铁心和初级环形绕组，所述初级环形绕组为m相环形绕组；每相邻两相初级环形绕组之间的电角度相位差为δ，且满足条件δ＝±360°/m；初级环形绕组的每相绕组引出线与m相功率变换器的一个交流输出端相连；

m相功率变换器输出m相电流，每相邻两相电流之间的电角度相位差为δ。

本发明的优点：本发明可以减小直线电机绕组的磁动势与电动势谐波，提高电机推力与效率，减小推力波动，降低电机振动与噪声，同时电机的结构简单、制造成本低、容错能力强、可靠性高，适合用于高速、高加速度、大推力等场合。

附图说明

图1是实施方式一所述环形绕组多相交流直线电机系统的结构示意图；此图给出m＝6的具体实施例；

图2是实施方式三所述环形绕组多相交流直线电机的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是实施方式五所述环形绕组多相交流直线电机的结构示意图；

图5是图4的侧视图；

图6是实施方式二所述环形绕组多相交流直线电机系统的结构示意图；此图给出m＝5的具体实施例；

图7是实施方式三所述环形绕组多相交流直线电机的结构示意图；