双边平板型直线电动机

日期:2020-03-12编辑作者:市场观察

  双边平板型直线电动机有双边平板型直线感应电动机与双边平板型直线同步电动机,两者初级结构基本相同,仅次级不同。

  平板型直线感应电动机的初级可简单理解成剖开的旋转电机,但还是有不同处。本课件介绍的初级是4极结构,最简单的三相4极旋转电动机有12个槽,我们采用双层叠绕绕组的直线是初级铁芯,铁心由具有15个槽和16个齿的硅钢叠片叠成,铁心既是绕组线圈的安装和支撑结构,也是电机的磁路组成部分。

  绕组的基本单位是线圈。鹤山电机厂每个线圈有两个直线边,分别嵌入在铁心的两个槽内,是绕组的有效部分,也是电磁能量转换的主要部分。初级绕组采用三相双层叠绕法,图2下图是初级绕组展开图,上图是侧视图。U1与U2是A相绕组的始端与尾端,V1与V2是B相绕组的始端与尾端,W1与W2是C相绕组的始端与尾端。

  图3是初级绕组的立体图,为显示清晰,图中用黄、绿、红三色分别表示A、B、C三相绕组。

  平板型直线感应电动机的次级称为动子,分为磁性次级、非磁性次级和复合次级。磁性次级的材料为低碳钢板,非磁性次级的材料为铜或铝,复合次级是二者的复合,如图5所示。由于低碳钢板的导电性能不好,非磁性次级导磁性能差导致直线感应电动机效率较低,采用复合次级的直线感应电动机具有较好的性能。复合次级的结构是在低碳钢板上覆盖一层薄铜板或铝板;在低碳钢板中镶铜条,多根铜条两头用铜边条短接,好像展开的笼型转子,也是一种较好形式,见图4,为显示清楚,动子左边一半采用半透明显示。

  单边平板型直线电动机的初级与次级之间有强大的吸引力,增加次级运动的摩擦力。为了抵消定子磁场对动子的单边磁吸力,通常采用双边结构,用两个定子将动子夹在中间,称为双边平板型直线。 单边平板型直线电动机的典型应用是轨道交通直线牵引电机,例如地铁,城轨等领域。

  图7是双边平板型直线感应电动机结构示意图,(图中次级较短,实际要长一些)。由于直线电机次级的滑动导轨有多种形式,在图中也就未显示导轨部分。

  三相绕组可以是星形连接或三角形连接,但上初级绕组与下初级绕组磁通方向必须一致。

  直线电机次级的滑动导轨有多种形式,通常有直线滚珠导轨、滑动导轨(油润滑)、气体浮动、液体浮动、磁悬浮等方式,在本课件就不做介绍了,在图中也就未显示导轨部分。

  绕组接通三相交流电,就会在上下初级铁芯间产生交变磁场,图8为某瞬间的磁场状态,两铁芯间的浅蓝色箭头线表示该点磁场方向与大小,连接各箭头尖会形成一条类似正弦波的曲线。随着交流电的变化,该正弦波状磁场会水平移动,故称为行波磁场。

  动画演示的是理想状态,实际上由于直线电机铁芯只是一段,不像旋转电机是连续的,在头尾端波形畸变较大,且幅度缩小,称之为边端效应。边端效应影响电动机的效率,是直线电动机设计中要解决的重要技术问题,有关解决方案有多种,这里就不做介绍了,但电机的极数大于6时,边端效应影响就较小了。

  次级在行波磁场中产生感应电流,随着行波磁场移动,但次级移动速度要比行波磁场慢一些,其原理与异步电动机相同。鹤山电机厂

  双边平板型直线感应电动机的次级可直接使用铜板或铝板,完全没有定子磁场对动子的侧向磁吸力,但必须保证动子的机械强度。

  双边平板型直线同步电动机的次级(动子)一般采用永磁结构,永磁体采用高性能的钕铁硼稀土永磁材料。

  永磁体为板状,可在上下铁芯间自由滑动,磁通方向为上下,在图9中红色永磁体是上面为S极下面为N极,蓝色永磁体是上面为N极下面为S极。多个永磁体镶嵌在次级(动子)基板中,构成次级(动子),此种结构的基板必须是非导磁材料。次级安装在滑动导轨中,可在上下初级铁芯中自由滑动,鹤山电机厂并留有气隙。

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