史 炎

（西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610031）

1 引言

齒條電動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，借助齒輪齒條機(jī)構(gòu)既能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又能做直線運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)互換。目前同步電機(jī)不論是有刷電機(jī)還是無刷電機(jī)都需要控制器完成電流換向，而齒條電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和齒輪同軸心安裝、固定，轉(zhuǎn)子隨齒輪邊旋轉(zhuǎn)邊平移，轉(zhuǎn)子作直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能同時(shí)兼顧磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)和電流換向。

2.5.4 術(shù)后LUTS/OAB 推薦意見：①對(duì)可疑不穩(wěn)定性膀胱患者術(shù)前應(yīng)行尿動(dòng)力學(xué)檢查；②術(shù)前服用α受體阻滯劑和抗膽堿藥物，減少術(shù)后膀胱痙攣和急迫性尿失禁的發(fā)生；③拔除導(dǎo)尿管后，如患者仍存在尿頻、尿急或者急迫性尿失禁，可服用α受體阻滯劑和抗膽堿藥物治療。

2 齒條電機(jī)原理

依電磁感應(yīng)定律，可推論出電流方向與磁極同步變化，則電磁力矩方向保持不變，以永磁直流齒條電機(jī)闡述的原理同樣適用于交流齒條電機(jī)。用一個(gè)實(shí)例闡述本電機(jī)的工作原理，圖1中齒輪齒數(shù)為20，轉(zhuǎn)子為永磁體4極，轉(zhuǎn)子每極占5個(gè)齒。定子繞組通直流電，分成2極，將定子劃分成兩個(gè)區(qū)域A、B。圖1中示出轉(zhuǎn)子運(yùn)行的兩個(gè)瞬時(shí)位置，后續(xù)運(yùn)動(dòng)方式相同。

在圖1（1）初始位置，轉(zhuǎn)子S極對(duì)應(yīng)定子繞組的電流流向紙內(nèi)，S極對(duì)應(yīng)整個(gè)A區(qū)，轉(zhuǎn)子受到電磁力矩作用有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，同時(shí)在齒輪齒條嚙合處受到齒條給齒輪的一個(gè)反作用力，于是齒輪與轉(zhuǎn)子在此反作用力的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并沿齒條方向移動(dòng)。磁場(chǎng)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)，S極逐漸遠(yuǎn)離定子繞組，N極逐漸接近定子繞組，轉(zhuǎn)子及齒輪旋轉(zhuǎn)5個(gè)齒90°、平移5個(gè)齒距后，轉(zhuǎn)子跨過A、B區(qū)域分界線進(jìn)入B區(qū)，此時(shí)轉(zhuǎn)子N極對(duì)應(yīng)定子繞組的電流流出紙外，電磁力矩方向保持不變，到圖1（2）位置，N極中心位置對(duì)應(yīng)B區(qū)中心。重復(fù)上述過程，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了一圈，轉(zhuǎn)子及齒輪回到初始位置準(zhǔn)備下次循環(huán)。

母親逝世后,父親已邁入老年(父親大母親12歲),養(yǎng)兒防老的道德觀念和靠體力生存的農(nóng)村，再次使二哥挺身而出獨(dú)撐家業(yè)，把走出農(nóng)村的機(jī)會(huì)留給妹妹弟弟，并幫助他們成立家庭。同時(shí)還當(dāng)上了村干部，他組織力量發(fā)展了村里的林業(yè)和水利，贏得民心，自籌資金打深水井，率先解決全村人吃水難的問題，因此受到地級(jí)黨報(bào)的示范宣傳，從而也使父親的晚年生活十分快樂和幸福。

圖1 齒條電機(jī)原理

由此引入單極齒數(shù)的概念，既轉(zhuǎn)子每極對(duì)應(yīng)的齒數(shù)。齒條電機(jī)的工作特點(diǎn)為：轉(zhuǎn)子及齒輪作直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，既一邊繞齒輪中心旋轉(zhuǎn)，一邊沿齒條長(zhǎng)度方向移動(dòng)，每轉(zhuǎn)過1個(gè)單極齒數(shù)，轉(zhuǎn)子磁極極性改變一次，每平移1個(gè)單極齒數(shù)的距離，對(duì)應(yīng)定子繞組電流方向改變一次。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)，平移選擇電流方向。定子磁極分界點(diǎn)是電機(jī)啟動(dòng)死點(diǎn)。

3 多轉(zhuǎn)子永磁直流齒條電機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2是三轉(zhuǎn)子永磁直流齒條電機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖，理論上三轉(zhuǎn)子電機(jī)輸出功率是單轉(zhuǎn)子電機(jī)的三倍。

轉(zhuǎn)子是齒輪的軸向延伸部分，其運(yùn)行規(guī)律受控于齒條機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)主要由齒輪、齒條及構(gòu)架組成。設(shè)置上下二個(gè)定子及繞組，二個(gè)定子繞組采用串聯(lián)方式連接，視為同一組繞組。單轉(zhuǎn)子齒條電機(jī)存在啟動(dòng)死點(diǎn)，而多轉(zhuǎn)子齒條電機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上能保證任意時(shí)刻至少有一個(gè)轉(zhuǎn)子不在啟動(dòng)死點(diǎn)上。

陽(yáng)光從倉(cāng)庫(kù)大門的鐵鎖上反射出一道耀眼的光芒，甲洛洛用背擋住這刺眼的光芒，瞇縫起眼，看著昨天丁主任交給他的失物清單：

圖2 多轉(zhuǎn)子永磁直流齒條電機(jī)

4 直流勵(lì)磁齒條電機(jī)彈射器

圖2永磁直流齒條電機(jī)可視做彈射器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過增加轉(zhuǎn)子數(shù)量增大輸出功率，但是靠這種方法增加功率有限，而且永磁體對(duì)溫度比較敏感，存在退磁臨界溫度，一般在100～200℃之間，彈射器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，因此只適合中、小負(fù)荷工況。設(shè)計(jì)要求彈射器在很短時(shí)間內(nèi)起飛更多架次的飛機(jī)，電磁彈射器的電源容量在5～8萬(wàn)KVA左右，這么大的功率對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)不是問題，但如果是永磁直線電機(jī)則必須是無刷直流電機(jī)，否則滑環(huán)的強(qiáng)大電流會(huì)灼傷換向器。直線感應(yīng)電機(jī)因發(fā)熱量大，功率損失可能會(huì)超過永磁直線電機(jī)，對(duì)電能的利用率不如直流電機(jī)高，此外直流電機(jī)調(diào)速性能好。這是一個(gè)兩難的選擇，而用直流勵(lì)磁齒條電機(jī)則能很好地解決這個(gè)難題。電力機(jī)車通過受電弓由接觸網(wǎng)引入電流，再經(jīng)鋼軌接地，受此啟發(fā)，引入二根電纜與各轉(zhuǎn)子構(gòu)成回路，圖3所示為多轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁齒條電機(jī)彈射器基本構(gòu)造，各轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)并聯(lián)連接，串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些，本文不作探討。直流勵(lì)磁齒條電機(jī)主要由構(gòu)架、齒輪、齒條、轉(zhuǎn)子、上、下定子及繞組、電纜、電刷、車輪等組成，為圖示清晰隱藏了上定子及繞組。構(gòu)架是一個(gè)搭載平臺(tái)，車輪支承整機(jī)全部重量，齒輪、齒條之間只傳遞嚙合力不受重力干擾，電網(wǎng)由左右二條電纜組成，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流通過電刷上網(wǎng)獲取。上述齒條電機(jī)彈射器只是一個(gè)內(nèi)核結(jié)構(gòu)，離實(shí)用還有一段距離，尚需借鑒現(xiàn)有成熟的技術(shù)加以完善。

圖3 齒條電機(jī)彈射器內(nèi)核結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語(yǔ)

齒條電機(jī)屬于同步電機(jī)，無專門的換相控制器，轉(zhuǎn)子依附在齒輪上，利用一套機(jī)構(gòu)同時(shí)完成二個(gè)毫不相干的任務(wù)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)既是電磁換向控制者又是目的執(zhí)行者。齒條電機(jī)操控簡(jiǎn)單，通電即能運(yùn)行，非常適用于大電流、高電壓、強(qiáng)干擾的場(chǎng)合，彈射器只是其一種應(yīng)用。

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