[发明专利]一种具有纵向端部倾斜次级结构的直线感应电动机

说明书

一种具有纵向端部倾斜次级结构的直线感应电动机，包括两面长初级与一面短次级；所述的两面长初级平行布置，每一面包括叠压在一起的铁芯和绕组，两面长初级之间有间隙。所述的一面短次级在两面长初级之间，能够沿着长初级的长度方向运动；所述的短次级由金属导体板制成。所述短次级纵向端部相对于初级铁芯倾斜一定距离。采用本发明的短次级金属导体版可以削弱电机纵向动态端部效应，进而抑制电机推力波动，改善电机性能。

技术领域

本发明涉及一种双边长初级直线感应电动机。

背景技术

直线电机是一种可实现电能与直线运动机械能直接转换的电磁驱动装置，由于省去了中间传动装置实现直接驱动，因而在轨道交通、高精度数控机床等直线驱动领域获得广泛应用。双边长初级直线感应电机(DSLPLIM)具有次级结构简单、散热方便、初级绕组馈电方便可靠等优势，因而在诸如电磁发射系统、车辆碰撞测试平台等瞬时、短行程、大推力领域具有显著应用优势。

DSLPLIM为双边绕组激励的直线感应电动机，当电机三相或多相初级绕组接入对称交流电源时，电机气隙在双边绕组的共同作用下产生行波磁场，此行波磁场作用于次级导体板产生感应涡流，气隙行波磁场与导体板涡流相互作用产生电磁推力，在电磁推力作用下次级导体板带动负载做直线运动。DSLPLIM初级与次级均为开断结构，产生纵向端部效应，使得电机运行时气隙磁场非对称分布，降低了电机的整体能效指标。

DSLPLIM初级铁芯开断产生静态纵向端部效应，次级导体板开断产生动态纵向端部效应。对于DSLPLIM，纵向静态端部效应引起的初级电流不对称分量相对较小，且可以通过初级电流的对称控制来抑制静态纵向端部效应引起的推力波动。纵向动态端部效应产生的次级负序电流与初级正序电流相互作用，将会产生两倍转差频率的推力脉动，是形成DSLPLIM纵向动态端部力、造成电机电磁推力波动的主要因素。根据DSLPLIM纵向动态端部力的产生机理，目前已有专家和学者提出通过电机本体的改进设计来削弱DSLPLIM纵向动态端部效应，进而抑制电机电磁推力波动。

周理兵等在电机与控制学报2014年第18卷第4期中发表的“长初级双边直线感应电机纵向动态端部效应”中基于电机一维磁场分析结果提出：通过降低品质因数可以显著削弱电机动态端部效应，但显然此种方法将降低电机的能效指标。

王敬莆等在电力学报2015年第30卷第6期中发表的“基于2维有限元仿真对高速长初级直线感应电动机纵向边端效应的研究”中提出：电机次级采用多个短导体板，每个导体板在空间错开一定的位置，辅以机械连接，削弱电机次级整体的瞬时推力波动，但是此种方法将无疑增加次级复杂程度、降低系统可靠性。

龙遐令在《直线感应电机的理论和电磁设计方法》一书中提出：通过增多次级覆盖的极数，亦即增加长度也可起到抑制推力波动的作用，但当动子长度一定时，极数增多会缩短极距，高速时对应的运行频率随之提高，在电磁加速等大功率场合将给变流器的设计带来困难。

中国专利201810189140.6公开了一种动态端部效应削弱的短初级直线感应电机，其短初级铁芯入端和出端的齿规律削短，使得端部电磁气隙规律变大，动态端部效应引起的端部磁场变化得以抑制，进而达到削弱动态端部效应、改善电机推力性能的目的。但此种方法增加了电机等效气隙长度，牺牲了电机的力能指标，同时此种初级铁芯结构也会显著增加电机的制作成本，不适用于长初级直线感应电机。

中国专利201810550138.7公开了一种针对轨道交通应用领域的基于V型槽次结构的短初级直线感应电机，提出通过在次级导体板开V型槽来限制次级板上的涡流路径，进而削弱电机横向边端效应，改善电机性能。但是此种方法也会增加电机的制作成本，同时在次级导体板上开槽还会降低次级整体的机械强度，因而限制了此种方法在以瞬时大推力为应用背景的长初级直线感应电机中的应用。

发明内容