直驅(qū)式旋轉(zhuǎn)電機（DDR1）的基本原理與結(jié)構(gòu)

 
直驅(qū)式旋轉(zhuǎn)電機（DDR1）的基本原理與結(jié)構(gòu)是采用永磁的方式，并設(shè)計了專門的盤面電機，同時 充分利用了外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)兩端面的空間，將兩個盤面電機的定子與外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)的定子固定在一起，兩個盤面電機的轉(zhuǎn)子盤與外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子筒構(gòu)成一個三維封閉的外轉(zhuǎn)子。在同樣的空間體積下，這種復(fù)式結(jié)構(gòu)較單個外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)和單個盤形結(jié)構(gòu)的電機能產(chǎn)生更大的電磁轉(zhuǎn)矩。復(fù)式永磁同步電動機的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
 

 
從圖1可見，直驅(qū)復(fù)式三維永磁電機由三組相對獨立的定、轉(zhuǎn)子組復(fù)合而成，可以視為一個圓筒形的外轉(zhuǎn)子式永磁電機與兩個圓盤形的軸向磁通永磁電機合成的結(jié)構(gòu)。但三者之間不是完全獨立的，它們是相互影響、相互作用的統(tǒng)一體。要使直驅(qū)復(fù)式三維永磁電機能轉(zhuǎn)動并輸出轉(zhuǎn)矩，必須使三個定轉(zhuǎn)子組形成的三個電磁系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。根據(jù)直接驅(qū)動抽油機的結(jié)構(gòu)條件, 復(fù)合式三維永磁電機必須滿足低速大力矩的驅(qū)動要求。

在復(fù)合式三維永磁電機的研發(fā)中，我們解決了以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題即：

 
①雙盤面電機與外轉(zhuǎn)子電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題
②復(fù)合永磁同步電機的起動、正、反轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運行問題
③復(fù)合式三維永磁電機的全新計算方法和設(shè)計程序 該電機的創(chuàng)新在于：
 
研發(fā)了全新的復(fù)式電機結(jié)構(gòu)形式，使電機的功率密度達到最大化 全新的電磁場分布形式，使電機的機電能量變換達到最佳化
 
直驅(qū)式直線電機（DDL1、DDL2）的基本原理與結(jié)構(gòu)
 

直驅(qū)式直線電機DDL1主要是為懸掛輸送系統(tǒng)開發(fā)的，這種電機在系統(tǒng)中必須滿足以下條件：

 
1）扁平型結(jié)構(gòu)，限定體積
2）單向運行，頻繁起動，運行時間秒級；
3）起動電流要小于同容量電機，沖擊小、響應(yīng)快；
4）結(jié)構(gòu)簡單成本低、重量輕；
 
單相直線感應(yīng)電機具有多種不同結(jié)構(gòu)，適用于不同場合。若要滿足以上條件，需要采用結(jié)構(gòu)最簡單的2 極電容運行電機，其主副相線圈都只有一個，由于系統(tǒng)運行速度不快，因此電機極距較小，限制了槽寬的大小，為了放置線圈初級鐵芯需大大增加槽高，槽高/槽寬比普通電機大,稱之為深槽結(jié)構(gòu)。

通過特深槽結(jié)構(gòu)亦可提高啟動力矩。本項目電機主要解決了以下幾個問題：

 
1）采用深槽式結(jié)構(gòu)與分層繞組加大啟動力矩
2）運用場路結(jié)合方法完成電機設(shè)計與全面優(yōu)化，達到單位體積推力最大化。
3）電機整體塑封，整體性強，絕緣性好。 直驅(qū)式直線電機（DDL1結(jié)構(gòu)見圖2
 

 
直驅(qū)式直線電機DDL2主要是為食品切片機與電梯門機開發(fā)的，這些系統(tǒng)的直驅(qū)式直線電機要具備調(diào)速范圍寬、推力密度大、推力穩(wěn)定響應(yīng)快等特點，而現(xiàn)有直線電機往往會遇到體積過大、推力不足、推力波動大、響應(yīng)慢、溫升過高等問題，這些問題對直驅(qū)式直線電機的設(shè)計提出了更高的要求。本直驅(qū)式直線電機DDL2由基本的動子（初級）和定子（次級）兩部分結(jié)構(gòu)組成。定子部分主要由永磁體、導(dǎo)磁體和不銹鋼套管構(gòu)成，永磁體采用軸向充磁方式。動子部分由三相電樞繞組、繞組骨架以及機殼構(gòu)成。繞組采用空心餅式線圈形式，它直接繞制在骨架槽內(nèi)，槽滿率高，無端部，銅材利用率高，銅耗小，電機節(jié)能效果更好。圓筒型永磁直線同步電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
 
 
 

該電機通過無槽空心式線圈結(jié)構(gòu)、永磁體的合理排列以及整體優(yōu)化設(shè)計使該電機具有以下特點：

 
1) 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可靠性高，易維護，節(jié)省材料，成本低。
2) 電機速度可調(diào)，調(diào)速范圍寬，可控性好。
3) 輸出推力平穩(wěn)，推力與交軸電流成正比，線性度高，可控性好。
4) 動子慣量小，動態(tài)響應(yīng)快。
5) 不產(chǎn)生徑向推力，運行摩擦力小，系統(tǒng)效率高。
6) 電機外殼集成散熱片，在正常運行環(huán)境與運行狀態(tài)下，可以實現(xiàn)自然冷卻。
7) 集成位置檢測器，用戶使用更加方便，成本大大降低。