CN105048764A - 一种单相圆筒形开关磁阻直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，其包括：电机定子部分、电机动子部分和直线轴承；其中，电机定子部分包括：定子套筒和绕组线圈；其中，定子套筒内部形成环形定子槽，定子套筒的两个平面板为定子齿，两个定子齿上设有弧形槽，定子套筒的一个弧面板为定子轭部，且定子齿与定子轭部一体成形；电机动子部分包括：3个动子齿圆环和动子轭套筒。该电机不仅简化了制造工艺，提高了槽利用率，而且增大了动子的推进力，密封性能好，结构简单坚固，消除了电机端部效应和法向磁拉力，电机可靠性高，能够满足往复直线振动的运动场合，适合在工业直线振动推广使用。

Description

一种单相圆筒形开关磁阻直线电机

技术领域

本发明涉及一种直线电机，尤其是用于直线振动的一种单相圆筒形开关磁阻直线电机。

背景技术

直线电机是一种可以将电能和直线运动所产生的机械能量直接进行快速转换的传动装置。由于直线电机不需要把旋转运动变为直线运动的附加装置，使得系统本身的结构大为简化，质量和体积减小。在直线驱动领域，直线电机可以直接传动，可以消除中间环节带来的各种定位误差。直线电机的结构多种多样，作为一种特殊结构的电机，圆筒形直线电机是普通旋转电机在结构上的演化，将旋转电机沿着径向剖开拉直，就可以得到扁平型的直线电机，然后沿着垂直于直线运动的方向将扁平的电机卷接起来，就构成了圆筒形直线电机。

圆筒形直线电机是封闭的圆筒形结构，电机铁芯是闭合的，无横向开断，因此不存在横向端部效应，电机内磁场沿圆周均匀分布，单位体积推进力大大提高。电机定子和动子之间的法向磁拉力相互抵消，电机可靠性明显提高。此外，使用质量轻的非导磁材料制造电机动子的中心轴，有效节省了硅钢材料，降低制作成本，也减轻了电机本体的重量。

但是，现有的圆筒形直线电机，当其需要提高推力时，必须提高导磁材料或者永磁体的性能，增加导磁材料或者永磁体的体积，提高导磁材料或者永磁体的性能直接带来的问题是成本较高，而且导磁材料和永磁体的加工工艺要求很高，非常复杂；增加导磁材料或永磁体的体积，则必然导致磁路导致单位体积出力较低的问题。

发明内容

本发明提供一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，克服了现有的圆筒形直线电机结构复杂且单位体积出力较低的问题。

本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机，其包括：电机定子部分、电机动子部分和直线轴承；

其中，电机定子部分包括：定子套筒和绕组线圈；其中，定子套筒内部形成环形定子槽，定子套筒的两个平面板为定子齿，两个定子齿上设有弧形槽，定子套筒的一个弧面板为定子轭部，且定子齿与定子轭部一体成形；

电机动子部分包括：3个动子齿圆环和动子轭套筒；

连接关系为：

绕组线圈绕制于定子套筒的定子轭部内壁上；直线轴承嵌于动子轭套筒筒内，且直线轴承与动子轭套筒内壁贴合固定；三个动子齿圆环等间距的套于动子轭套筒外壁上，且动子齿圆环与动子轭套筒外壁贴合固定；三个动子齿圆环之间形成两个动子槽；三个动子齿圆环的中间一个与绕组线圈表面之间留有间隙，另外两个与两个定子齿的弧形槽内壁之间留有间隙。

进一步的，所述的定子套筒的定子齿、定子轭部均采用导磁介质。

进一步的，所述的绕组线圈为饼式线圈，形成一相绕组。

进一步的，所述的动子齿圆环和动子轭套筒采用导磁介质制成。

本发明的有益效果是：

本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机将饼式绕组线圈嵌放于环形定子槽内，省去了相间绝缘，从而简化了电机制造工艺，提高了槽利用率，增大了动子的推进力；其电机采用圆筒形结构，密封性能好，结构简单坚固，消除了电机端部效应和法向磁拉力。因此本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机可靠性高，推进力密度高，能够满足往复直线振动的运动场合，适合在工业直线振动推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机的三维剖面结构示意图。

图2为本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机的二维截面结构示意图。

图中标号说明：

1—电机定子部分；2—定子套筒；3—环形定子槽；4—定子齿；5—定子轭部；6—绕组线圈；7—电机动子部分；8—动子齿圆环；9—动子轭套筒；10—动子槽；11—直线轴承。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的单相圆筒形开关磁阻直线电机包括：电机定子部分1、电机动子部分7和直线轴承11。

其中，电机定子部分1包括：定子套筒2和绕组线圈6。其中，定子套筒2内部形成环形定子槽3，定子套筒2的两个平面板为定子齿4，两个定子齿4上设有弧形槽，定子套筒2的一个弧面板为定子轭部5，且定子齿4与定子轭部5一体成形；电机动子部分7包括三个动子齿圆环8和动子轭套筒9。

绕组线圈6绕制于定子套筒2的定子轭部5内壁上；直线轴承11嵌于动子轭套筒9筒内，且直线轴承11与动子轭套筒9内壁贴合固定；三个动子齿圆环8等间距的套于动子轭套筒9外壁上，且动子齿圆环8与动子轭套筒9外壁贴合固定；三个动子齿圆环8之间形成两个动子槽10；三个动子齿圆环8的中间一个与绕组线圈6表面之间留有间隙，另外两个与两个定子齿4的弧形槽内壁之间留有间隙。

定子套筒2包括二个定子齿4和定子轭部5，二个定子齿4水平设置，且二个定子齿4的一端分别与定子轭部5的两端固定连接，另一端与两端的两个个动子齿圆环8间隙配合。二个定子齿4和定子轭部5之间形成环形定子槽3，绕组线圈6嵌放于环形定子槽3内，两者贴合固定。

其中定子套筒2、动子齿圆环8、动子轭套筒9均为导磁介质。绕组线圈6为饼式线圈，形成一相绕组；

工作原理为：当绕组线圈6通电时将会产生轴向的磁通，该磁通经过动子轭套筒9、气隙、定子齿4、定子轭部5和动子齿圆环8形成闭合回路，运行遵循“磁阻最小原理”，磁通沿着磁阻最小的路径闭合，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，即产生电磁推进力。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，其特征在于，包括：电机定子部分(1)、电机动子部分(7)和直线轴承(11)；

其中，电机定子部分(1)包括：定子套筒(2)和绕组线圈(6)；其中，定子套筒(2)内部形成环形定子槽(3)，定子套筒(2)的两个平面板为定子齿(4)，两个定子齿(4)上设有弧形槽，定子套筒(2)的一个弧面板为定子轭部(5)，且定子齿(4)与定子轭部(5)一体成形；

电机动子部分(7)包括：3个动子齿圆环(8)和动子轭套筒(9)；

连接关系为：

绕组线圈(6)绕制于定子套筒(2)的定子轭部(5)内壁上；直线轴承(11)嵌于动子轭套筒(9)筒内，且直线轴承(11)与动子轭套筒(9)内壁贴合固定；三个动子齿圆环(8)等间距的套于动子轭套筒(9)外壁上，且动子齿圆环(8)与动子轭套筒(9)外壁贴合固定；三个动子齿圆环(8)之间形成两个动子槽(10)；三个动子齿圆环(8)的中间一个与绕组线圈(6)表面之间留有间隙，另外两个与两个定子齿(4)的弧形槽内壁之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，其特征在于：所述的定子套筒(2)的定子齿(4)、定子轭部(5)均采用导磁介质。

3.根据权利要求1或2所述的一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，其特征在于：所述的绕组线圈(6)为饼式线圈，形成一相绕组。

4.根据权利要求1或2所述的一种单相圆筒形开关磁阻直线电机，其特征在于：所述的动子齿圆环(8)和动子轭套筒(9)采用导磁介质制成。