CN101267151A - 横向磁通永磁直线电机 - Google Patents

Abstract

横向磁通永磁直线电机，属于电机领域。目的是解决目前的永磁直线电机不能同时兼顾高效率、高力密度和结构简单、可靠性高的问题。本发明包括定子和动子，第一～第四叠片沿轴向按顺序叠加，每个叠片内腔上下面分别设置m对定子铁芯，在每对定子铁芯相对设置并左右错开形成的区域内设置动子，轴向对应的各定子铁芯根部环绕设置定子绕组；多个永磁体设置在m个非导磁支架上，永磁体平行充磁，充磁方向与运动方向垂直，相邻两个永磁体充磁方向相反，m个非导磁支架上设置的永磁体依次错开极距L的2/m倍距离，m为自然数。利用交错式的定子铁芯结构，使所有永磁体都能在定子中产生磁通，实现了永磁体的充分利用。

Description

横向磁通永磁直线电机

技术领域

本发明属于电机领域。

背景技术

传统的感应式直线电机效率和力密度都很低；而传统的永磁式直线电机虽然效率和力密度较高，但结构复杂，加工装配难度大，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是解决目前的永磁直线电机的不能同时兼顾高效率、高力密度和结构简单、可靠性高的问题，设计了横向磁通永磁直线电机。

本发明包括定子和动子，所述定子包括第一叠片、第二叠片、第三叠片、第四叠片、m个第一定子铁芯、m个第二定子铁芯、m个第三定子铁芯、m个第四定子铁芯、m个第五定子铁芯、m个第六定子铁芯、m个第七定子铁芯、m个第八定子铁芯和定子绕组，所述动子包括多个永磁体和m个非导磁支架，第一叠片、第二叠片、第三叠片和第四叠片沿轴向按顺序叠加；

第一叠片内腔的上下表面分别设置m个第一定子铁芯和m个第二定子铁芯，每对第一定子铁芯和第二定子铁芯上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第一定子铁芯和第二定子铁芯在第一叠片的内腔中并列设置；

第二叠片内腔的上下表面分别设置m个第三定子铁芯和m个第四定子铁芯，每对第三定子铁芯和第四定子铁芯上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第三定子铁芯和第四定子铁芯在第二叠片的内腔中并列设置，从轴向看每个第三定子铁芯被一个第一定子铁芯完全覆盖，每个第四定子铁芯被一个第二定子铁芯完全覆盖；

第三叠片内腔的上下表面分别设置m个第五定子铁芯和m个第六定子铁芯，每对第五定子铁芯和第六定子铁芯上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第五定子铁芯和第六定子铁芯在第三叠片的内腔中并列设置，第三叠片内腔的每对定子铁芯相对于永磁体的位置关系与第一叠片内腔的每对定子铁芯相对于永磁体的位置关系相反，从而使充磁方向相反的相邻的两个永磁体在第一叠片和第三叠片中产生的磁路同向；

第四叠片内腔的上下表面分别设置m个第七定子铁芯和m个第八定子铁芯，每对第七定子铁芯和第八定子铁芯上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第七定子铁芯和第八定子铁芯在第四叠片的内腔中并列设置，从轴向看每个第七定子铁芯被一个第五定子铁芯完全覆盖，每个第八定子铁芯被一个第六定子铁芯完全覆盖；

每个第一定子铁心及轴向与其对应的第三定子铁芯、第五定子铁芯和第七定子铁芯的根部环绕设置定子绕组，每个第二定子铁芯及轴向与其对应的第四定子铁芯、第六定子铁芯和第八定子铁芯的根部环绕设置定子绕组；

多个永磁体设置在长条形的非导磁支架上，永磁体平行充磁，充磁方向与运动方向垂直，相邻两个永磁体充磁方向相反；

m个非导磁支架上设置的永磁体依次错开极距L的2/m倍距离，m为自然数。

本发明的优点是：本发明由于采用了横向磁通永磁方案，电机的效率和力密度较高；各定子叠片可采用一体式方案，加工装配简单，且安全可靠，本发明同时兼顾了以上两个方面的优点。

附图说明

图1是实施方式二的结构示意图，图2是图1的E-E剖视图，图3-1是图1的A-A剖视图，图3-2是图1的B-B剖视图，图3-3是图1的C-C剖视图，图3-4是图1的D-D剖视图，图4是实施方式二的动子结构示意图，图5-1～图5-4是实施方式二工作时磁路走向示意图，图6是实施方式三的结构示意图，图7是图6的F-F剖视图，图8-1是图6的H-H剖视图，图8-2是图6的I-I剖视图，图8-3是图6的J-J剖视图，图8-4是图6的K-K剖视图，图9-1、图9-2是实施方式三的动子结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1～图9说明本实施方式，本实施方式由定子和动子组成，所述定子由第一叠片1、第二叠片2、第三叠片3、第四叠片4、m个第一定子铁芯1-1、m个第二定子铁芯1-2、m个第三定子铁芯2-1、m个第四定子铁芯2-2、m个第五定子铁芯3-1、m个第六定子铁芯3-2、m个第七定子铁芯4-1、m个第八定子铁芯4-2和定子绕组5组成，所述动子由多个永磁体6和m个非导磁支架7组成，第一叠片1、第二叠片2、第三叠片3和第四叠片4沿轴向按顺序叠加；

第一叠片1内腔的上下表面分别设置m个第一定子铁芯1-1和m个第二定子铁芯1-2，每对第一定子铁芯1-1和第二定子铁芯1-2上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第一定子铁芯1-1和第二定子铁芯1-2在第一叠片1的内腔中并列设置；

第二叠片2内腔的上下表面分别设置m个第三定子铁芯2-1和m个第四定子铁芯2-2，每对第三定子铁芯2-1和第四定子铁芯2-2上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第三定子铁芯2-1和第四定子铁芯2-2在第二叠片2的内腔中并列设置，从轴向看每个第三定子铁芯2-1被一个第一定子铁芯1-1完全覆盖，每个第四定子铁芯2-2被一个第二定子铁芯1-2完全覆盖；

第三叠片3内腔的上下表面分别设置m个第五定子铁芯3-1和m个第六定子铁芯3-2，每对第五定子铁芯3-1和第六定子铁芯3-2上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第五定子铁芯3-1和第六定子铁芯3-2在第三叠片3的内腔中并列设置，第三叠片3内腔的每对定子铁芯相对于永磁体6的位置关系与第一叠片1内腔的每对定子铁芯相对于永磁体6的位置关系相反，从而使充磁方向相反的相邻的两个永磁体6在第一叠片1和第三叠片3中产生的磁路同向；

第四叠片4内腔的上下表面分别设置m个第七定子铁芯4-1和m个第八定子铁芯4-2，每对第七定子铁芯4-1和第八定子铁芯4-2上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第七定子铁芯4-1和第八定子铁芯4-2在第四叠片4的内腔中并列设置，从轴向看每个第七定子铁芯4-1被一个第五定子铁芯3-1完全覆盖，每个第八定子铁芯4-2被一个第六定子铁芯3-2完全覆盖；

每个第一定子铁心1-1及轴向与其对应的第三定子铁芯2-1、第五定子铁芯3-1和第七定子铁芯4-1的根部环绕设置定子绕组5，每个第二定子铁芯1-2及轴向与其对应的第四定子铁芯2-2、第六定子铁芯3-2和第八定子铁芯4-2的根部环绕设置定子绕组5；

多个永磁体6设置在长条形的非导磁支架7上，永磁体6平行充磁，充磁方向与运动方向垂直，相邻两个永磁体6充磁方向相反；

m个非导磁支架7上设置的永磁体6依次错开极距L的2/m倍距离，m为自然数。

工作原理：

以m取1时为例，如图3-1～图3-4，永磁体6处于第一叠片1内腔中，相邻永磁体6处于第三叠片3中，第二叠片2和第四叠片4对应非导磁支架7部分，由于第一叠片1和第三叠片3定子铁芯的交错式排列，永磁体在第一叠片1和第三叠片3产生的磁通方向相同，使通过定子绕组5的磁通为叠加关系，第一叠片1和第三叠片3之间设置第二叠片2，对应第二叠片2的是相邻永磁体6之间的非导磁支架7部分，不产生磁通，对应第四叠片4的也是相邻永磁体6之间的非导磁支架7部分，不产生磁通。

在电枢绕组5中通入正弦或方波电流，则在m对定子铁芯与多个永磁体6之间的空隙产生脉动的磁场，同时由于m个非导磁支架7上设置的多个永磁体6沿轴向依次错开极距L的2/m倍距离，上述脉动的磁场将与所有永磁体6相互作用，而形成合成的磁力，使动子在定子中沿轴向做相对直线运动。

具体实施方式二：下面结合图1、图2、图3-1～图3-4、图4说明本实施方式，本实施方式是实施方式一的一个具体实施例，m取1，定子包括第一叠片1、第二叠片2、第三叠片3、第四叠片4、第一定子铁芯1-1、第二定子铁芯1-2、第三定子铁芯2-1、第四定子铁芯2-2、第五定子铁芯3-1、第六定子铁芯3-2、第七定子铁芯4-1、第八定子铁芯4-2和定子绕组5，第一叠片1——第四叠片4结构如图3-1～图3-4所示，动子结构如图4所示，一个非导磁支架7上设置多个永磁体6，此种为单相电机，电枢绕组5的剖视图如图2所示，每个第一定子铁心1-1及轴向与其对应的第三定子铁芯2-1、第五定子铁芯3-1和第七定子铁芯4-1的根部环绕设置定子绕组5，每个第二定子铁芯1-2及轴向与其对应的第四定子铁芯2-2、第六定子铁芯3-2和第八定子铁芯4-2的根部环绕设置定子绕组5，共计两个定子绕组5。

具体实施方式三：下面结合图6、图7、图8-1～图8-4、图9-1～图9-2说明本实施方式，本实施方式是实施方式一的另一个具体实施例，m取3，定子包括第一叠片1、第二叠片2、第三叠片3、第四叠片4、三个第一定子铁芯1-1、三个第二定子铁芯1-2、三个第三定子铁芯2-1、三个第四定子铁芯2-2、三个第五定子铁芯3-1、三个第六定子铁芯3-2、三个第七定子铁芯4-1、三个第八定子铁芯4-2和定子绕组5，第一叠片1——第四叠片4结构如图8-1～图8-4所示，动子结构如图9-1所示，包括多个永磁体6和三个非导磁支架7，三个非导磁支架7上设置的多个永磁体6平行设置，依次不错开，此种仍为单相电机，动子结构如图9-2所示时，三个非导磁支架7上设置的多个永磁体6依次错开极距L的(2/3)倍距离，此种为三相电机；电枢绕组5的剖视图如图7所示，每个第一定子铁心1-1及轴向与其对应的第三定子铁芯2-1、第五定子铁芯3-1和第七定子铁芯4-1的根部环绕设置定子绕组5，每个第二定子铁芯1-2及轴向与其对应的第四定子铁芯2-2、第六定子铁芯3-2和第八定子铁芯4-2的根部环绕设置定子绕组5，共计六个定子绕组5。

Claims (1)

1、横向磁通永磁直线电机，它包括定子和动子，其特征在于所述定子包括第一叠片(1)、第二叠片(2)、第三叠片(3)、第四叠片(4)、m个第一定子铁芯(1-1)、m个第二定子铁芯(1-2)、m个第三定子铁芯(2-1)、m个第四定子铁芯(2-2)、m个第五定子铁芯(3-1)、m个第六定子铁芯(3-2)、m个第七定子铁芯(4-1)、m个第八定子铁芯(4-2)和定子绕组(5)，所述动子包括多个永磁体(6)和m个非导磁支架(7)，第一叠片(1)、第二叠片(2)、第三叠片(3)和第四叠片(4)沿轴向按顺序叠加；

第一叠片(1)内腔的上下表面分别设置m个第一定子铁芯(1-1)和m个第二定子铁芯(1-2)，每对第一定子铁芯(1-1)和第二定子铁芯(1-2)上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第一定子铁芯(1-1)和第二定子铁芯(1-2)在第一叠片(1)的内腔中并列设置；

第二叠片(2)内腔的上下表面分别设置m个第三定子铁芯(2-1)和m个第四定子铁芯(2-2)，每对第三定子铁芯(2-1)和第四定子铁芯(2-2)上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第三定子铁芯(2-1)和第四定子铁芯(2-2)在第二叠片(2)的内腔中并列设置，从轴向看每个第三定子铁芯(2-1)被一个第一定子铁芯(1-1)完全覆盖，每个第四定子铁芯(2-2)被一个第二定子铁芯(1-2)完全覆盖；

第三叠片(3)内腔的上下表面分别设置m个第五定子铁芯(3-1)和m个第六定子铁芯(3-2)，每对第五定子铁芯(3-1)和第六定子铁芯(3-2)上下相对、左右相错，左右相对重合区域设置动子，m对第五定子铁芯(3-1)和第六定子铁芯(3-2)在第三叠片(3)的内腔中并列设置，第三叠片(3)内腔的每对定子铁芯相对于永磁体(6)的位置关系与第一叠片(1)内腔的每对定子铁芯相对于永磁体(6)的位置关系相反，从而使充磁方向相反的相邻的两个永磁体(6)在第一叠片(1)和第三叠片(3)中产生的磁路同向；

第四叠片(4)内腔的上下表面分别设置m个第七定子铁芯(4-1)和m个第八定子铁芯(4-2)，每对第七定子铁芯(4-1)和第八定子铁芯(4-2)上下相对、左右相错，左右相对无重合区域设置动子，m对第七定子铁芯(4-1)和第八定子铁芯(4-2)在第四叠片(4)的内腔中并列设置，从轴向看每个第七定子铁芯(4-1)被一个第五定子铁芯(3-1)完全覆盖，每个第八定子铁芯(4-2)被一个第六定子铁芯(3-2)完全覆盖；

每个第一定子铁心(1-1)及轴向与其对应的第三定子铁芯(2-1)、第五定子铁芯(3-1)和第七定子铁芯(4-1)的根部环绕设置定子绕组(5)，每个第二定子铁芯(1-2)及轴向与之其对应的第四定子铁芯(2-2)、第六定子铁芯(3-2)和第八定子铁芯(4-2)的根部环绕设置定子绕组(5)；

多个永磁体(6)设置在长条形的非导磁支架(7)上，永磁体(6)平行充磁，充磁方向与运动方向垂直，相邻两个永磁体(6)充磁方向相反；

m个非导磁支架(7)上设置的永磁体(6)依次错开极距L的2/m倍距离，m为自然数。

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