CN110349723A - 一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于电磁线圈技术领域，具体为一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，包括铁磁质铁芯、电磁铁铁芯、电磁线圈和串入铁芯的永磁体，所述铁磁质铁芯的底部接近所述电磁铁铁芯的磁极，所述电磁铁铁芯的顶部一体成型连接有主柱和副柱，所述主柱和所述副柱的外部缠绕所述电磁线圈，该种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，利用可重复使用且损耗极小的永磁体磁能做为媒介，用电磁通控制永磁体的磁通，使用同体积和同材料的带串磁铁芯的电磁驱动线圈，有更强的功率密度，节约材料、减少体积重量，本发明的带串磁铁芯的电磁驱动线圈，比常规同体积、同材料的电磁驱动线圈的有效磁通饱和电流大30％—50％，传输力矩和功率可提高50％以上。

Description

一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈
技术领域
本发明涉及电磁线圈技术领域，具体为一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈。
背景技术
能源转换是可以通过能源之间的相互变通，让我们的能源使用方式更加符合实际使用需求。
能量以多种形式出现，包括辐射、物体运动、处于激发状态的原子、分子内部及分子之间的应变力。所有这些形式的重要意义在于其能量是相等的，也就是说一种形式的能量可以转变成另一种形式，其中借助电磁感应效应，利用电机，可以使电能轻松转化为机械能，在电机中，电能和机械能可以互逆转换。
而常规将电能转换为机械能所用的电磁驱动线圈，为一定子铁芯上绕上电磁线圈，线圈通电后，产生电磁力去推动永磁铁(永磁电机)或吸铁磁质(硅钢片磁阻电机)，常规电磁驱动线圈的最大转矩和传输功率受限于电磁铁铁芯的磁通饱和电流，而磁通饱和电流由铁芯的材质、体积和截面积决定，当电磁驱动线圈的材质、物理尺寸决定后，其最大转矩和传输功率也就确定了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，以解决上述背景技术中提出的常规将电能转换为机械能所用的电磁驱动线圈，为一定子铁芯上绕上电磁线圈，线圈通电后，产生电磁力去推动永磁铁(永磁电机)或吸铁磁质(硅钢片磁阻电机)，常规电磁驱动线圈的最大转矩和传输功率受限于电磁铁铁芯的磁通饱和电流，而磁通饱和电流由铁芯的材质、体积和截面积决定，当电磁驱动线圈的材质、物理尺寸决定后，其最大转矩传输功率也就确定了，磁通饱和、传输力矩和功率受限的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，包括铁磁质铁芯、电磁铁铁芯、电磁线圈和串入铁芯的永磁体，所述铁磁质铁芯的底部接近所述电磁铁铁芯的磁极，所述电磁铁铁芯的顶部一体成型连接有主柱和副柱，所述主柱和所述副柱的外部缠绕所述电磁线圈，所述电磁铁铁芯的顶部一体成型连接有凹槽，所述凹槽的内部磁性连接所述串入铁芯的永磁体。
优选的，所述串入铁芯的永磁体分为N极和S极，所述串入铁芯的永磁体的总体长度和所述凹槽的宽度相同。
优选的，所述电磁线圈的数量为两个，两个所述电磁线圈的安装高度和宽度相同。
优选的，所述串入铁芯的永磁体与所述电磁铁铁芯形成短路闭合回路。
优选的，所述串入铁芯的永磁体的磁通方向路径和所述电磁线圈的磁通方向路径相反。
优选的，所述电磁线圈的铁芯截面积略大于所述电磁铁铁芯的铁芯截面积。
优选的，所述铁磁质铁芯的材质可为硅钢片，所述铁磁质铁芯的被驱运动方向可为直线或者旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，通过电力控制器配件的组合运用，利用可重复使用且损耗极小的永磁体磁能做为媒介，用电磁通控制永磁体的磁通，串磁后线圈静态电感量会减少，和串磁的磁场强度成正比，带串磁铁芯的电磁驱动线圈通入方波电压时，其初始电流斜率会增加，其电流产生的电磁通可有效抵出所串永磁体的恒磁通，且合并指向电磁铁的磁极，同电流时，其磁极的磁场强度比不串磁时大8％，带串磁铁芯的电磁驱动线圈的有效饱和电流大幅增加，比同体积、同截面、同线圈的常规电磁驱动线圈多30％—50％，带串磁铁芯的电磁驱动线圈工作在其最大增幅的饱和电流范围内，其电磁电的转换效率和同体积、同截面、同线圈的不串磁常规电磁驱动线圈相比不会下降，串磁铁芯的电磁驱动线圈由于其有效饱和电流大幅上升，所以用串磁铁芯电磁驱动线圈设计出的电磁驱动装置，其扭矩和传输功率可比同体积的电机大50％以上。
附图说明
图1为常规电磁驱动线圈示意图；
图2为本发明带串磁铁芯的电磁驱动线圈示意图；
图3为本发明两组电磁驱动线圈组合示意图；
图4为本电磁驱动线圈和常规电磁驱动线圈运行电感量和磁场强度对比示意图；
图5为本电磁驱动线圈运用于三相电机分布示意图。
图中：100铁磁质铁芯、200电磁铁铁芯、300电磁线圈、400串入铁芯的永磁体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，通过电力控制器配件的组合运用，串入的永磁体使电磁铁铁芯磁通过饱和，扭矩和传输功率可比同体积的电机大50％以上，请参阅图1-5，包括铁磁质铁芯100、电磁铁铁芯200、电磁线圈300和串入铁芯的永磁体400；
请再次参阅图2，铁磁质铁芯100的底部与电磁铁铁芯200的顶部接近，具体的，铁磁质铁芯100的材质可为硅钢片，铁磁质铁芯100的被驱运动方向可为直线或者旋转；
请再次参阅图2，电磁铁铁芯200的顶部与铁磁质铁芯100的底部接近，具体的，铁磁质铁芯100的底部接近电磁铁铁芯200磁极；
请再次参阅图2，电磁线圈300的圆周内壁与电磁铁铁芯200的圆周外壁绝缘接触，具体的，电磁铁铁芯200的顶部一体成型连接有主柱和副柱，主柱和副柱的外部缠绕电磁线圈300，电磁线圈300的数量为两个，两个电磁线圈300的安装高度和宽度相同，电磁线圈300的铁芯截面积略大于电磁铁铁芯200的铁芯截面积；
请再次参阅图2，串入铁芯的永磁体400的左右侧壁与电磁铁铁芯200的左右侧壁接触，具体的，电磁铁铁芯200的顶部一体成型连接有凹槽，凹槽的内部磁性连接串入铁芯的永磁体400，串入铁芯的永磁体400分为N极和S极，串入铁芯的永磁体400的总体长度和凹槽的宽度相同，串入铁芯的永磁体400与电磁铁铁芯200形成短路闭合回路，串入铁芯的永磁体400的磁通方向路径和电磁线圈300的磁通方向路径相反；
在具体的使用时，在电磁铁铁芯200中串入一个--永磁体，串入铁芯的永磁体400使电磁铁铁芯200过饱和，当电磁线圈300通过如图2所示的电流时，电流产生的磁通和串入铁芯的永磁体400的磁通相对抗，此时带串磁铁芯的电磁线圈300和铁磁质铁芯100产生磁路，磁阻增加，同理被驱动的铁磁质铁芯100里也可以串入一个永磁体，电磁线圈300，即图3的电感量减少，表现为当电磁线圈300加入方波电压后，其电磁线圈300的电流的初始上升斜率会增大，初始电流上升率越大，电磁力初始上升力也越大，电磁线圈300产生的磁通和串入铁芯的永磁体400的磁通相反，电磁线圈300产生的磁通回路磁阻就会增大，这样，电磁线圈300就可以通更大的有效饱和电流，电磁通抵出的永磁体恒磁通会出现在两极，或者说两极的磁压会增加表现为，磁极的磁场强度增大，根据电磁驱动线圈的结构，如旋转电机、直线电机串入的永磁体可为多个串联。
综合以上所述，通过电力控制器配件的组合运用，利用可重复使用且损耗极小的永磁体磁能做为媒介，用电磁通控制永磁体的磁通，静态电感量会减少，和串磁的磁场强度成正比，带串磁铁芯的电磁驱动线圈通入方波电压时，其初始电流斜率会增加，其电流产生的电磁通可有效抵出所串永磁体的恒磁通，且合并指向电磁铁的磁极，同电流时，其磁极的磁场强度比不串磁时大8％，带串磁铁芯的电磁驱动线圈的有效饱和电流大幅增加，比同体积、同截面、同线圈的常规电磁驱动线圈多30％—50％，带串磁铁芯的电磁驱动线圈工作在其最大增幅的饱和电流范围内，其电磁电的转换效率和同体积、同截面、同线圈的不串磁常规电磁驱动线圈相比不会下降，串磁铁芯电磁驱动线圈由于其有效饱和电流大幅上升，所以用串磁铁芯电磁驱动线圈设计出的电磁驱动装置，其扭矩和传输功率场，可比同体积的电机大50％以上。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：包括铁磁质铁芯(100)、电磁铁铁芯(200)、电磁线圈(300)和串入铁芯的永磁体(400)，所述铁磁质铁芯(100)的底部接近所述电磁铁铁芯(200)的磁极，所述电磁铁铁芯(200)的顶部一体成型连接有主柱和副柱，所述主柱和所述副柱的外部缠绕所述电磁线圈(300)，所述电磁铁铁芯(200)的顶部一体成型连接有凹槽，所述凹槽的内部磁性连接所述串入铁芯的永磁体(400)。
2.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述串入铁芯的永磁体(400)分为N极和S极，所述串入铁芯的永磁体(400)的总体长度和所述凹槽的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述电磁线圈(300)的数量为两个，两个所述电磁线圈(300)的安装高度和宽度相同。
4.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述串入铁芯的永磁体(400)与所述电磁铁铁芯(200)形成短路闭合回路。
5.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述串入铁芯的永磁体(400)的磁通方向路径和所述电磁线圈(300)的磁通方向路径相反。
6.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述电磁线圈(300)的铁芯截面积略大于所述电磁铁铁芯(200)的铁芯截面积。
7.根据权利要求1所述的一种带串磁铁芯的电磁驱动线圈，其特征在于：所述铁磁质铁芯(100)的材质可为硅钢片，所述铁磁质铁芯(100)的被驱运动方向可为直线或者旋转。
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