CN104967276A - 液体冷却无铁心永磁直线电机 - Google Patents
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Abstract
液体冷却无铁心永磁直线电机，属于电机领域。它为了解决传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机由于采用自然冷却，导致电机的连续输出能力差、额定推力小、以及初级损耗大的问题。本发明的初级包括初级绕组、固定板和推力输出板，初级绕组由2km个跑道形线圈构成，其中k为正整数，m为电机的相数；固定板为平板形，其内部开有冷却液体通道，初级绕组的2km个线圈对称布置在固定板的两侧；推力输出板沿运动方向与固定板的一端固定连接；次级为双边结构，每边次级包括次级铁心和永磁体，双边次级布置在初级两侧，并形成串联磁路，初级与次级之间构成两个气隙。该电机的连续输出能力强、额定推力大，且初级损耗小。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体冷却无铁心永磁直线电机，属于电机领域。
背景技术
传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机(如图10至图12所示)，次级由轭板和平板形永磁体构成，永磁体沿与运动方向垂直方向平行充磁，永磁体沿运动方向N、S相间依次排列固定在次级轭板内侧，次级双边对应永磁体的充磁方向相同，初级位于两个次级板之间。永磁体产生磁力线的法向分量垂直穿过初级，通电的初级绕组与次级永磁体磁场相互作用，产生电磁力，推动动子作直线运动。该结构直线电机具有推力线性度高、过载能力强、推力波动小、动态响应快、运行噪声低等特点。
但是，该直线电机存在以下缺点：由于采用自然冷却，电机的连续输出能力差，额定推力小、初级损耗大。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机由于采用自然冷却，导致电机的连续输出能力差、额定推力小、以及初级损耗大的问题，提供一种液体冷却无铁心永磁直线电机。
本发明所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，包括初级1和次级；
初级包括初级绕组11、固定板12和推力输出板13，初级绕组11由2km个跑道形线圈构成，其中k为正整数，m为电机的相数；固定板12为平板形，初级绕组11的2km个线圈对称布置在固定板12的两侧；推力输出板13沿运动方向与固定板12的一端固定连接；
次级为双边结构，每边次级2包括次级铁心和永磁体，双边次级2布置在初级两侧，并形成串联磁路，初级与次级之间构成两个气隙；
初级的固定板12内部开有冷却液体通道15。
冷却液体通道15为单通道结构或并联的双通道结构。
初级绕组11浸漆并采用环氧树脂灌封。
固定板12采用高结构强度材料。
固定板12采用高导热材料。
当该直线电机用作电动机时，固定板12采用电导率低的金属或非金属材料构成。
当该直线电机用于阻尼或电磁制动时，固定板12采用电导率高的金属或非金属材料构成。
固定板12两侧均设置有绕组线圈定位凸起。
双边次级2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
绕组为分数槽集中绕组或整数槽绕组。
本发明提出了一种液体冷却无铁心永磁直线电机，通过采用液体冷却，提高了电机的冷却能力，进而提高电机的输出能力；与自然冷却方式相比，液体冷却方式能够使初级温度明显降低，线圈电阻减小，进而减小初级损耗；由于冷却液体通道与线圈固定基板采用一体式结构，减小了气隙长度，提高了电机的推力密度，进而增大了额定推力。
附图说明
图1为实施方式一所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的整体结构示意图；
图2为实施方式一中基板的立体结构示意图；
图3为实施方式一中基板上带有冷却液体通道的一侧的结构示意图；
图4为实施方式二中基板的立体结构示意图，图中的弯曲形通道为冷却液体通道；
图5为实施方式二中基板上带有冷却液体通道的一侧的结构示意图，图中的弯曲形通道为冷却液体通道；
图6为实施方式三中灌封前的初级的结构示意图；
图7为实施方式三中灌封后的初级的结构示意图；
图8为实施方式八中液体冷却基板线圈侧的结构示意图；
图9为为实施方式一中次级的结构示意图；
图10为背景技术中初级的结构示意图；
图11为背景技术中次级的结构示意图；
图12为背景技术中双边无铁心结构直线永磁同步电机的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3，以及图9说明本实施方式，本实施方式所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，包括初级1和次级；
初级包括初级绕组11、固定板12和推力输出板13，初级绕组11由2km个跑道形线圈构成，其中k为正整数，m为电机的相数；固定板12为平板形，初级绕组11的2km个线圈对称布置在固定板12的两侧；推力输出板13沿运动方向与固定板12的一端固定连接；
次级为双边结构，每边次级2包括次级铁心和永磁体，双边次级2布置在初级两侧，并形成串联磁路，初级与次级之间构成两个气隙；
初级的固定板12内部开有冷却液体通道15。
本实施方式中，固定板12由两块结构相同的基板14构成，在每块基板14的一侧铣出冷却液体通道15，然后将两块基板14的通道侧结合到一起，形成完整的冷却液体通道15。初级绕组的2km个线圈对称或近似对称布置在固定板12的左右两侧。图1和图2中的冷却液体通道均为单通道，在通道内通入液体(例如水)对电机进行降温，冷却效果比自然冷却更好，能够提高电机的连续输出能力和额定推力，并减小初级损耗。
具体实施方式二：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，冷却液体通道15为并联的双通道结构。
本实施方式采用双通道并联的冷却液体通，以增大冷却液体与固定板12的接触面积，提高冷却效果。
具体实施方式三：结合结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，初级绕组11浸漆并采用环氧树脂灌封。
采用自然冷却的无铁心永磁直线电机中，初级绕组11直接初级布置在无冷却通道的固定板上，或者在没有固定板的情况下直接用环氧树脂灌封，前者导热性能差，后者强度差。而本实施方式将初级绕组11布置在固定板12两侧后浸漆，然后采用导热性能好、结构强度高的环氧树脂灌封，以便将初级绕组11固定于固定板12上，这种结构同时具备高强度和高导热性能。
具体实施方式四：本实施方式是对实施方式三所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，固定板12采用高结构强度材料。
由于液体冷却基板采用高强度材料，提高了电机的初级结构强度。
具体实施方式五：本实施方式是对实施方式三所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，固定板12采用高导热材料。
具体实施方式六：本实施方式是对实施方式三所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，当该直线电机用作电动机时，固定板12采用电导率低的金属或非金属材料构成。
具体实施方式七：本实施方式是对实施方式三所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，当该直线电机用于阻尼或电磁制动时，固定板12采用电导率高的金属或非金属材料构成。
具体实施方式八：结合图8说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一至七所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，固定板12两侧均设置有绕组线圈定位凸起16。
通过在液体冷却基板上形成绕组线圈定位凸起，提高了线圈的定位精度，进而减小推力波动。
具体实施方式九：本实施方式是对实施方式一至七所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，固定板12与推力输出板为一体式结构。
具体实施方式十：本实施方式是对实施方式一至七所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，双边次级2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
具体实施方式十一：本实施方式是对实施方式一至七所述的液体冷却无铁心永磁直线电机的进一步限定，本实施方式中，绕组为分数槽集中绕组或整数槽绕组。
Claims (10)
1.液体冷却无铁心永磁直线电机，包括初级（1）和次级；
初级包括初级绕组（11）、固定板（12）和推力输出板（13），初级绕组（11）由2km个跑道形线圈构成，其中k为正整数，m为电机的相数；固定板（12）为平板形，初级绕组（11）的2km个线圈对称布置在固定板（12）的两侧；推力输出板（13）沿运动方向与固定板（12）的一端固定连接；
次级为双边结构，每边次级（2）包括次级铁心和永磁体，双边次级（2）布置在初级两侧，并形成串联磁路，初级与次级之间构成两个气隙；
其特征在于，初级的固定板（12）内部开有冷却液体通道（15）。
2.根据权利要求1所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，冷却液体通道（15）为并联的双通道结构。
3.根据权利要求2所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，初级绕组（11）浸漆并采用环氧树脂灌封。
4.根据权利要求3所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，固定板（12）采用高结构强度材料。
5.根据权利要求3所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，固定板（12）采用高导热材料。
6.根据权利要求3所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，当该直线电机用作电动机时，固定板（12）采用电导率低的金属或非金属材料构成。
7.根据权利要求3所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，当该直线电机用于阻尼或电磁制动时，固定板（12）采用电导率高的金属或非金属材料构成。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，固定板（12）两侧均设置有绕组线圈定位凸起（16）。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，双边次级（2）为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构，或Halbach永磁体阵列结构。
10.根据权利要求1至7中任意一项所述的液体冷却无铁心永磁直线电机，其特征在于，绕组为分数槽集中绕组或整数槽绕组。
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