线性直驱电机

直驱式直线电机DDL1主要是为悬挂输送系统开发的，这种电机在系统中必须满足以下条件：

1）扁平型结构，限定体积

2）单向运行，频繁起动，运行时间秒级；

3）起动电流要小于同容量电机，冲击小、响应快；

4）结构简单成本低、重量轻；

单相直线感应电机具有多种不同结构，适用于不同场合。若要满足以上条件，需要采用结构最简单的2 极电容运行电机，其主副相线圈都只有一个，由于系统运行速度不快，因此电机极距较小，限制了槽宽的大小，为了放置线圈初级铁芯需大大增加槽高，槽高/槽宽比普通电机大,称之为深槽结构。通过特深槽结构亦可提高启动力矩。

直驱式直线电机DDL2主要是为食品切片机与电梯门机开发的，这些系统的直驱式直线电机要具备调速范围宽、推力密度大、推力稳定响应快等特点，而现有直线电机往往会遇到体积过大、推力不足、推力波动大、响应慢、温升过高等问题，这些问题对直驱式直线电机的设计提出了更高的要求。本直驱式直线电机DDL2由基本的动子（初级）和定子（次级）两部分结构组成。定子部分主要由永磁体、导磁体和不锈钢套管构成，永磁体采用轴向充磁方式。动子部分由三相电枢绕组、绕组骨架以及机壳构成。绕组采用空心饼式线圈形式，它直接绕制在骨架槽内，槽满率高，无端部，铜材利用率高，铜耗小，电机节能效果更好。

直驱式抽油机系统的主要核心是低速大力矩电机的研制开发。国内外低速大力矩电机均采用永磁同步电机结构。永磁电机与传统的电励磁同步电机相比，省去了电励磁绕组，实现了无刷化，具有结构简单、运行可靠；体积小、重量轻；损耗少、效率高。但一些低速大力矩电机仅满足了部分使用场合的要求，在大多数使用场合下，电机速度仍需通过减速箱降到所需速度输出，电机有效面积不能充分利用，满足不了用户低速大力矩的要求。直驱复合式三维永磁电机完全改变了现有传统电机的结构，充分利用了电机的三维空间，具有高功率密度的输出特性，更符合电机机电能量变换的要求和低速大力矩驱动要求，可以在低速情况下直接驱动负载。满足了用户低速大力矩的要求。

1. 直接驱动。电机与被驱动工件之间，直接采用刚性连接，无需丝杆、齿轮、减速机等中间环节，最大程度上避免了传动丝杆传动系统存在的反向间隙、惯性、摩擦力以及刚性不足的问题。

2. 高速度。直线电机的正常高峰速度可达5-10m/s；传统滚珠丝杆，速度一般限制于1m/s，产生的磨损量也较高。

3. 高加速度。由于动子和定子之间无接触摩擦，直线电机能达到较高的加速度；较大的直线电机有能力做到加速度3-5g，更小的直线电机可以做到30-50g以上（焊线机）；通常DDR多应用于高加速度，DDL应用于高速度和高加速度。

4. 高精度。由于采用直接驱动技术，大大减小了中间机械传动系统带来的误差。采用高精度的光栅检测进行位置定位，提高系统精度，可使得重复定位精度达到1um以内，满足超精密场合的应用。

5. 运动速度范围宽。直线电机运行的速度最低可实现1um/s，最高可实现10m/s，满足各种场合需求。

两自由度直驱电机具有直接驱动的特点，即不需要中间传动机构即直接驱动负载作直线、旋转或螺旋运动，大大减小设备体积，显著提高效率。两自由度直驱电机在需要复杂运动的动力系统如数控机床、机器人、雕刻机、汽车生产线、搅拌机、球形阀等设备中，具有非常广阔的应用前景，受到学术界和工业界的广泛关注。目前典型的两自由度直驱电机大都属于感应电机、永磁电机或磁阻电机类型。设计理论采用“场化路”的解析法或有限元法，建立数学模型以及求解电磁场方程分析。 通过参考国内外最新 ，分析了两自由度直驱电机的设计理论、控制方法和应用技术等方而的研究现状及发展概况，针对现有两自由度电机技术，介绍了一种新型的两自由度直驱感应电机(2-DOF DAIM)拓扑结构，阐述其工作原理及优点，讨论了未来两自由度直驱电机的发展方向 。

两自由度直驱电机是一种无中间传动机构的新型电机，这种电机可以分别做直线运动、旋转运动以及两者合成的螺旋运动。它具有机械集成度高，电机结构材料和驱动控制系统元件利用率高等优点，是典型的机电一体化产品。目前两自由度的驱动技术多采用两个或多个旋转电机以及中间传动装置来实现。但是由于中间机构的存在，使得系统控制方式复杂，系统体积大零部件多维护量大、价格昂贵，而且中间传动装置需要承受较大的轴向力，易出现磨损严重使系统可靠性降低的问题。在两自由度机械系统中，采用一台两自由度电机来代替两个或多个旋转电机及传动装置，可以大大简化机械系统的结构，减小体积及重量，从而提高系统的精度和动静态性能。因此两自由度直驱电机可广泛用于数控机床、机器人、摄像操作台、雕刻机、汽车生产线、搅拌机、球形阀等设备上，具有广泛的应用前景。

一种直驱的机电驱动系统被应用于具有 AMT和DCT的汽车变速装置以更利于齿轮切换;将一种旋转一直线驱动器用于双功能轮驱装置;介绍了交流伺服电机和直线感应伺服电机在混合质量阻尼器中的应用;提出了一种旋转一直线及直线一旋转运动转换器;多自由度机器人在摩天大楼护墙上的应用;在机器人领域，使用柔顺连接可以显著提高系统性能。以上都是多自由度驱动装置的典型应用。

两自由度电机电磁设计、拓扑结构探索及其机理分析、磁场分析、有限元建模及特性分析、运动控制等一系列新问题都会形成新的研究方向，进一步拓展电机学科的研究范围，因此两自由度电机的研究既具有实际意义，又还具有很高的理论意义，已成为电机学科发展的新前沿。

两自由度直驱电机可以代替两个或更多用于产生复杂运动的旋转电机及与其连接的繁琐而又效率低下的传动机构，可以有效节省空间，提高效率。 分析了两自由度电机电磁设计、拓扑结构探索及其机理分析、磁场分析计算、有限元建模及特性分析、运动控制等一系列问题的研究现状及发展概况。针对现有两自由度电机技术，介绍了新型的两自由度直驱感应电机(2-DOF DAIM)拓扑结构，阐述其工作原理及优点，讨论了未来两自由度直驱电机的发展方向。两自由度电机的研究不仅具有实际意义，而且还具有很高的理论意义，已成为电机学科的发展前沿。但是，该类电机研究还处于初级阶段，开发和制造新型电机的技术仍有待提高 。2100433B