子部件2-2关于第一金属导电板1-1镜像对称;第三定子部件2-3和第四定子部件2-4关于第三金属导电板1-3镜像对称;第一定子部件2-1、第三定子部件2-3关于第四金属导电板1-4镜像对称;第二定子部件2-2、第四定子部件2-4关于第二金属导电板1-2镜像对称。位于对角线上的第一定子部件2-1、第三定子部件2-3的两套同心式绕组6绕制方向相同，与第二定子部件2-2、第四定子部件2-4的两套同心式绕组6绕制方向相反。
[0036]每套所述的同心式绕组6由A、B、C三相同心式绕组组成。A相同心式绕组8由A型线圈11串联或并联连接组成，B相同心式绕组9由B型线圈12串联或并联连接组成，C相同心式绕组10由C型线圈13串联或并联连接组成。A型线圈11、B型线圈12和C型线圈13伸出长方体铁芯的固定面处形成线圈端部。A型线圈11、B型线圈12和C型线圈13伸出铁芯端部处向内的弯曲程度不同，A型线圈11的端部没有向内弯曲，B型线圈12的端部向内略有弯曲，C型线圈13的端部向内弯曲程度最大。如图8所示，在一套同心式线圈6的端部处，B型线圈12的端部在A型线圈11端部内侧，C型线圈13的端部在B型线圈端部12的内侧，这样便于同心式绕组6安装。所述每个定子部件2的每相同心式绕组的线圈个数相同，单个线圈的匝数大于等于I，三相同心式绕组为单层整距绕组，每极每相的槽数大于等于I，初级四个定子部件的四套同心式绕组6同相串联连接，由单个变流器控制供电。
[0037]所述每个定子部件2贴近且平行于次级I的两个面为有效工作面，所以模块化矩阵式直线感应电机共有八个有效工作面，且八个有效工作面关于次级I的中心轴线15对称分布，次级I的运动方向与有效工作面平行。
[0038]如图10和图11所示，因位于对角线上的同心式绕组6的绕制方向相同，与另一对角线上的同心式绕组6的绕制方向相反，四套同心式绕组6串联供电后，贴近且平行于同一金属导电板的两个有效面内，同相绕组的线圈电流在任意时刻方向相同。根据上述电流的空间分布规律，贴近且平行于同一金属导电板的两个有效面产生的交变磁通能够垂直穿过金属导电板构成闭合回路，任意一个定子部件与临近两个定子部件发生电磁耦合，四个定子部件2与次级I相互作用产生推力。相比图14和图15所示的传统双边直线感应电机，模块化矩阵式直线感应电机单个定子部件有效工作面从一面增加到两面，增大了初、次级之间的耦合区域，显著提升了电机力能指标，增加功率密度。
[0039]所述每个长方体铁芯5的外形尺寸相同，由带有倒角的正四边形硅钢片沿次级I运动方向叠压而成，再由四个紧固螺柱7沿十字形的次级I运动方向固定。大硅钢片16叠压成长方体铁芯的尺18，小硅钢片17叠压成长方体铁芯的槽19。
[0040]如图12所示，所述多个模块化矩阵式直线感应电机初级可沿次级运动方向紧密拼接，构成铁芯分段、磁场连续的长初级、短次级的矩阵式直线感应电机结构形式，各个模块化矩阵式直线感应电机初级可以串联连接，也可并联连接，采取分段换步供电策略，电机整体结构模块化，便于安装和维护。
[0041]图13所示为本发明实施例2:模块化矩阵式直线感应电机长方体铁芯四面可开环形槽，采用环形线圈22，电机的其他部分的结构同实施例1，构成基于环形绕组的模块化矩阵式直线感应电机，进一步简化电机的安装制造工艺。
【主权项】
1.一种模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:所述模块化矩阵式直线感应电机包括初级和次级(I);所述的初级由四个定子部件(2)组成，四个定子部件(2)在空间上按2X2矩阵式样布置，呈“田”字形；四个定子部件(2)的内侧表面之间设置有十字形间隙(3)，所述的次级(I)布置在该十字形间隙(3)处;次级(I)的外侧表面与四个定子部件(2)内侧表面之间设置有机械气隙(4)。2.根据权利要求1所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:所述次级(I)由上、下、左、右四块金属导电板(1-1、1_2、1-3、1-4)正交组成，截面呈十字形，四块金属导电板(1-1、1-2、1-3、1-4)的垂直交叉处有倒角(21);每块金属导电板的厚度相同，伸出的长度相等，且伸出长度大于单个铁芯宽度；四块金属导电板(1-1、1_2、1-3、1-4)均凸出四个定子部件(2)的外边缘。3.根据权利要求1所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:每个所述的定子部件(2)由一套同心式绕组(6)缠绕在一个长方体铁芯(5)组成；“田”字形排列的四个定子部件(2)中，左侧的两个长方体铁芯(5)的左侧面和右侧的两个长方体铁芯的右侧面设置有固定面(14);除固定面外，每个长方体铁芯的其余三个侧面开槽，一套同心式绕组嵌在所述的槽内；四个定子部件(2)关于次级(I)的中心轴线(15)对称分布，位于一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相同，与位于另外一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相反。4.根据权利要求3所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:第一定子部件(2-1)和第二定子部件(2-2)关于第一金属导电板(1-1)镜像对称;第三定子部件(2-3)和第四定子部件(2-4)关于第三金属导电板(1-3)镜像对称;第一定子部件(2-1)、第三定子部件(2-3)关于第四金属导电板(1-4)镜像对称;第二定子部件(2-2)、第四定子部件(2-4)关于第二金属导电板(1-2)镜像对称;位于对角线上的第一定子部件(2-1)、第三定子部件(2-3)的两套同心式绕组的绕制方向相同，与第二定子部件(2-2)、第四定子部件(2-4)的两套同心式绕组的绕制方向相反。5.根据权利要求1所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:每套所述的同心式绕组(6)由A、B、C三相同心式绕组组成;A相同心式绕组(8)由A型线圈(11)连接组成，B相同心式绕组(9)由B型线圈(12)连接组成，C相同心式绕组(10)由C型线圈(13)连接组成;A型线圈(11)、B型线圈(12)和C型线圈(13)伸出长方体铁芯的固定面处形成线圈端部，A型线圈(11)的端部没有向内弯曲，B型线圈(12)的端部向内略有弯曲，C型线圈(13)的端部向内弯曲程度最大。6.根据权利要求3或5所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:每个定子部件(2)的每相同心式绕组的线圈个数相同，单个线圈的匝数大于等于I，三相同心式绕组为单层整距绕组，每极每相的槽数大于等于I;四个定子部件(2)的四套同心式绕组(6)同相串联连接。7.根据权利要求1所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:所述每个定子部件(2)贴近且平行于次级(I)的两个面为有效工作面;所述模块化矩阵式直线感应电机初级共有八个有效工作面，八个有效工作面关于次级(I)的中心轴线(15)对称分布，次级(I)的运动方向与有效工作面平行。8.根据权利要求1所述的模块化矩阵式直线感应电机，其特征在于:多个模块化矩阵式直线感应电机的初级沿次级运动方向紧密拼接，构成长初级、短次级矩阵式直线感应电机。
【专利摘要】一种模块化矩阵式直线感应电机，其初级的四个定子部件(2)在空间上按2×2矩阵式样布置，呈“田”字形。四个定子部件(2)的内侧表面之间设置有十字形间隙(3)，次级(1)布置在该十字形间隙(3)处。次级(1)的外侧表面与四个定子部件(2)内侧表面之间设置有机械气隙(4)。四个定子部件(2)关于次级(1)的中心轴线对称分布，位于一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相同，与位于另外一条对角线上的两套同心式绕组的绕制方向相反。初级的八个有效工作面关于次级(1)的中心轴线(15)对称分布，次级(1)的运动方向与有效工作面平行。所述的初级可沿次级运动方向拼接成分段长初级矩阵式直线感应电机。
【IPC分类】H02K3/28, H02K41/02
【公开号】CN105610261
【申请号】CN201610040496
【发明人】张志华, 史黎明, 刘育红, 王培龙, 孙晓
【申请人】中国科学院电工研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月21日