CN102457154A - 一种直线电机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种直线电机装置，通过在设置由多个螺线管线圈组成的动子，由多个圆柱形磁体和多个圆柱形连接器组成的定子，多个所述圆柱形磁体之间用所述圆柱形连接器同轴安装并相互固定，所述动子螺线管线圈同轴安装于所述定子上，所述圆柱形连接器外经小于(或等于)所述圆柱形磁体，所述圆柱形磁体的磁极在圆柱体的两个圆形端面上，多个圆柱形磁体相互同磁极排列，使磁体处于相互排斥的状态，形成喷射状垂直于圆柱体表面的磁力线；所述螺线管线圈内径大于(但接近于)所述圆柱形磁体的外经，所述螺线管线圈长度小于(或等于)所述圆柱形磁体的长度，多个所述螺线管线圈之间的距离等于圆柱形磁体之间的距离，相邻所述螺线管线圈中所通的电流方向相反(线圈并联连接)，或相邻所述螺线管线圈的绕向相反(线圈串联连接)，这样多个通电所述螺线管线圈的作用力同向，在交流电的作用下朝相同方向运动。

Description

一种直线电机装置
技术领域
本发明涉及一种直线电机装置。
背景技术
我们知道两块互相吸在一起的磁铁，要分开它们最省力的方法就是在吸合面方向(也即垂直于N和S极的方向)施加相反的作用力，在平行于N和S极的方向要施加大于磁铁吸力的力才能分开它们；在现有的电机结构中磁场作用力都是前面那种作用力，在磁场最大的位置，线圈内的感生电流相互抵消为零(发电机)(或电流作用力方向相反相互抵消)(电动机)，因此磁场作用力没有被充分利用，电机的扭力在低速时都很低，特别是电机的效率都很难提高。
对于需要瞬时爆发力的电机，如用于航母电磁弹射器的电机，电磁炮电机，以上应用现代的电机技术的电机均达不到要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种直线电机的装置，在定子磁路上，采用聚磁结构使磁场强度提高5-10倍，在动子线圈上，配合磁路采用多圈大直径线圈结构，满足F＝BIL，例如，设计一个175兆焦的航母电磁弹射器，设弹射长度S＝100米，弹射重量m＝35吨，末端速度V＝100米/秒，F*S＝175,000,000(＝m*V*V/2)，F＝BIL＝1,750,000，设磁体的表面磁场强度为1.25T，B＝12.5T，电流I＝2000A，则L＝F/I/B＝70米，设线圈直径为0.5米，线圈周长＝1.57米，处于磁场中的线圈圈数为70/1.57＝45圈。下面是本发明提出的直线电机的技术方案。
本发明所提出的技术方案是：设计一种直线电机装置，包括由多个螺线管线圈组成的动子，由多个圆柱形磁体和多个圆柱形连接器组成的定子，多个所述圆柱形磁体之间用所述圆柱形连接器同轴安装并相互固定，所述动子螺线管线圈同轴安装于所述定子上，所述圆柱形连接器外经小于(或等于)所述圆柱形磁体，所述圆柱形磁体的磁极在圆柱体的两个圆形端面上，多个圆柱形磁体相互同磁极排列，使磁体处于相互排斥的状态，形成喷射状垂直于圆柱体表面的磁力线；所述螺线管线圈内径大于(但接近于)所述圆柱形磁体的外经，所述螺线管线圈长度小于(或等于)所述圆柱形磁体的长度，多个所述螺线管线圈之间的距离等于圆柱形磁体之间的距离，相邻所述螺线管线圈中所通的电流方向相反(线圈并联连接)， 或相邻所述螺线管线圈的绕向相反(线圈串联连接)，这样多个通电所述螺线管线圈的作用力同向，在交流电的作用下朝相同方向运动。
其中，还包括两条导轨和动子支架，所述导轨与所述定子轴线平行并处于同一平面上，所述导轨之间的距离大于所述螺线管线圈的外经，所述动子支架安装于所述导轨上，并固定到所述螺线管线圈上，由所述螺线管线圈带着动子支架运动，所述动子支架再带动外界物体运动。
其中。还包括导磁外壳，所述导磁外壳安装于所述螺线管线圈外面，并包围着所述螺线管线圈，起磁屏蔽作用。
其中，所述定子轴线和导轨轴线都是一段圆弧，这种结构用于超长直线电机，所述圆弧状轴线向上，防止定子受重力变形。
其中，多个(三个)所述直线电机装置平行排列，组成多相(三相)直线电机，其中，三相所述直线电机的磁体及动子线圈相互距离120度。
其中，所述导轨为磁悬浮导轨。
其中，所述导轨为气悬浮导轨。
其中，所述螺线管线圈为空心管状线绕制，所述螺线管线圈内部流过散热用冷却液体。
其中，所述螺线管线圈为超导材料。
本发明通过在设置由多个螺线管线圈组成的动子，由多个圆柱形磁体和多个圆柱形连接器组成的定子，所述圆柱形磁体和所述圆柱形连接器同轴安装并相互固定，所述动子螺线管线圈同轴安装于所述定子上，所述圆柱形连接器外经小于(或等于)所述圆柱形磁体，所述圆柱形磁体的磁极在圆柱体的两个圆形端面上，多个圆柱形磁体相互同磁极排列，使磁体处于相互排斥的状态，形成喷射状垂直于圆柱体表面的磁力线；所述螺线管线圈内径大于(但接近于)所述圆柱形磁体的外经，所述螺线管线圈长度小于(或等于)所述圆柱形磁体的长度，多个所述螺线管线圈之间的距离等于圆柱形磁体之间的距离，相邻所述螺线管线圈中所通的电流方向相反(线圈并联连接)，或相邻所述螺线管线圈的绕向相反(线圈串联连接)，这样多个通电所述螺线管线圈的作用力同向，在交流电的作用下朝相同方向运动。
附图说明
以下附图有助于详细的理解本发明，但仅仅是为了举例解释说明，不应被理解为对本发明的限制。
图1为本发明直线电机装置的结构 横剖面示意图；
图2为本发明直线电机装置的结构竖剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明。
图1为本发明直线电机装置的结构 横剖面示意图，图2为本发明直线电机装置的结构竖剖面示意图，本直线电机装置包括：由多个螺线管线圈11和动子支架12组成的动子1，由多个圆柱形磁体21和多个圆柱形连接器22组成的定子2，以及导轨31和导磁外壳3。
其中，多个所述圆柱形磁体21之间用所述圆柱形连接器22同轴安装并相互固定，所述动子1螺线管线圈11同轴安装于所述定子2上，所述圆柱形连接器22外经小于(或等于)所述圆柱形磁体21，所述圆柱形磁体21的磁极在圆柱体的两个圆形端面上，多个圆柱形磁体21相互同磁极排列，使磁体处于相互排斥的状态，形成喷射状垂直于圆柱体表面的磁力线；所述螺线管线圈11内径大于(但接近于)所述圆柱形磁体21的外经，所述螺线管线圈11长度小于(或等于)所述圆柱形磁体21的长度，多个所述螺线管线圈11之间的距离等于圆柱形磁体21之间的距离，相邻所述螺线管线圈11中所通的电流方向相反(线圈并联连接)，或相邻所述螺线管线圈11的绕向相反(线圈串联连接)，这样多个通电所述螺线管线圈11的作用力同向，在交流电的作用下朝相同方向运动。
其中，所述导轨31与所述定子2轴线平行并处于同一平面上，所述导轨31之间的距离大于所述螺线管线圈11的外经，所述动子支架12安装于所述导轨31上，并固定到所述螺线管线圈11上，由所述螺线管线圈11带着动子支架12运动，所述动子支架12再带动外界物体运动。
其中。所述导磁外壳3安装于所述螺线管线圈11外面，并包围着所述螺线管线圈11，起磁屏蔽作用。
其中，所述定子2轴线和导轨31轴线都是一段圆弧，这种结构用于超长直线电机，所述圆弧状轴线向上，防止定子受重力变形。
其中，多个(三个)所述直线电机装置平行排列，组成多相(三相)直线电机，其中，三相所述直线电机的磁体及动子线圈相互距离120度。
其中，所述导轨31为磁悬浮导轨。
其中，所述导轨31为气悬浮导轨。
其中，所述螺线管线圈11为空心管状线绕制，所述螺线管线圈11内部流过散热用冷却液体。
其中，所述螺线管线圈11为超导材料。

Claims (9)

1.一种直线电机装置，其特征在于：包括由多个螺线管线圈组成的动子，由多个圆柱形磁体和多个圆柱形连接器组成的定子，多个所述圆柱形磁体之间用所述圆柱形连接器同轴安装并相互固定，所述动子螺线管线圈同轴安装于所述定子上，所述圆柱形连接器外经小于(或等于)所述圆柱形磁体，其特征还在于：所述圆柱形磁体的磁极在圆柱体的两个圆形端面上，多个圆柱形磁体相互同磁极排列，使磁体处于相互排斥的状态，形成喷射状垂直于圆柱体表面的磁力线；其特征还在于：所述螺线管线圈内径大于(但接近于)所述圆柱形磁体的外经，所述螺线管线圈长度小于(或等于)所述圆柱形磁体的长度，多个所述螺线管线圈之间的距离等于圆柱形磁体之间的距离，相邻所述螺线管线圈中所通的电流方向相反(线圈并联连接)，或相邻所述螺线管线圈的绕向相反(线圈串联连接)，这样多个通电所述螺线管线圈的作用力同向，在交流电的作用下朝相同方向运动。
2.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于：包括两条导轨和动子支架，所述导轨与所述定子轴线平行并处于同一平面上，所述导轨之间的距离大于所述螺线管线圈的外经，所述动子支架安装于所述导轨上，并固定到所述螺线管线圈上，由所述螺线管线圈带着动子支架运动，所述动子支架再带动外界物体运动。
3.根据权利要求1和2所述电机装置，其特征在于：包括导磁外壳，所述导磁外壳安装于所述螺线管线圈外面，并包围着所述螺线管线圈，起磁屏蔽作用。
4.根据权利要求3所述电机装置，其特征在于：所述定子轴线和导轨轴线都是一段圆弧，这种结构用于超长直线电机，所述圆弧状轴线向上，防止定子受重力变形。
5.根据权利要求3、4所述电机装置，其特征在于，多个(三个)所述直线电机装置平行排列，组成多相(三相)直线电机，其中三相所述直线电机的磁体及动子线圈相互距离120度。
6.根据权利要求3、4所述电机装置，其特征在于，所述导轨为磁悬浮导轨。
7.根据权利要求3、4所述电机装置，其特征在于，所述导轨为气悬浮导轨。
8.根据权利要求3、4所述电机装置，其特征在于，所述螺线管线圈为空心管状线绕制，所述螺线管线圈内部流过散热用冷却液体。
9.根据权利要求8所述电机装置，其特征在于，所述螺线管线圈为超导材料。
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