CN108418387A - 一种圆筒直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆筒直线电机，其包括：初级结构、次级结构、多组第七凸极结构、多个第一永磁体、多个第二永磁体以及多个绕组，所述初级结构以及所述次级结构均为圆筒状，所述初级结构环套在所述次级结构的外侧，所述次级结构与所述初级结构同轴设置；所述第七凸极结构的一端安装在所述初级结构的内壁上，多个所述第一永磁体、多个所述第二永磁体以及所述绕组均安装在多个所述第七凸极结构上。永磁体和绕组都放在初级结构静止的一侧使得次级结构结构简单，成本降低，另外，次级结构放在海水里，不会对永磁体绕组产生腐蚀，维护方便，可靠性高。

Description

一种圆筒直线电机

技术领域

本发明涉及直驱式波浪发电技术领域，尤其涉及一种圆筒直线电机。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。在现有技术中，直线电机的绕组以及永磁体通常分别设置在直线电机的初级或者次级上，并不是同时放在电机一侧；在直线电机运动过程中，次级会带动永磁体以及绕组进行往复运动，次级通常由导磁材料制成，在频繁往复运动状态下，次级会产生大量的热量，导致永磁体因温度过高而发生永磁体失磁现象的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种圆筒直线电机。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种圆筒直线电机，包括：初级结构、次级结构、多组第七凸极结构、多个第一永磁体、多个第二永磁体以及多个绕组，所述初级结构以及所述次级结构均为圆筒状，所述初级结构环套在所述次级结构的外侧，所述次级结构与所述初级结构同轴设置；所述第七凸极结构的一端安装在所述初级结构的内壁上，多个所述第一永磁体、多个所述第二永磁体以及所述绕组均安装在多个所述第七凸极结构上；所述第七凸极结构远离所述初级结构的一端设置有多个凸齿部，相邻两个凸齿部之间形成有一个所述凹槽部，所述第一永磁体以及所述第二永磁体均插接在所述凹槽部中，每个所述凹槽部中设置有两个所述第一永磁体和一个所述第二永磁体，所述两个所述第一永磁体将所述第二永磁体夹设在中间；所述绕组盘绕在位于所述第七凸极结构两侧凸齿部的侧壁上，所述绕组的中部套设有所述第七凸极结构位于所述凹槽部与所述初级结构之间的部分。

本发明的有益效果是：通过将直线电机的绕组以及永磁体设置在保持静止的初级结构上，防止因次级运动造成温度过高而导致永磁体失磁现象的出现。永磁体和绕组都放在初级结构静止的一侧使得次级结构结构简单，成本降低，另外，次级结构放在海水里，不会对永磁体绕组产生腐蚀，维护方便，可靠性高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述初级结构包括：多个单相初级部件，多个所述单相初级部件之间通过不导磁材料在轴向方向上连接；所述单相初级部件为空心圆环状，所述单相初级部件的内壁上设置有多组所述第七凸极结构，多组所述第七凸极结构在所述单相初级部件内壁沿圆周方向上等间距设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过多个单相初级部件拼接形成初级结构，一方面，增大初级结构对次级结构产生的排出力，提高直线电机的动力性能；使得直线电机可以根据实际需要调整次级结构的长度，从而扩大或者缩小直线电机的行程；另一方面，每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消，便于初级结构的维护以及组装。

进一步地，多个所述第一永磁体均沿轴向充磁，多个所述第二永磁体均沿径向充磁。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将直线电机的磁场设置为横向磁场，使得磁力线方向和运动方向垂直，电负荷和磁负荷解耦，轴向方向可以做m个单元构成多相电机，降低了径向磁通直线电机边端力。第一永磁体放在初级结构上，且永磁体轴向充磁，提高了直线电机的推力密度，降低了次级结构的质量。此外，通过增加径向充磁的第二永磁体，进一步增强永磁体产生的磁场力。

进一步地，所述凹槽部在所述初级结构轴向上的宽度与所述凸齿部在轴向方向上的宽度的比值范围为：0.8-1.2；所述第二永磁体的宽度为所述第一永磁体的宽度的两倍。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置特殊参数的凸齿部以及凹槽部，提高了反电势正弦度，使得每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消。

进一步地，所述第七凸极结构与所述初级结构的内壁之间通过基座相连接，所述基座由多个第七叠片在轴向方向上相互叠加而成；所述凹槽部由多个第八叠片在轴向方向上相互叠加而成；所述凸齿部由多个第九叠片在轴向方向上相互叠加而成；多个所述第七叠片、多个所述第八叠片以及多个所述第九叠片均为硅钢片。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得初级叠片结构制造加工简单，便于初级结构的安装，提高直线电机的生产效率。

进一步地，所述第七凸极结构远离所述次级结构的一端为一体式结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将次级结构的一端设置为一体式结构，使得永磁体不直接贯穿凸极结构，电机工作容错性强，运行可靠性高，力密度高。

进一步地，所述次级结构包括：第八凸极结构，所述第八凸极结构由多个第十叠片、多个第十一叠片以及多个第十二叠片在轴向方向上相互叠加而成，每个所述第十叠片、每个所述第十一叠片以及每个所述第十二叠片均为圆环形，每个所述第十一叠片的周侧对称设置有一对凸缘，每个所述第十二叠片的周侧设置有两两对称的两对凸缘。

采用上述进一步方案的有益效果是：凸缘相互交错形成次级结构的凸起结构，使得次级叠片结构制造加工简单，便于次级结构的安装，提高直线电机的生产效率，次级结构运行可靠性高、次级结构质量轻、动态响应性好，可以提高发电机，的力能品质；与现有技术中的直线电机相比，次级结构上不具有永磁体以及绕组，使得本发明的圆筒直线电机质量轻，控制响应灵敏，便于容错运行以及控制。永磁体放在初级结构上，且永磁体轴向充磁，提高了直线电机的推力密度，降低了次级结构的质量。

进一步地，所述次级结构包括：第九凸极结构，所述第九凸极结构由多个第五叠片以及多个第六叠片在轴向方向上相互叠加而成，每个所述第五叠片以及每个所述第六叠片均为圆环形，每个所述第五叠片的周侧设置有两两对称的三对凸缘。

采用上述进一步方案的有益效果是：作为上述第十叠片、第十一叠片以及第十二叠片的可替换方案，通过叠加多个第五叠片以及多个第六叠片形成次级结构的凸极结构。便于次级结构的制造以及维护，使得次级结构具有通用性。

进一步地，所述次级结构极距2与所述初级结构1极距的比值范围为：0.9-1.8，所述次级齿宽与所述次级极距的比值范围为：0.3-0.7。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置次级结构极距与所述初级结构极距的参数，使得直线电机反电势正弦度高，每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消。

进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体由钕铁硼材料制成。

采用上述进一步方案的有益效果是：提高永磁体的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之一；

图2为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二；

图3为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之三；

图4为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之四；

图5为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之五；

图6为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之六；

图7为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之七；

图8为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之八；

图9为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之九；

图10为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十；

图11为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十一；

图12为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十二；

图13为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十三；

图14为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十四；

图15为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十五；

图16为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十六；

图17为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十七；

图18为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十八；

图19为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十九；

图20为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二十；

图21为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二十一。

附图标号说明：

1‐初级结构；11‐第七凸极结构；111‐凸齿部；112‐凹槽部；12A‐第一永磁体；12B‐第二永磁体；13‐绕组；14‐单相初级部件；15‐第七叠片；16‐第八叠片；17‐第九叠片；2‐次级结构；21‐第八凸极结构；22‐第十叠片；23‐第十一叠片；24‐第十二叠片；3‐第九凸极结构；31‐第五叠片；32‐第六叠片；4‐基座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

需要说明的是，本发明实施例的圆筒直线电机可以但不限于应用在直驱式波浪发电技术领域，作为直驱式波浪发电用发电机，当然本领域技术人员应当能够很容易想到，本发明的圆筒直线电机还可以作为电动机应用在其他领域。

如图1至图21所示，图1为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之一；图2为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二；图3为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之三；图4为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之四；图5为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之五；图6为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之六；图7为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之七；图8为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之八；图9为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之九；图10为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十；图11为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十一；图12为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十二；图13为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十三；图14为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十四；图15为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十五；图16为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十六；图17为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十七；图18为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十八；图19为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之十九；图20为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二十；图21为本发明实施例提供的直线电机的示意性结构框图之二十一。

实施例1

如图2所示，本发明提供了一种圆筒直线电机，其包括：初级结构1、次级结构2、多组第七凸极结构11、多个第一永磁体12A、多个第二永磁体12B以及多个绕组13，所述初级结构1以及所述次级结构2均为圆筒状，所述初级结构1环套在所述次级结构2的外侧，所述次级结构2与所述初级结构1同轴设置；所述第七凸极结构11的一端安装在所述初级结构1的内壁上，多个所述第一永磁体12A、多个所述第二永磁体12B以及所述绕组13均安装在多个所述第七凸极结构11上；所述第七凸极结构11远离所述初级结构的一端设置有多个凸齿部111，相邻两个凸齿部之间形成有一个所述凹槽部112，所述第一永磁体12A以及所述第二永磁体12B均插接在所述凹槽部112中，每个所述凹槽部112中设置有两个所述第一永磁体12A和一个所述第二永磁体12B，所述两个所述第一永磁体12A将所述第二永磁体12B夹设在中间；所述绕组13盘绕在位于所述第七凸极结构11两侧凸齿部的侧壁上，所述绕组13的中部套设有所述第七凸极结构11位于所述凹槽部112与所述初级结构1之间的部分。

其中，本发明优选了三个单相初级部件，优选了十八个第七凸极结构11，十八个第七凸极结构11每六个一组分别安装在三个单相初级部件上；优选地了108个第一永磁体12A，选用了54个第二永磁体12B。

在实际应用中，不限于每个单相初级部件的内壁上设置6个第七凸极结构11，第七凸极结构11的数量可以为6的倍数，例如，第七凸极结构11的数量可以为6、12或者18等。能够抵消干扰次级运动的法向力。

上述结构中，直线电机可以由初极结构1以及次极结构2组成。其中，初极结构1和次极结构2同圆心。在实际应用过程中，初极结构1保持静止，仅次极结构2沿轴向作往复运动。初极结构1和次极结构2的铁芯均由硅钢片沿轴向叠制组合而成。

上述结构中，第七凸极结构11可以为直线电机的铁芯，凸齿部111可以为直线电机铁芯的齿，凹槽部112可以为直线电机铁芯的槽。直线电机的初极结构1与次极结构2并不完全接触，两者之间存在气隙，各部分初极结构1的凸极与次极结构2的凸极距离相等，气隙厚度也相同。具体地，初级结构1为中空腔体，可以在次级结构2的两端分别设置两个独立的轴承支座，轴承支座将次级结构悬架在初级结构1的中空腔体中，用于防止直线电机在运动过程中因摩擦产生阻力以及发热，以使直线电机可以正常工作。

图9为初极的凸极结构，由凸齿部111、第一永磁体12A、第二永磁体12B与凹槽部112构成。每组第七凸极结构11上均开有凹槽部112，共有3个凹槽部112，三种充磁方向的共九块永磁体放在相邻的槽内，每个槽内放三块永磁体。第一永磁体12A和第二永磁体12B采用钕铁硼材料，为使得气隙中的磁密接近正弦波，三个永磁体12的充磁方向不完全相同，上部永磁体充磁方向与中、下部永磁体充磁方向不完全相同，第一永磁体12A和第二永磁体12B的充磁方向示意图如图11至图13所示。第一永磁体12A和第二永磁体12B的槽内放有绕组13，每一列沿轴向的凸极上缠绕的绕组电流方向一致，但是上部绕组与中、下部的绕组中电流方向相反，具体电流流向如图14所示，图中的箭头代表电流的流动方向。

如图14所示，图中的箭头代表绕组中电流的流动方向；图5中上部的第七凸极结构11的绕组对应图11中的UPPER(高)，图5中中部的第七凸极结构11的绕组对应图11中的M IDDLE(中)，图5中下部的第七凸极结构11的绕组对应图11中的LOWER(低)。其中，上部的第七凸极结构11的绕组UPPER(高)的电流流动方向一致，中部的第七凸极结构11的绕组M IDDLE(中)的电流流动方向一致，下部的第七凸极结构11的绕组的LOWER(低)的电流流动方向一致；中部的第七凸极结构11的绕组M I DDLE(中)的电流流动方向与下部的第七凸极结构11的绕组的LOWER(低)的电流流动方向相同；上部的第七凸极结构11的绕组UPPER(高)的电流流动方向与中部的第七凸极结构11的绕组M I DDLE(中)的电流流动方向以及下部的第七凸极结构11的绕组的LOWER(低)的电流流动方向相反。

通过将直线电机的绕组13以及第一永磁体12A和第二永磁体12B设置在保持静止的初级结构1上，防止因次级运动造成温度过高而导致永磁体失磁现象的出现。永磁体和绕组都放在初级结构静止的一侧使得次级结构结构简单，成本降低，另外，次级结构放在海水里，不会对永磁体绕组产生腐蚀，维护方便，可靠性高。能够抵消干扰次级运动的法向力。

实施例2

如图2和图8所示，在实施例1的基础上，本实施例的所述初级结构1包括：多个单相初级部件14，多个所述单相初级部件14之间通过不导磁材料在轴向方向上连接；其中，不导磁材料对各个单相初级部件起到隔磁以及固定连接的作用。所述单相初级部件14为空心圆环状，所述单相初级部件14的内壁上设置有多组所述第七凸极结构11，多组所述第七凸极结构11在所述单相初级部件14内壁沿圆周方向上等间距设置。

在实际生产应用的过程中，该电机可根据需求改变电机的相数，同时每相电机之间均由不导磁材料连接而成，故可以设实际电机的相数为m，连接每相电机的不导磁体可以为m-1。

电机单相对称结构的剖面示意图如图4所示，电机的初极剖面图如图5所示，由图可见该电机的单相初极部件的主体是一块空心圆柱的硅钢块，在实际生产过程中，单相初级部件通常由多个空心圆环形的板状结构相互叠加而成，需要说明的是，多个空心圆环形的板状结构可以为硅钢片，以使单相初级部件可以导磁，从而为直线电机提供磁通路径。圆柱内壁为六组第七凸极结构11。图中所示剖面显示的为三组第七凸极结构11，另外三组与其按照剖面对称。且初极结构由如图6和图7所示的两种硅钢片叠压而成。三组初极模块依次通过不导磁材料连接，组成圆筒直线电机的三相结构，三相结构示意图如图9所示。

通过将直线电机的绕组13以及永磁体12设置在保持静止的初级结构1上，防止因次级结构2运动造成温度过高而导致永磁体失磁现象的出现。永磁体和绕组都放在初级结构静止的一侧使得次级结构结构简单，成本降低，另外，次级结构放在海水里，不会对永磁体绕组产生腐蚀，维护方便，可靠性高。

和传统的横向磁通直线电机相比，本发明的永磁体放在初级结构1一侧，且轴向充磁，提高了电机的推力密度，减轻了次级结构2的质量，并且加工制造简单。和传统圆筒型直线电机相比，本发明的磁场是横向磁场，磁力线方向和运动方向垂直，电负荷和磁负荷解耦，轴向方向可以做m个单元构成多相电机，便于容错运行和控制。

通过多个单相初级部件14拼接形成初级结构1，一方面，增大初级结构对次级结构产生的排出力，提高直线电机的动力性能；使得直线电机可以根据实际需要调整次级结构1的长度，从而扩大或者缩小直线电机的行程；另一方面，每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消，便于初级结构1的维护以及组装。

实施例3

如图11至图13所示，在实施例1的基础上，本实施例的多个所述第一永磁体12A均沿轴向充磁，多个所述第二永磁体12B均沿径向充磁。

为使得气隙中的磁密接近正弦波，第一永磁体12A和第二永磁体12B的充磁方向不完全相同，但第一永磁体12A都沿轴向充磁，第一永磁体12A和第二永磁体12B的充磁方向示意图如图11所示，在图中最左侧的凹槽部中，左侧的第一永磁体12A的左侧可以为N级，左侧的第一永磁体12A的右侧可以为S级；在图中最左侧的凹槽部中，第二永磁体12B的下侧可以为N级，在图中最左侧的凹槽部中，第二永磁体12B的上侧可以为S级，在图中最左侧的凹槽部中，右侧的第一永磁体12A的左侧可以为S级，右侧的第一永磁体12A的右侧可以为N级。在图中中间的凹槽部中，左侧的第一永磁体12A的左侧可以为N级，左侧的第一永磁体12A的右侧可以为S级，第二永磁体12B的下侧可以为N级，第二永磁体12B的上侧可以为S级，右侧的第一永磁体12A的左侧可以为S级，右侧的第一永磁体12A的右侧可以为N级。在图中最右侧的凹槽部中左侧的第一永磁体12A的左侧可以为N级，左侧的第一永磁体12A的右侧可以为S级，第二永磁体12B的下侧可以为N级，第二永磁体12B的上侧可以为S级，右侧的第一永磁体12A的左侧可以为S级，右侧的第一永磁体12A的右侧可以为N级。

通过将直线电机的磁场设置为横向磁场，使得磁力线方向和运动方向垂直，电负荷和磁负荷解耦，轴向方向可以做m个单元构成多相电机，优选地，m的取值为6的倍数，这样的结构设计可以抵消干扰次级结构2运动的法向力，降低了径向磁通直线电机边端力。其中，m为一个数值，m的数值可以根据实际需要来确定。第一永磁体12A放在初级结构1上，且永磁体轴向充磁，提高了直线电机的推力密度，降低了次级结构2的质量。此外，通过增加径向充磁的第二永磁体，进一步增强永磁体产生的磁场力。

实施例4

在实施例1的基础上，所述凹槽部112在轴向上的宽度与所述凸齿部111在所述初级结构轴向方向上的宽度的比值范围为：0.8-1.2；所述第二永磁体12B的宽度为所述第一永磁体(12A)的宽度的两倍。

其中，凸齿部111的宽度可以为4毫米。

通过设置特殊参数的凸齿部以及凹槽部，提高了反电势正弦度，使得每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消。

实施例5

如图4和图5所示，在实施例1的基础上，本实施例的所述第七凸极结构11与所述初级结构1的内壁之间通过基座相连接，所述基座4由多个第七叠片15在轴向方向上相互叠加而成；所述凹槽部112由多个第八叠片16在轴向方向上相互叠加而成；所述凸齿部111由多个第九叠片17在轴向方向上相互叠加而成；多个所述第七叠片15、多个所述第八叠片16以及多个所述第九叠片17均为硅钢片。

上述结构中，第七叠片15、第八叠片16和第九叠片17均为弧形片状结构，第七叠片15的高度小于第八叠片16的高度，第八叠片16的高度小于第九叠片17的高度。

通过上述结构的设置，使得初级叠片结构制造加工简单，便于初级结构的安装，并且可以根据实际需要通过增加或者减少叠片的数量，来调节凸齿部的厚度，提高直线电机的生产效率。

实施例6

如图9所示，在实施例1至实施例5任一实施例的基础上，本实施例的所述第七凸极结构11远离所述次级结构2的一端为一体式结构。

通过将次级结构2的一端设置为一体式结构，使得第一永磁体12A和第二永磁体12B不直接贯穿第七凸极结构11，从而使得电机工作容错性强，运行可靠性高，力密度高。此外，通过将次级结构2的一端设置为一体式结构，使得第一永磁体12A和第二永磁体12B可以稳定地固定在第七凸极结构11中，提高第一永磁体12A和第二永磁体12B的稳定性。

实施例7

如图15至图18所示，在实施例1至实施例5任一实施例的基础上，本实施例的所述次级结构2包括：第八凸极结构21，所述第八凸极结构21由多个第十叠片22、多个第十一叠片23以及多个第十二叠片24在轴向方向上相互叠加而成，每个所述第十叠片22、每个所述第十一叠片23以及每个所述第十二叠片24均为圆环形，每个所述第十一叠片23的周侧对称设置有一对凸缘，每个所述第十二叠片24的周侧设置有两两对称的两对凸缘。

对于上述叠片的叠加方式可以为：十个第十叠片依次叠加且连接作为第一组叠片、十个第十一叠片依次叠加且连接作为第二组叠片以及十个第十二叠片依次叠加且连接作为第三组叠片，在第一组叠片的轴向方向上看去，第一组叠片中的外周相互重合；在第二组叠片的轴向方向上看去，第二组叠片中的凸缘相互重合；在第三组叠片的轴向方向上看去，第三组叠片中的凸缘相互重合；将第一组叠片、第二组叠片以及第三组叠片依次叠加连接，并且第二组叠片的凸缘与第三组叠片的凸缘相互交错设置，在轴向方向上看去，第二组叠片和第三组叠片形成的组合的周侧具有六个等间距设置的凸缘。

其中，第八凸极结构21的数量与第七凸极结构11的数量可以相同。第八凸极结构21由叠片叠加而成的，次极结构2上面既没有永磁体也没有电枢绕组，次极结构为空心圆筒型形状，与初极结构的6个第七凸极结构11相对应的，次级结构2上设置有六组次极齿，次极结构2只有简单的齿与轭组成。次极极距可根据不同的应用场景，设置为次级极距为初级极距的0.9-1.8倍，而次级齿宽为次级极距的0.3-0.7倍。

需要说明的是，在次级结构2的两端沿着次级结构2的轴向看去，所述次级齿在次级结构2圆周方向上的数量可以为6的倍数，例如，6个次级齿或者18个次级齿。能够抵消干扰次级运动的法向力。相应的，单相初级部件14圆周方向上的第七凸极结构11的数量与次级齿的数量相同。即，在次级结构2的两端沿着次级结构2的轴向看去，所述次级齿在次级结构2圆周方向上的数量为6时，相应的，单相初级部件14圆周方向上的第七凸极结构11的数量可以为6。

上述凸缘相互交错形成次级结构的凸起结构，使得次级叠片结构制造加工简单，便于次级结构2的安装，提高直线电机的生产效率，次级结构2运行可靠性高、次级结构2质量轻、动态响应性好，可以提高发电机的力能品质；与现有技术中的直线电机相比，次级结构2上不具有永磁体以及绕组，使得本发明的圆筒直线电机质量轻，控制响应灵敏，便于容错运行以及控制。第一永磁体12A和第二永磁体12B放在初级结构2上，且第一永磁体轴向充磁，提高了直线电机的推力密度，降低了次级结构2的质量。

实施例8

如图19和图20所示，在实施例1至实施例5任一实施例的基础上，本实施例作为实施例7的可替换方案。

本实施例的所述次级结构2包括：第九凸极结构3，所述第九凸极结构3由多个第五叠片31以及多个第六叠片32在轴向方向上相互叠加而成，每个所述第五叠片34以及每个所述第六叠片35均为圆环形，每个所述第五叠片31的周侧设置有两两对称的三对凸缘。

作为上述第十叠片22、多个第十一叠片23以及多个第十二叠片24的可替换方案，通过叠加多个第五叠片31以及多个第六叠片32形成次级结构2的第二凸极结构21。

实施例9

在实施例1至实施例5任一实施例的基础上，本实施例的所述次级结构2极距与所述初级结构1极距的比值范围为：0.9-1.8，所述次级齿宽与所述次级极距的比值范围为：0.3-0.7。

通过设置次级结构2极距与所述初级结构2极距的参数，使得直线电机反电势正弦度高，每相电机之间解耦，定位力可以通过多相电机的原因抵消。

实施例10

在实施例1至实施例5任一实施例的基础上，本实施例的所述第一永磁体12A和第二永磁体12B由钕铁硼材料制成。提高永磁体的可靠性。

实施例11

在实施例1至实施例10任一实施例的基础上，本实施例对本发明的圆筒直线电机的磁回路进行详细说明。

图21为该电机单相剖面磁回路示意图，以此示意图为例，其余各相及对称部分均与此图所示的结构相同。图中的虚线代表磁通的路径。磁回路起始于初极上、下部的第一永磁体12A和第二永磁体12B，且因为每个槽内三块永磁体中两块第一永磁体平行充磁且极性相反，槽内中间的第二永磁体为径向充磁。上部的每个槽内的三个永磁体的N极产生的磁通汇聚后向下聚集，同时下部的每个槽内的三个永磁体的N极产生的磁通汇聚后向上聚集。此时由于上部、下部的磁通大小相等方向相反，迫使磁通走向改变，再穿过上、下部气隙后，通过次极齿、次极轭，再穿过中部气隙，通过中部初极齿进入中部第二永磁体的S极，再从中部第二永磁体的N极进入初极铁心，最后汇合到开始发出磁力线的上、下部第二永磁体12的S极，从而形成了该电机的主磁通回路。该电机的永磁体放在保持静止的初极铁心上，有效避免因次极结构2的运动造成次级结构2温度过高而导致永磁体失磁现象的出现。永磁体和绕组都放在初级结构静止的一侧使得次级结构结构简单，成本降低，另外，次级结构放在海水里，不会对永磁体绕组产生腐蚀，维护方便，可靠性高。能够抵消干扰次级运动的法向力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆筒直线电机，其特征在于，包括：初级结构(1)、次级结构(2)、多组第七凸极结构(11)、多个第一永磁体(12A)、多个第二永磁体(12B)以及多个绕组(13)，所述初级结构(1)以及所述次级结构(2)均为圆筒状，所述初级结构(1)环套在所述次级结构(2)的外侧，所述次级结构(2)与所述初级结构(1)同轴设置；

所述第七凸极结构(11)的一端安装在所述初级结构(1)的内壁上，多个所述第一永磁体(12A)、多个所述第二永磁体(12B)以及所述绕组(13)均安装在多个所述第七凸极结构(11)上；

所述第七凸极结构(11)远离所述初级结构的一端设置有多个凸齿部(111)，相邻两个凸齿部之间形成有一个所述凹槽部(112)，所述第一永磁体(12A)以及所述第二永磁体(12B)均插接在所述凹槽部(112)中，每个所述凹槽部(112)中设置有两个所述第一永磁体(12A)和一个所述第二永磁体(12B)，所述两个所述第一永磁体(12A)将所述第二永磁体(12B)夹设在中间；所述绕组(13)盘绕在位于所述第七凸极结构(11)两侧凸齿部的侧壁上，所述绕组(13)的中部套设有所述第七凸极结构(11)位于所述凹槽部(112)与所述初级结构(1)之间的部分。

2.根据权利要求1所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述初级结构(1)包括：多个单相初级部件(14)，多个所述单相初级部件(14)之间通过不导磁材料在轴向方向上连接；

所述单相初级部件(14)为空心圆环状，所述单相初级部件(14)的内壁上设置有多组所述第七凸极结构(11)，多组所述第七凸极结构(11)在所述单相初级部件(14)内壁沿圆周方向上等间距设置。

3.根据权利要求1所述的圆筒直线电机，其特征在于，多个所述第一永磁体(12A)均沿轴向充磁，多个所述第二永磁体(12B)均沿径向充磁。

4.根据权利要求1所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述凹槽部(112)在所述初级结构轴向上的宽度与所述凸齿部(111)在轴向方向上的宽度的比值范围为：0.8-1.2；所述第二永磁体(12B)的宽度为所述第一永磁体(12A)的宽度的两倍。

5.根据权利要求1所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述第七凸极结构(11)与所述初级结构(1)的内壁之间通过基座相连接，所述基座(4)由多个第七叠片(15)在轴向方向上相互叠加而成；

所述凹槽部(112)由多个第八叠片(16)在轴向方向上相互叠加而成；

所述凸齿部(111)由多个第九叠片(17)在轴向方向上相互叠加而成；

多个所述第七叠片(15)、多个所述第八叠片(16)以及多个所述第九叠片(17)均为硅钢片。

6.根据权利要求1-5任一所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述第七凸极结构(11)远离所述次级结构(2)的一端为一体式结构。

7.根据权利要求1-5任一所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述次级结构(2)包括：第八凸极结构(21)，所述第八凸极结构(21)由多个第十叠片(22)、多个第十一叠片(23)以及多个第十二叠片(24)在轴向方向上相互叠加而成，

每个所述第十叠片(22)、每个所述第十一叠片(23)以及每个所述第十二叠片(24)均为圆环形，每个所述第十一叠片(23)的周侧对称设置有一对凸缘，每个所述第十二叠片(24)的周侧设置有两两对称的两对凸缘。

8.根据权利要求1-5任一所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述次级结构(2)包括：第九凸极结构(3)，所述第九凸极结构(3)由多个第五叠片(31)以及多个第六叠片(32)在轴向方向上相互叠加而成，

每个所述第五叠片(34)以及每个所述第六叠片(35)均为圆环形，每个所述第五叠片(31)的周侧设置有两两对称的三对凸缘。

9.根据权利要求1-5任一所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述次级结构(2)极距与所述初级结构1极距的比值范围为：0.9-1.8，所述次级齿宽与所述次级极距的比值范围为：0.3-0.7。

10.根据权利要求1-5任一所述的圆筒直线电机，其特征在于，所述第一永磁体(12A)和第二永磁体(12B)由钕铁硼材料制成。