一种弧形直线电机的制作方法

本申请涉及对电机技术领域，特别涉及一种弧形直线电机、电机控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

对于现有的跟踪识别，可以采用力矩电机直接驱动的方式进行驱动，这种方式不存在中间传动环节，从而可以获得较高的传动刚度，同时可以减小传动误差。

但是，对于大型的跟踪设备，跟踪设备的尺寸大，转动惯量大，需要的电机的尺寸和输出力矩也相应地增加。从而给电机的加工、运输带来不便，导致电机的制造成本增加。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种弧形直线电机，用于解决相关技术中电机加工、运输困难，且制造成本较高的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种弧形直线电机，所述电机为三相交流永磁同步电机，所述电机包括三个结构相同的定子和一个转子；

所述三个定子与跟踪设备的静止部位连接；

所述转子与所述跟踪设备的转动部分连接，所述三个定子中每个定子与所述转子之间存在间隙。

在一些实施例中，所述每个定子上设置有至少四个凹槽，所述每个定子通过所述至少四个凹槽与所述跟踪设备的静止部分连接。

在一些实施例中，所述三个定子与所述跟踪设备的静止部分连接时，相邻两个定子之间的角度为120度。

在一些实施例中，所述每个定子包括铁心和线圈绕组；

所述线圈绕组采用跨相邻槽的方式以及预设缠绕方式缠绕在所述铁心上。

在一些实施例中，所述每个定子通过预设数量个铁心压制构成，且所述每个铁心的厚度为预设厚度。

在一些实施例中，所述每个定子采用分数槽结构设计，且所述每个定子包括11极10槽。

在一些实施例中，所述转子包括多个永磁体和一个转子磁轭；

所述多个永磁体贴靠在所述转子磁轭的外圆弧面，所述外圆弧面为与所述三个定子相靠近的一面，所述转子通过所述转子磁轭与所述跟踪设备的转动部分连接。

在一些实施例中，所述转子磁轭包括至少一个转子定位孔，所述转子通过所述转子磁轭的至少一个转子定位孔与所述跟踪设备的转动部分连接。

在一些实施例中，所述多个永磁体中每个永磁体的形状为弧形。

在一些实施例中，所述转子磁轭的材料包括硅钢，所述多个永磁体中每个永磁体的材料包括钕铁硼。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在本申请中，由于弧形直线电机可以包括三个定子和一个转子，且三个定子与跟踪设备的静止部分连接，转子与跟踪设备的转动部分连接，且每个定子与转子之间存在间隙，说明可以将弧形直线电机分成多块进行组装，大大地减小了加工和运输难度，可以满足大型跟踪设备的发展对新型传动方式的需要，实现大型跟踪设备的平稳、高精度运行。另外，由于弧形直线电机为三相交流永磁同步电机，与直流电机相比，弧形直线电机提高了单位体积出力、且稳定了低速性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种弧形直线电机的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种弧形直线电机的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种定子的结构图；

图4是本申请实施例提供的一种线圈绕组采用错相位连接的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种采用相关技术的连接方式时的力矩输出特性曲线图；

图6是本申请实施例提供的一种采用错相位连接时的力矩输出特性曲线图；

图7是本申请实施例提供的另一种弧形直线电机的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种永磁体的形状示意图；

图9是本申请实施例提供的一种电机实测的反电动势的示意图。

附图标记：

1：定子，2：转子；

11：凹槽，12：铁心，13：线圈绕组，21：永磁体，22：转子磁轭；

221：转子定位孔。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1为本申请实施例提供的一种弧形直线电机的结构示意图，参见如1，该电机为三相交流永磁同步电机，且该电机包括三个结构相同的定子1和一个转子2；三个定子1与跟踪设备的静止部分连接；转子2与跟踪设备的转动部分连接，三个定子1中每个定子1与转子2之间存在间隙。

在本申请实施例中，由于弧形直线电机可以包括三个定子1和一个转子2，且三个定子1与跟踪设备的静止部分连接，转子2与跟踪设备的转动部分连接，且每个定子1与转子2之间存在间隙，说明可以将弧形直线电机分成多块进行组装，大大地减小了加工和运输难度，可以满足大型跟踪设备的发展对新型传动方式的需要，实现大型跟踪设备的平稳、高精度运行。另外，由于弧形直线电机为三相交流永磁同步电机，与直流电机相比，弧形直线电机提高了单位体积出力、且稳定了低速性能。

作为一种示例，参见图2，每个定子1上设置有至少四个凹槽11，该每个定子1通过至少四个凹槽11与跟踪设备的静止部分连接。

需要说明的是，该至少四个凹槽11中每个凹槽可以u型槽，也可以为其他形状的凹槽。比如，该至少四个凹槽11可以为四个的通孔。每个定子1可以通过至少四个凹槽11进行定位和位置调整。

需要说明的是，参见图1或图2，三个定子1与跟踪设备的静止部分连接时，相邻两个定子1之间的角度为120度。

由于相邻两个定子1之间的角度为120度，从而可以使相邻两个定子1之间的距离相差(k+1/3)p，k为常数，比如k可以为21，p为电机极距。由于边端力是极距的周期函数，从而可以使三块定子1的边端力合力为0，消除了边端力对电机的影响，降低了电机的力矩波动。

作为一种示例，每个定子1与转子2之间的间隙可以为预设间隙，该预设间隙可以事先设置，比如，该预设间隙可以为1.2mm，电机的有效厚度可以为30mm。误差为±0.01mm。

作为一种示例，每个定子1可以采用分数槽结构设计，且每个定子包括11极10槽。

在一些实施例中，本申请实施例提供了一种定子的结构图，参见图3，每个定子1包括铁心12和线圈绕组13；线圈绕组12采用跨相邻槽的方式以及预设缠绕方式缠绕在铁心13上。

需要说明的是，该预设缠绕方式可以为从左至右，三相绕组分别按aaaaaabbbbbbcccccc的方式，其中a表示a相线圈绕进，a表示a相线圈绕出，b表示b相线圈绕进，b表示b相线圈绕出，c表示c相线圈绕进，c表示c相线圈绕出。

还需要说明的是，线圈绕组13可以采用线径为0.5mm的漆包线，线圈采用双股并绕的方式，且每个线圈60匝。相邻线圈节距为5°，即160°电角度，每块定子1的每相绕组由相邻的三个线圈串联而成。

作为一种示例，至少一个凹槽11可以设置在铁心12上。

作为一种示例，每个定子1可以通过预设数量个铁心12压制构成，且每个铁心12的厚度为预设厚度。

需要说明的是，铁心12可以为弧形矽钢片。该预设数量和预设厚度均可以根据需求事先设置，该预设数量可以为100，该预设厚度可以为0.5mm(毫米)。也即是，每个定子可以由100块厚度为0.5mm的矽钢片压制而成。

由于铁心12可以为弧形矽钢片，因此，每个定子1的形状为弧形定子，且每个定子1的外半径可以为240mm，内半径可以为200mm，中心角可以为54°，外弧长可以为226.2mm。

需要说明的是，该矽钢片的材料型号可以为m19-24g。

在一些实施例中，由于弧线直线电机中定子的铁心长度是有限长的，三相绕组在空间不是对称的，这样就使三相绕组之间的互感大小不相等。这样即使给电机施加三相对称的电压，在电机的绕组中也不能形成三相对称的电流，从而致使绕组中有高次电流谐波的存在，使电机产生较大的力矩波动。因此，为了解决因绕组不对称，导致力矩波动较大的问题，参见图4，三块定子1的线圈绕组13可以采用错相位连接，线圈a1、b2、c3相连接构成u相绕组，线圈b1、c2、a3相连接构成v相绕组，线圈c1、a2、b3相连接构成w相绕组。且构成的u、v、w三相绕组电阻、电感、互感大小相等，三相绕组采用y型连接。

相关技术中，连接方式为：线圈a1、a2、a3相连接构成u相绕组，线圈b1、b2、b3相连接构成v相绕组，线圈c1、c2、c3相连接构成w相绕组。该种连接方式实际上是将三块相同的电机串联在一起，由于单块电机的三相绕组不对称，串联在一起的u、v、w三相绕组同样不对称。

为了说明三块定子线圈采用错相位连接后，对减小电机的低速力矩波动的效果，本申请实施例提供可以一种力矩输出特性曲线图，图5为采用相关技术的连接方式时的力矩输出特性曲线图，图6为采用错相位连接时的力矩输出特性曲线图。由图5和图6可知，采用错相位连接后，力矩波动降到1％以下，降低了力矩波动。

参见图7，转子2包括多个永磁体21和一个转子磁轭22；多个永磁体21贴靠在转子磁轭22的外圆弧面，外圆弧面为与三个定子1相靠近的一面，转子2通过转子磁轭22与跟踪设备的转动部分连接。

作为一种示例，参见图7，转子磁轭22包括至少一个转子定位孔221，转子2通过转子磁轭22的至少一个转子定位孔221与跟踪设备的转动部分连接。

需要说明的是，至少一个转子定位孔的数量可以为8个，转子定位孔可以为的通孔。

还需要说明的是，转子磁轭22的材料可以包括硅钢，多个永磁体21中每个永磁体21的材料可以包括钕铁硼，永磁体的材料型号可以为n38sh，永磁体的最高高度可以为8mm，且该永磁体21剩磁可以达到1.2t，矫顽力可以达到790ka/m。

在一些实施例中，永磁体21的形状对于电机的性能有重要的影响，因此，永磁体21的外形可以采用弧形设计，也即是，多个永磁体中每个永磁体的形状为弧形。比如，如图8所示的的形状，这样可以使电机的反电动势很好地逼近正弦形。为了便于说明，本申请实施例提供了一种电机实测的反电动势的示意图，参见图9。

在本申请实施例中，由于弧形直线电机可以包括三个定子和一个转子，且三个定子与跟踪设备的静止部分连接，转子与跟踪设备的转动部分连接，且每个定子与转子之间存在间隙，说明可以将弧形直线电机分成多块进行组装，大大地减小了加工和运输难度，可以满足大型跟踪设备的发展对新型传动方式的需要，实现大型跟踪设备的平稳、高精度运行。另外，由于弧形直线电机为三相交流永磁同步电机，与直流电机相比，弧形直线电机提高了单位体积出力、且稳定了低速性能。

本领域技术人员可以理解，上述实施例的附图中示出的结构并不构成对弧形直线电机的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。