CN101552523A - 高推力密度圆筒型直线电机 - Google Patents

Abstract

高推力密度圆筒型直线电机，本发明涉及到电机技术，它解决了现有直线电机的定位力大、过载能力与推力密度低、制造工艺复杂等问题。永磁体与导磁轭为圆柱形或圆筒形，并且间隔排列；电枢铁心为圆筒形，其外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽，凹槽的宽度为0.1～2mm，电枢铁心固定在机壳内或固定件外；电枢绕组的线圈在电枢铁心的内壁或外壁上依次排列；初级与次级之间设置有气隙；永磁体轴向长度大于所述线圈的径向厚度b、气隙8的径向长度a与固定件6壁厚c之和；导磁轭轴向长度为永磁体轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系L_a＝nτ_p+ΔL，ΔL＝ΔL₁+ΔL₂＝1/2τ_p。本发明制造工艺简单、消除了铁心开槽引起的定位力、提高了电机的过载能力与推力密度。

Description

高推力密度圆筒型直线电机

技术领域

本发明涉及到电机技术，具体涉及到一种高推力密度圆筒型直线电机。

背景技术

现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构如图4所示。电枢铁心采用齿槽结构，绕组嵌放在铁心槽中，一方面会产生因铁心开槽引起的定位力，另一方面，当绕组电流较大时，电枢反应会引起磁路饱和、气隙磁场发生畸变以及铁耗增加，限制了电机的过载能力与推力密度；同时，铁心齿的存在会降低绕组嵌放的密度，从而影响推力密度的提高，而且电机的制造工艺复杂。

发明内容

本发明为了解决现有直线电机的定位力大、过载能力与推力密度低、制造工艺复杂等问题，而提出一种高推力密度圆筒型直线电机。

本发明的高推力密度圆筒型直线电机为外电枢结构，它包括电枢铁心、电枢绕组、机壳、永磁体、导磁轭和固定件；电机为外电枢结构，电枢铁心、电枢绕组和机壳构成初级；永磁体、导磁轭和固定件构成次级；永磁体与导磁轭均为圆柱形；所述永磁体与导磁轭在圆筒形的固定件内依次间隔排列；电枢铁心为圆筒形，所述电枢铁心的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽，所述凹槽的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心的外壁固定在圆筒形的机壳的内壁上；电枢绕组的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组的线圈在电枢铁心的内壁上依次排列；所述线圈内壁与固定件的外壁之间设置有气隙；永磁体轴向长度大于所述线圈的径向厚度b、气隙的径向长度a与固定件壁厚c之和；导磁轭轴向长度为永磁体轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}=\mathrm{\Δ}{L}_1+\mathrm{\Δ}{L}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心与电枢绕组相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心与电枢绕组两端相差的长度，n为自然数。

本发明的高推力密度圆筒型直线电机为内电枢结构，它包括电枢铁心、电枢绕组、机壳、永磁体、导磁轭和固定件；电机为内电枢结构，电枢铁心、电枢绕组和固定件构成初级；永磁体、导磁轭和机壳构成次级；永磁体与导磁轭均为圆环形；所述永磁体与导磁轭在圆筒形的机壳内依次间隔排列；电枢铁心为圆筒形，所述电枢铁心的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽，所述凹槽的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心的内壁固定在圆柱形或圆筒形的固定件的外壁上；电枢绕组的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组的线圈在电枢铁心的外壁上依次排列；所述线圈外壁与永磁体的内壁和导磁轭的内壁之间设置有气隙；永磁体轴向长度大于所述线圈的径向厚度b、气隙径向长度c与固定件半径的厚度或壁厚c之和；导磁轭轴向长度为永磁体轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}=\mathrm{\Δ}{L}_1+\mathrm{\Δ}{L}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心与电枢绕组相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心与电枢绕组两端相差的长度，n为自然数。

发明效果：本发明简化了电机的制造工艺，消除了铁心开槽引起的定位力，并提高了电机的过载能力与推力密度。

附图说明

图1是具体实施方式一的结构示意图；图2是具体实施方式二的结构示意图；图3是电枢铁心1的轴向视图；图4是现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的电机为外电枢结构，初级由电枢铁心1、电枢绕组2和机壳3组成；次级由永磁体4、导磁轭5和固定件6组成；永磁体4与导磁轭5均为圆柱形；所述永磁体4与导磁轭5在圆筒形的固定件6内依次间隔排列；电枢铁心1为圆筒形，所述电枢铁心1的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽7，所述凹槽7的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心1的外壁固定在圆筒形的机壳3的内壁上；电枢绕组2的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组2的线圈在电枢铁心1的内壁上依次排列；所述线圈内壁与固定件6的外壁之间设置有气隙8；永磁体4轴向长度大于所述线圈的径向厚度与气隙8长度、固定件6壁厚之和；导磁轭5轴向长度为永磁体4轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心1的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}=\mathrm{\Δ}{L}_1+\mathrm{\Δ}{L}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心1与电枢绕组2相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心1与电枢绕组2两端相差的长度，n为自然数。

具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的电机为内电枢结构；初级由电枢铁心1、电枢绕组2和固定件6组成；次级由永磁体4、导磁轭5和机壳3组成；永磁体4与导磁轭5均为圆环形；所述永磁体4与导磁轭5在圆筒形的机壳3内依次间隔排列；电枢铁心1为圆筒形，所述电枢铁心1的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽7，所述凹槽7的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心1的内壁固定在圆柱形或圆筒形的固定件6的外壁上；电枢绕组2的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组2的线圈在电枢铁心1的外壁上依次排列；所述线圈外壁与永磁体4的内壁和导磁轭5的内壁之间设置有气隙8；永磁体4轴向长度大于所述线圈的径向厚度与气隙8长度、固定件6半径的厚度或壁厚之和；导磁轭5轴向长度为永磁体4轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心1的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}=\mathrm{\Δ}{L}_1+\mathrm{\Δ}{L}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心1与电枢绕组2相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心1与电枢绕组2两端相差的长度，n为自然数。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于永磁体4采用稀土永磁体，轴向充磁，相邻永磁体4的充磁方向相反；固定件6采用非磁性材料，如不锈钢；机壳3采用轻质非磁性材料，如铝合金；导磁轭5采用饱和磁密高的磁性材料。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。

Claims (10)

1、高推力密度圆筒型直线电机，它包括电枢铁心(1)、电枢绕组(2)、机壳(3)、永磁体(4)、导磁轭(5)和固定件(6)；电机为外电枢结构，电枢铁心(1)、电枢绕组(2)和机壳(3)构成初级；永磁体(4)、导磁轭(5)和固定件(6)构成次级；其特征在于永磁体(4)与导磁轭(5)均为圆柱形；所述永磁体(4)与导磁轭(5)在圆筒形的固定件(6)内依次间隔排列；电枢铁心(1)为圆筒形，所述电枢铁心(1)的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽(7)，所述凹槽(7)的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心(1)的外壁固定在圆筒形的机壳(3)的内壁上；电枢绕组(2)的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组(2)的线圈在电枢铁心(1)的内壁上依次排列；所述线圈内壁与固定件(6)的外壁之间设置有气隙(8)；永磁体(4)轴向长度大于所述线圈的径向厚度b、气隙(8)的径向长度a与固定件(6)壁厚c之和；导磁轭(5)轴向长度为永磁体(4)轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心(1)的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}={\mathrm{\ΔL}}_1+{\mathrm{\ΔL}}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心(1)与电枢绕组(2)相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心(1)与电枢绕组(2)两端相差的长度，n为自然数。

2、根据权利要求1所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于永磁体(4)为轴向充磁，相邻永磁体(4)的充磁方向相反。

3、根据权利要求1所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于固定件(6)采用非磁性材料。

4、根据权利要求1所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于机壳(3)采用轻质非磁性材料。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于导磁轭(5)采用饱和磁密高的磁性材料。

6、高推力密度圆筒型直线电机，它包括电枢铁心(1)、电枢绕组(2)、机壳(3)、永磁体(4)、导磁轭(5)和固定件(6)；电机为内电枢结构，电枢铁心(1)、电枢绕组(2)和固定件(6)构成初级；永磁体(4)、导磁轭(5)和机壳(3)构成次级；永磁体(4)与导磁轭(5)均为圆环形；所述永磁体(4)与导磁轭(5)在圆筒形的机壳(3)内依次间隔排列；电枢铁心(1)为圆筒形，所述电枢铁心(1)的外壁沿径向均匀开有开口向外的放射状凹槽(7)，所述凹槽(7)的宽度为0.1mm～2mm，电枢铁心(1)的内壁固定在圆柱形或圆筒形的固定件(6)的外壁上；电枢绕组(2)的线圈为圆环形的线圈，组成各相电枢绕组(2)的线圈在电枢铁心(1)的外壁上依次排列；所述线圈外壁与永磁体(4)的内壁和导磁轭(5)的内壁之间设置有气隙(8)；永磁体(4)轴向长度大于所述线圈的径向厚度b、气隙(8)径向长度c与固定件(6)半径的厚度或壁厚c之和；导磁轭(5)轴向长度为永磁体(4)轴向长度的1/3至1/6；电枢铁心(1)的长度L_a与次级极距τ_p之间满足关系：

L_a＝nτ_p+ΔL， $\mathrm{\ΔL}={\mathrm{\ΔL}}_1+{\mathrm{\ΔL}}_2=\frac{1}{2}{\mathrm{\τ}}_p$

其中，ΔL是电枢铁心(1)与电枢绕组(2)相差的总长度，ΔL₁和ΔL₂分别是电枢铁心(1)与电枢绕组(2)两端相差的长度，n为自然数。

7、根据权利要求6所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于永磁体(4)为轴向充磁，相邻永磁体(4)的充磁方向相反。

8、根据权利要求6所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于固定件(6)采用非磁性材料。

9、根据权利要求6所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于机壳(3)采用轻质非磁性材料。

10、根据权利要求6、7、8或9所述的高推力密度圆筒型直线电机，其特征在于导磁轭(5)采用饱和磁密高的磁性材料。

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