CN102290960A - 永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，属于电机技术领域。它解决了现有圆筒型永磁直线同步电机由于相与相之间存在互感而影响电流的控制精度的问题。本发明提供了四种技术方案，均包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心、相单元电枢绕组、多个永磁体和多个隔磁板组成，单元电枢铁心的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的电枢绕组。本发明在电机的次级结构上不设置永磁体，由此降低了电机成本，提高了电机的可靠性与安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，属于电机技术领域。
背景技术
现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构如图11所示。当电枢铁心采用硅钢片叠成时，由于叠片方向为轴向，永磁体以及绕组通电产生的电枢磁场方向有一部分会与叠片方向相同，在铁心中形成较大的涡流，产生较大的涡流损耗，并且铁心叠片工艺复杂，加工成本高；如果采用实心铁心，虽然工艺简单、成本低，但铁心会产生更大的涡流损耗，大大降低电机的效率。同时，由于相与相之间都存在磁耦合，这一方面会因互感的存在影响电流的控制精度和电机的动态特性；另一方面也会因每一相绕组通电产生的磁通所经过的磁路较长而使定子铁耗较大，从而限制了电机效率的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是解决现有圆筒型永磁直线同步电机由于相与相之间存在互感而影响电流的控制精度的问题，提供一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机。
本发明的第一种技术方案：
永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心、相单元电枢绕组和相单元永磁体组成，
单元电枢铁心为圆筒形，单元电枢铁心的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心的第1、3、……及2n-1个齿的气隙侧表面上均粘贴有相单元永磁体，所述相单元永磁体为瓦片形，每个齿上的相单元永磁体沿初级和次级的相对运动方向由i块分段永磁体组成，i为大于1的自然数，该i块分段永磁体均为径向充磁或平行充磁，并且相邻分段永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心上沿圆周方向相邻奇数齿上的相单元永磁体的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿和多个隔磁环，多个次级环齿和多个隔磁环沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿之间均固定有一个隔磁环；
单元电枢铁心的每个齿上的相邻分段永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
本发明的第二种技术方案：
永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心、相单元电枢绕组和多块永磁体组成，
单元电枢铁心为圆筒形，单元电枢铁心的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心的齿的气隙侧表面上均匀开有多个瓦片形浅槽，形成瓦片形齿与瓦片形浅槽的相间排布，相邻两个瓦片形浅槽的中心之间的距离为τm，并且瓦片形浅槽的开槽方向为沿单元电枢铁心的圆周方向，单元电枢铁心的相邻齿上沿圆周方向的相应位置为瓦片形齿与瓦片形浅槽相间排布，
永磁体为瓦片形，单元电枢铁心的所有瓦片形浅槽内均粘贴有一块永磁体，永磁体均为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心的每个齿上的永磁体的充磁方向相同，单元电枢铁心的相邻齿上的永磁体的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿和多个隔磁环，多个次级环齿和多个隔磁环沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿之间均固定有一个隔磁环；
沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿的齿距为τp，并且τm＝τp。
本发明的第三种技术方案：
永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心、相单元电枢绕组、多个永磁体和多个隔磁板组成，
单元电枢铁心为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的电枢绕组，
永磁体和隔磁板为平板形，
每个相电枢单元的单元电枢铁心的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个永磁体，永磁体沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心的每个齿上的相邻永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体的充磁方向相同，
每个相电枢单元的单元电枢铁心的第2、4、……及2n个齿的各段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板，
次级包括多个次级环齿和多个隔磁环，多个次级环齿和多个隔磁环沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿之间固定有一个隔磁环；
单元电枢铁心的每个齿上的相邻永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
本发明的第四种技术方案：
永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心、相单元电枢绕组、多个永磁体和多个隔磁板组成，
单元电枢铁心为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组，多个相单元电枢绕组串联或并联形成电机的电枢绕组，
多个永磁体分为瓦片形永磁体和平板形永磁体，
瓦片形永磁体为n×j块，每个相电枢单元的单元电枢铁心的第1、3、……及2n-1个齿的j段电枢铁心段的气隙侧齿表面上均粘贴一块瓦片形永磁体，瓦片形永磁体为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心的每个齿上相邻瓦片形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体的充磁方向相同，
平板形永磁体为n×(j-1)块，每个相电枢单元的单元电枢铁心的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个平板形永磁体，平板形永磁体沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心的每个齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相同，
所有齿表面上的瓦片形永磁体与相邻段电枢铁心段之间的平板形永磁体形成串联磁路，
隔磁板为n×(j-1)块，并为平板形，每个相电枢单元的单元电枢铁心的第2、4、……及2n个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板，
次级包括多个次级环齿和多个隔磁环，多个次级环齿和多个隔磁环沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿之间固定有一个隔磁环；
单元电枢铁心的每个齿上相邻瓦片形永磁体的中心距τm和相邻平板形永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿的齿距τp之间均满足关系：2τm＝τp。
本发明的优点是：本发明所述的直线磁阻电机采用了特殊的电枢结构，构成了永磁偏置结构的圆筒型直线磁阻电机，这种结构的次级结构上不设置永磁体，由此降低了电机成本，提高了电机的可靠性与安全性；同时它消除了电机相与相之间的互感，提高了电机的电流及电磁力控制精度、推力密度和动态特性。本发明电机既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用。
本发明具有可靠性与安全性高、容错能力强、结构简单、成本低、动态特性好以及易实现模块化等优点。
附图说明
图1为本发明的第一种技术方案的结构示意图；
图2为图1的轴向剖面图；
图3为本发明的第二种技术方案的结构示意图；
图4为图3的轴向剖面图；
图5为本发明的第三种技术方案的结构示意图；
图6为图5中位于奇数齿位置的轴向剖面图；
图7为图5中位于偶数齿位置的轴向剖面图；
图8为本发明的第四种技术方案的结构示意图；
图9为图8中位于奇数齿位置的轴向剖面图；
图10为图5中位于偶数齿位置的轴向剖面图；
图11为现有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：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心1-1、相单元电枢绕组1-2和相单元永磁体1-3组成，
单元电枢铁心1-1为圆筒形，单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心1-1的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心1-1上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组1-2，多个相单元电枢绕组1-2串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第1、3、……及2n-1个齿的气隙侧表面上均粘贴有相单元永磁体1-3，所述相单元永磁体1-3为瓦片形，每个齿上的相单元永磁体1-3沿初级和次级的相对运动方向由i块分段永磁体组成，i为大于1的自然数，该i块分段永磁体均为径向充磁或平行充磁，并且相邻分段永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向相邻奇数齿上的相单元永磁体1-3的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2，多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿2-1之间均固定有一个隔磁环2-2；
单元电枢铁心1-1的每个齿上的相邻分段永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿2-1的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
图1和图2所示，单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上开有4个槽，相单元永磁体1-3粘贴在单元电枢铁心1-1的第1、3个齿的表面上，该齿表面上的相单元永磁体1-3由4块分段永磁体组成，该相单元永磁体1-3采用径向充磁，该相单元永磁体1-3的相邻分段永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1的第1、3个齿上的相单元永磁体1-3的充磁方向相同。在每个齿表面上，沿运动方向相邻分段永磁体的中心距τm与沿运动方向次级环齿2-1的齿距τp之间满足关系2τm＝τp。
具体实施方式二：下面结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心1-1、相单元电枢绕组1-2和多块永磁体1-3组成，
单元电枢铁心1-1为圆筒形，单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心1-1的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心1-1上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组1-2，多个相单元电枢绕组1-2串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的齿的气隙侧表面上均匀开有多个瓦片形浅槽，形成瓦片形齿与瓦片形浅槽的相间排布，相邻两个瓦片形浅槽的中心之间的距离为τm，并且瓦片形浅槽的开槽方向为沿单元电枢铁心1-1的圆周方向，单元电枢铁心1-1的相邻齿上沿圆周方向的相应位置为瓦片形齿与瓦片形浅槽相间排布，
永磁体1-3为瓦片形，单元电枢铁心1-1的所有瓦片形浅槽内均粘贴有一块永磁体1-3，永磁体1-3均为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心1-1的每个齿上的永磁体1-3的充磁方向相同，单元电枢铁心1-1的相邻齿上的永磁体1-3的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2，多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿2-1之间均固定有一个隔磁环2-2；
沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿2-1的齿距为τp，并且τm＝τp。
图3和图4所示，电机的初级主要由1个相电枢单元构成，单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上开有4个通槽，在单元电枢铁心1-1的第1、3个齿上沿电机运动方向开有瓦片形浅槽，瓦片形浅槽的开槽方向为沿单元电枢铁心1-1的圆周方向，每个瓦片形浅槽内粘贴有一块永磁体1-3；在单元电枢铁心1-1的第2、4个齿上也沿电机运动方向开有瓦片形浅槽，瓦片形浅槽的开槽方向为沿单元电枢铁心1-1的圆周方向，每个瓦片形浅槽内粘贴有一块永磁体1-3；第2、4个齿上瓦片形浅槽与瓦片形齿的排列次序与第1、3个齿上瓦片形浅槽与瓦片形齿的排列次序相交错。单元电枢铁心1-1的每个齿上的永磁体1-3的充磁方向相同，单元电枢铁心1-1的相邻齿上的永磁体1-3的充磁方向相反，每个齿上相邻两个瓦片形浅槽的中心之间的距离即为两个瓦片形齿的齿距τm，与沿电机运动方向的相邻次级环齿2-1的齿距τp相等。
具体实施方式三：下面结合图5至图7说明本实施方式，本实施方式所述永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心1-1、相单元电枢绕组1-2、多个永磁体1-3和多个隔磁板1-4组成，
单元电枢铁心1-1为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心1-1的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组1-2，多个相单元电枢绕组1-2串联或并联形成电机的电枢绕组，
永磁体1-3和隔磁板1-4为平板形，
每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个永磁体1-3，永磁体1-3沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心1-1的每个齿上的相邻永磁体1-3的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体1-3的充磁方向相同，
每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第2、4、……及2n个齿的各段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板1-4，
次级包括多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2，多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿2-1之间固定有一个隔磁环2-2；
单元电枢铁心1-1的每个齿上的相邻永磁体1-3的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿2-1的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
图5至图7所示，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1沿电机的运动方向分为4段，并且单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上均匀开有4个通槽形成齿槽结构，单元电枢铁心1-1的每1、3个齿的相邻段电枢铁心段之间固定永磁体1-3，永磁体1-3沿电机运动方向平行充磁，单元电枢铁心1-1的每个齿上的相邻永磁体1-3的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向第1与第3个齿上的相邻永磁体1-3的充磁方向相同。单元电枢铁心1-1的第2、4个齿上的相邻段电枢铁心段之间固定一个隔磁板1-4。单元电枢铁心1-1的第1或第3个齿上的相邻永磁体1-3的中心距τm与沿运动方向相邻次级环齿2-1的齿距τp之间满足关系2τm＝τp。
具体实施方式四：下面结合图8至图10说明本实施方式，本实施方式所述永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心1-1、相单元电枢绕组1-2、多个永磁体1-3和多个隔磁板1-4组成，
单元电枢铁心1-1为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心1-1的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心1-1的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组1-2，多个相单元电枢绕组1-2串联或并联形成电机的电枢绕组，
多个永磁体1-3分为瓦片形永磁体和平板形永磁体，
瓦片形永磁体为n×j块，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第1、3、……及2n-1个齿的j段电枢铁心段的气隙侧齿表面上均粘贴一块瓦片形永磁体，瓦片形永磁体为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心1-1的每个齿上相邻瓦片形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体1-3的充磁方向相同，
平板形永磁体为n×(j-1)块，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个平板形永磁体，平板形永磁体沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心1-1的每个齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心1-1上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相同，
所有齿表面上的瓦片形永磁体与相邻段电枢铁心段之间的平板形永磁体形成串联磁路，
隔磁板1-4为n×(j-1)块，并为平板形，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1的第2、4、……及2n个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板1-4，
次级包括多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2，多个次级环齿2-1和多个隔磁环2-2沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿2-1之间固定有一个隔磁环2-2；
单元电枢铁心1-1的每个齿上相邻瓦片形永磁体的中心距τm和相邻平板形永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿2-1的齿距τp之间均满足关系：2τm＝τp。
图8至图10所示，电机的初级由1个相电枢单元构成，每个相电枢单元的单元电枢铁心1-1沿运动方向分成4段，并在其面向气隙侧沿运动方向开有4个槽，永磁体1-3中瓦片形永磁体为8块，分别粘贴在单元电枢铁心1-1的第1、3个齿上4段电枢铁心段的齿表面上，充磁方向为径向充磁，沿运动方向每个齿上相邻两块瓦片形永磁体的充磁方向相反；平板形永磁体为6块，粘贴在单元电枢铁心1-1的第1、3个齿上相邻电枢铁心段之间，永磁体沿电机运动方向平行充磁，每个齿上相邻平板形永磁体的充磁方向相反。每个齿表面的径向充磁永磁体与该齿侧面的运动方向充磁永磁体形成串联磁路。隔磁板1-4为平板形，共6块，粘贴在单元电枢铁心1-1的第2、4个齿的相邻电枢铁心段之间。每个齿上沿电机运动方向相邻瓦片形永磁体与相邻平板形永磁体的中心距均为τm，该τm与沿运动方向相邻次级环齿2-1的齿距τp之间满足关系2τm＝τp。
具体实施方式五：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述次级环齿2-1由高导磁材料制成。
具体实施方式六：本实施方式为对实施方式三或四的进一步说明，所述隔磁板1-4由非磁性材料制成。
具体实施方式七：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述隔磁环2-2由非磁性材料制成。
具体实施方式八：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述隔磁环2-2由磁性材料制成，所述隔磁环2-2与初级之间的气隙大于次级环齿2-1与初级之间的气隙。
具体实施方式九：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述电机为外初级、内次级结构，或者为外次级、内初级结构。
具体实施方式十：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述电机为动初级结构，或者为动次级结构。
本发明中所述所有瓦片形永磁体为径向充磁或平行充磁，其中径向充磁是指永磁体的充磁方向沿半径方向，平行充磁是指瓦片形永磁体的中心点处充磁方向沿其半径方向，其余处的充磁方向与该半径方向的充磁方向相平行。
Claims (10)
1.一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，其特征在于：
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心(1-1)、相单元电枢绕组(1-2)和相单元永磁体(1-3)组成，
单元电枢铁心(1-1)为圆筒形，单元电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心(1-1)上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组(1-2)，多个相单元电枢绕组(1-2)串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第1、3、……及2n-1个齿的气隙侧表面上均粘贴有相单元永磁体(1-3)，所述相单元永磁体(1-3)为瓦片形，每个齿上的相单元永磁体(1-3)沿初级和次级的相对运动方向由i块分段永磁体组成，i为大于1的自然数，该i块分段永磁体均为径向充磁或平行充磁，并且相邻分段永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向相邻奇数齿上的相单元永磁体(1-3)的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)，多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿(2-1)之间均固定有一个隔磁环(2-2)；
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上的相邻分段永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿(2-1)的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
2.一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，其特征在于：
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心(1-1)、相单元电枢绕组(1-2)和多块永磁体(1-3)组成，
单元电枢铁心(1-1)为圆筒形，单元电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心(1-1)上每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组(1-2)，多个相单元电枢绕组(1-2)串联或并联形成电机的电枢绕组，
每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的齿的气隙侧表面上均匀开有多个瓦片形浅槽，形成瓦片形齿与瓦片形浅槽的相间排布，相邻两个瓦片形浅槽的中心之间的距离为τm，并且瓦片形浅槽的开槽方向为沿单元电枢铁心(1-1)的圆周方向，单元电枢铁心(1-1)的相邻齿上沿圆周方向的相应位置为瓦片形齿与瓦片形浅槽相间排布，
永磁体(1-3)为瓦片形，单元电枢铁心(1-1)的所有瓦片形浅槽内均粘贴有一块永磁体(1-3)，永磁体(1-3)均为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心(1-1)的每个齿上的永磁体(1-3)的充磁方向相同，单元电枢铁心(1-1)的相邻齿上的永磁体(1-3)的充磁方向相同，
次级包括多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)，多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且每相邻两个次级环齿(2-1)之间均固定有一个隔磁环(2-2)；
沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿(2-1)的齿距为τp，并且τm＝τp。
3.一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，其特征在于：
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心(1-1)、相单元电枢绕组(1-2)、多个永磁体(1-3)和多个隔磁板(1-4)组成，
单元电枢铁心(1-1)为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组(1-2)，多个相单元电枢绕组(1-2)串联或并联形成电机的电枢绕组，
永磁体(1-3)和隔磁板(1-4)为平板形，
每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个永磁体(1-3)，永磁体(1-3)沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心(1-1)的每个齿上的相邻永磁体(1-3)的充磁方向相反，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体(1-3)的充磁方向相同，
每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第2、4、……及2n个齿的各段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板(1-4)，
次级包括多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)，多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿(2-1)之间固定有一个隔磁环(2-2)；
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上的相邻永磁体(1-3)的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿(2-1)的齿距τp之间满足关系：2τm＝τp。
4.一种永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，它包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，其特征在于：
初级包括多个相电枢单元，每个相电枢单元由单元电枢铁心(1-1)、相单元电枢绕组(1-2)、多个永磁体(1-3)和多个隔磁板(1-4)组成，
单元电枢铁心(1-1)为圆筒形，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)沿初级和次级的相对运动方向由j段电枢铁心段组成，j为大于或等于2的自然数，所述单元电枢铁心(1-1)的气隙侧表面上均匀开有2n个通槽形成齿槽结构，2n个通槽的开槽方向均平行于所述初级和次级的相对运动方向，n为正整数，
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上绕有一个线圈，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向每相邻两个齿上线圈的绕向相反，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)上所有的线圈串联在一起形成相单元电枢绕组(1-2)，多个相单元电枢绕组(1-2)串联或并联形成电机的电枢绕组，
多个永磁体(1-3)分为瓦片形永磁体和平板形永磁体，
瓦片形永磁体为n×j块，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第1、3、……及2n-1个齿的j段电枢铁心段的气隙侧齿表面上均粘贴一块瓦片形永磁体，瓦片形永磁体为径向充磁或平行充磁，单元电枢铁心(1-1)的每个齿上相邻瓦片形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻永磁体(1-3)的充磁方向相同，
平板形永磁体为n×(j-1)块，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第1、3、……及2n-1个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个平板形永磁体，平板形永磁体沿初级和次级的相对运动方向平行充磁，单元电枢铁心(1-1)的每个齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相反，单元电枢铁心(1-1)上沿圆周方向相邻奇数齿上的相邻平板形永磁体的充磁方向相同，
所有齿表面上的瓦片形永磁体与相邻段电枢铁心段之间的平板形永磁体形成串联磁路，
隔磁板(1-4)为n×(j-1)块，并为平板形，每个相电枢单元的单元电枢铁心(1-1)的第2、4、……及2n个齿的相邻段电枢铁心段之间均固定一个隔磁板(1-4)，
次级包括多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)，多个次级环齿(2-1)和多个隔磁环(2-2)沿初级和次级的相对运动方向紧密相间排列，并且相邻两个次级环齿(2-1)之间固定有一个隔磁环(2-2)；
单元电枢铁心(1-1)的每个齿上相邻瓦片形永磁体的中心距τm和相邻平板形永磁体的中心距τm与沿初级和次级的相对运动方向的相邻次级环齿(2-1)的齿距τp之间均满足关系：2τm＝τp。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述次级环齿(2-1)由高导磁材料制成。
6.根据权利要求3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述隔磁板(1-4)由非磁性材料制成。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述隔磁环(2-2)由非磁性材料制成。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述隔磁环(2-2)由磁性材料制成，所述隔磁环(2-2)与初级之间的气隙大于次级环齿(2-1)与初级之间的气隙。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述电机为外初级、内次级结构，或者为外次级、内初级结构。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机，其特征在于：所述电机为动初级结构，或者为动次级结构。
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| CN2011102442154A CN102290960A (zh) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | 永磁偏置结构圆筒型直线磁阻电机 |
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| PB01 | Publication | ||
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