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

 
直驅(qū)式旋轉(zhuǎn)電機(jī)（DDR1）的基本原理與結(jié)構(gòu)是采用永磁的方式，并設(shè)計(jì)了專門的盤面電機(jī)，同時(shí) 充分利用了外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)兩端面的空間，將兩個(gè)盤面電機(jī)的定子與外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)的定子固定在一起，兩個(gè)盤面電機(jī)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(gè)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(gè)外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)和單個(gè)盤形結(jié)構(gòu)的電機(jī)能產(chǎn)生更大的電磁轉(zhuǎn)矩。復(fù)式永磁同步電動(dòng)機(jī)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(jī)由三組相對(duì)獨(dú)立的定、轉(zhuǎn)子組復(fù)合而成，可以視為一個(gè)圓筒形的外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)與兩個(gè)圓盤形的軸向磁通永磁電機(jī)合成的結(jié)構(gòu)。但三者之間不是完全獨(dú)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(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出轉(zhuǎn)矩，必須使三個(gè)定轉(zhuǎn)子組形成的三個(gè)電磁系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。根據(jù)直接驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)條件, 復(fù)合式三維永磁電機(jī)必須滿足低速大力矩的驅(qū)動(dòng)要求。

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

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

直驅(qū)式直線電機(jī)DDL1主要是為懸掛輸送系統(tǒng)開發(fā)的，這種電機(jī)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(yùn)行，頻繁起動(dòng)，運(yùn)行時(shí)間秒級(jí)；
3）起動(dòng)電流要小于同容量電機(jī)，沖擊小、響應(yīng)快；
4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低、重量輕；
 
單相直線感應(yīng)電機(jī)具有多種不同結(jié)構(gòu)，適用于不同場(chǎng)合。若要滿足以上條件，需要采用結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的2 極電容運(yùn)行電機(jī)，其主副相線圈都只有一個(gè)，由于系統(tǒng)運(yùn)行速度不快，因此電機(jī)極距較小，限制了槽寬的大小，為了放置線圈初級(jí)鐵芯需大大增加槽高，槽高/槽寬比普通電機(jī)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(dòng)力矩。本項(xiàng)目電機(jī)主要解決了以下幾個(gè)問題：

 
1）采用深槽式結(jié)構(gòu)與分層繞組加大啟動(dòng)力矩
2）運(yùn)用場(chǎng)路結(jié)合方法完成電機(jī)設(shè)計(jì)與全面優(yōu)化，達(dá)到單位體積推力最大化。
3）電機(jī)整體塑封，整體性強(qiáng)，絕緣性好。 直驅(qū)式直線電機(jī)（DDL1結(jié)構(gòu)見圖2
 

 
直驅(qū)式直線電機(jī)DDL2主要是為食品切片機(jī)與電梯門機(jī)開發(fā)的，這些系統(tǒng)的直驅(qū)式直線電機(jī)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(diǎn)，而現(xiàn)有直線電機(jī)往往會(huì)遇到體積過大、推力不足、推力波動(dòng)大、響應(yīng)慢、溫升過高等問題，這些問題對(duì)直驅(qū)式直線電機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。本直驅(qū)式直線電機(jī)DDL2由基本的動(dòng)子（初級(jí)）和定子（次級(jí)）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(dòng)子部分由三相電樞繞組、繞組骨架以及機(jī)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(wú)端部，銅材利用率高，銅耗小，電機(jī)節(jié)能效果更好。圓筒型永磁直線同步電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
 
 
 

該電機(jī)通過無(wú)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(jì)使該電機(jī)具有以下特點(diǎn)：

 
1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可靠性高，易維護(hù)，節(jié)省材料，成本低。
2) 電機(jī)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(dòng)子慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
5) 不產(chǎn)生徑向推力，運(yùn)行摩擦力小，系統(tǒng)效率高。
6) 電機(jī)外殼集成散熱片，在正常運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)自然冷卻。
7) 集成位置檢測(cè)器，用戶使用更加方便，成本大大降低。