CN103795204A - 一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机 - Google Patents

一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，包括定子和动子，动子为矩形，动子由两个凸级铁芯和一个连接板构成，两个凸级铁芯分别固定于连接板的两端，两个凸级铁芯上均设置有凹槽，两个凸级铁芯的凹槽内均设置有永磁铁和绕组，定子内部均匀设置有多个间距相等的条形空气槽，动子的两端的凸级铁芯分别置于两个定子内。本发明初级、次级都为凸极结构，相与相之间独立性好，集高力密度和容错性于一体的新型直线电机；定子空间利用率高；容错能力强，运行可靠性高；定位力、推力波动小，控制特性灵活；永磁体置于初级动子铁心里，易于控制温度，且永磁体用量少，可用于对系统的可靠运行有较高要求的领域。

Description

一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其涉及一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机。
背景技术
针对国民经济和航空、航天等国防领域对高力密度、高可靠性和强容错性直线电机的需求，本发明提出一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机。该电机具有力密度高、容错运行能力强的特点。
直线运动系统在国民经济和航空、航天等国防领域有着广泛的应用和需求，如交通运输系统、电力作动系统、电磁弹射系统等。随着科学技术的发展，人们对直线运动系统提出了越来越高的要求，不仅要求高力密度、控制特性好，同时还必须具备很强的安全可靠性和容错性，如飞机刹车、舵面控制、飞机燃料传输以及油泵等航空、航天领域的关键部位。横向磁通永磁直线电机由于其在磁路结构上较传统电机不同，电枢绕组与定子齿槽在空间上互相垂直，实现了电负荷与磁负荷的解耦，可以在一定范围内通过提高磁能变化率来提高出力。但是现有的横向磁通永磁直线电机由于其结构的特殊性，推力提高的同时，定位力、推力波动也较大，且在相同体积下产生相同的推力条件下所用永磁体数量也较庞大，成本高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括定子和动子，所述动子为矩形，所述动子由两个凸级铁芯和一个连接板构成，两个所述凸级铁芯分别固定于所述连接板的两端，两个所述凸级铁芯上均设置有凹槽，两个所述凸级铁芯的凹槽内均设置有永磁铁和绕组，所述动子两端的所述绕组绕向相相同，所述定子为两个C型定子，所述定子内部均匀设置有多个间距相等的条形空气槽，两个所述定子以镜像方向分别设置于所述动子的两端，所述动子的两端的凸级铁芯分别置于两个所述定子内。
具体地，所述动子为多个，多个所述动子的两端均置于两个所述定子内，多个所述动子与两个所述定子组成多相电机；两个所述定子均为导磁材料；所述绕组的高度小于等于所述凸级铁芯的厚度；所述绕组的长度和宽度分别小于等于所述凸级铁芯的长度和宽度。
作为一种改进，一个所述动子与两个所述定子组成单相电机。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、动子、定子都为凸极结构，结构简单，相与相之间独立性好，集高力密度和容错性于一体的新型直线电机；2、定子空间利用率高；3、容错能力强，运行可靠性高；4、定位力、推力波动小，控制特性灵活；5、永磁体置于初级动子铁心里，易于控制温度，且永磁体用量少，成本低，易于加工，可用于对系统的可靠运行有较高要求的领域，特别是对系统体积及连续运行有严格要求的航空航天、军事装备等应用场合。
附图说明
图1是本发明三个动子与定子的安装结构示意图；
图2是本发明动子的结构示意图；
图3是本发明定子的结构示意图。
图中：1-动子、2-定子、3-永磁铁、4-绕组、5-凸级铁芯、6-连接板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1至图3所示：本发明包括定子2和动子1，动子1为矩形，动子1由两个凸级铁芯5和一个连接板6构成，两个凸级铁芯5分别固定于连接板6的两端，两个凸级铁芯5上均设置有凹槽，两个凸级铁芯5的凹槽内均设置有永磁铁3和绕组4，动子1两端的绕组4绕向相同，定子2为两个C型定子，定子2内部均匀设置有多个间距相等的条形空气槽，两个定子2以镜像方向分别设置于动子1的两端，动子1的两端的凸级铁芯5分别置于两个定子2内。凸级铁心5与定子2的三面墙之间的条形空气槽分别形成三个气隙，永磁铁3和绕组4产生的磁力线通过此气隙形成回路。
如图1至图3所示：动子1为多个，多个动子1的两端均置于两个定子2内，多个动子1与两个定子2组成多相电机；两个定子2均为导磁材料；绕组4的高度小于等于凸级铁芯5的厚度；绕组4的长度和宽度分别小于等于凸级铁芯5的长度和宽度。连接板6材料是导磁材料或非导磁材料中的一种。
作为一种改进，一个动子1与两个定子2组成单相电机。两个凸级铁芯5通过连接板6焊接而成，同时绕制在凸级铁芯5上的绕组4通过串联构成电机的一相。
如图1至图3所示：当动子1的绕组4通以一定大小的电流时，可以将定子2的两个齿部等效地看成是两个极性相反的磁极，根据同性相斥、异性相吸的原理，这两个齿部的磁场和动子1中的永磁铁3所产生的磁场会有相互作用，使得动子1沿运动方向运动。每当动子1移过一个极的距离后，只要相应地改变绕组4中的电流方向，动子1就可以连续地向同一个方向运动。
本发明电机属于双边结构，每相分别有六个面，四支独立的磁回路，可根据需要产生相应的推力，相间解耦，具有强的容错能力，三相结构对称，降低了法向吸力，且定位力较小。永磁体沿轴向方向充磁，具有聚磁效应，且相邻的永磁体极性相反。不同于传统直线电机电流方向同运动方向垂直、主磁路中的闭合磁力线所在平面与电机运动平面平行，横向磁通直线电机的电流方向与运动方向平行，主磁路的磁力线所在的平面垂直于电机运动平面。

Claims (6)

1.一种新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，包括定子和动子，其特征在于：所述动子为矩形，所述动子由两个凸级铁芯和一个连接板构成，两个所述凸级铁芯分别固定于所述连接板的两端，两个所述凸级铁芯上均设置有凹槽，两个所述凸级铁芯的凹槽内均设置有永磁铁和绕组，所述动子两端的所述绕组绕向相同，所述定子为两个C型定子，所述定子内部均匀设置有多个间距相等的条形空气槽，两个所述定子以镜像方向分别设置于所述动子的两端，所述动子的两端的凸级铁芯分别置于两个所述定子内。
2.根据权利要求1所述的新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述动子为多个，多个所述动子的两端均置于两个所述定子内，多个所述动子与两个所述定子组成多相电机。
3.根据权利要求1所述的新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，其特征在于：一个所述动子与两个所述定子组成单相电机。
4.根据权利要求1所述的新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，其特征在于：两个所述定子均为导磁材料。
5.根据权利要求1所述的新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述绕组的高度小于等于所述凸级铁芯的厚度。
6.根据权利要求1所述的新型聚磁式横向磁通永磁直线电机，其特征在于：所述绕组的长度和宽度分别小于等于所述凸级铁芯的长度和宽度。
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