CN117578836B - 筒式直线电机的动子结构及筒式直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒式直线电机的动子结构及筒式直线电机，其涉及筒式直线电机领域。其技术方案要点包括呈多面体型的动子铁心，所述动子铁心内设置有沿轴向延伸的多面通道；所述动子铁心包括多个沿轴向堆叠布置的导磁环部，所述导磁环部内设置有呈饼状的绕组线圈；所述导磁环部包括多个沿周向环绕布置的齿轭一体块，所述齿轭一体块包括多个由内而外堆叠布置的导磁片；所述导磁片呈U型，由取向硅钢片折弯形成。本发明采用取向硅钢片来形成动子铁心，能够提高电机性能和材料利用率，而且能够降低加工难度，方便批量化生产。

Description

筒式直线电机的动子结构及筒式直线电机

技术领域

本发明涉及筒式直线电机领域，更具体地说，它涉及一种筒式直线电机的动子结构及筒式直线电机。

背景技术

直线电机包括三种类型，分别是筒式直线电机、U型槽式直线电机以及平板式直线电机。筒式直线电机主要包括两种类型，分别为内定子、外动子，以及内动子、外定子。

现有公开号为CN111030414A的中国专利，公开了一种单相圆筒形直线振荡电机，其包括电机定子铁芯、电机定子绕组线圈以及电机动子；电机定子铁芯为导磁介质，电机定子铁芯包括多个定子凹槽；定子凹槽为环形凹槽，用于嵌放环形电机定子绕组线圈；定子凹槽之间设置有电机不导磁圆环，电机不导磁圆环为非导磁介质。

上述专利中相邻定子凹槽之间设置有电机不导磁圆环，故可以推导出定子铁芯为非取向的导磁介质。但是，定子铁芯为非取向的导磁介质，对电机性能的提高造成限制。如果定子铁芯要采用取向的导磁介质，基于原有的结构，几乎无法生产。同时，上述专利中将定子绕组线圈嵌于定子凹槽内，不利于定子绕组线圈的散热，这也会对电机性能的提高造成限制。

故，对于筒式直线电机，若承载有绕组线圈的定子铁芯或者动子铁芯要采用各向异性的导磁介质，如何设计结构能够方便生产和加工以及如何提高散热效果，是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种筒式直线电机的动子结构，其采用取向硅钢片来形成动子铁心，能够提高电机性能和材料利用率，而且能够降低加工难度，方便批量化生产；同时，采用导流块和进风口将空气引入多面环腔对绕组线圈进行散热，也能够提高电机性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种筒式直线电机的动子结构，包括呈多面体型的动子铁心，所述动子铁心内设置有沿轴向延伸的多面通道；

所述动子铁心包括多个沿轴向堆叠布置的导磁环部，所述导磁环部内设置有呈饼状的绕组线圈；

所述导磁环部包括多个沿周向环绕布置的齿轭一体块，所述齿轭一体块包括多个由内而外堆叠布置的导磁片；所述导磁片呈U型，由取向硅钢片折弯形成。

进一步地，所述导磁环部内形成有多面环腔；多个齿轭一体块围绕所述绕组拼接来形成导磁环部，使得绕组线圈嵌于多面环腔中。

进一步地，所述绕组线圈呈与多面环腔配合的多边型。

进一步地，所述齿轭一体块包括轭部，所述导磁环部上的相邻两个轭部之间形成与多面环腔连通的进风口。

进一步地，至少一个所述进风口处嵌设有导流块，所述导流块用于引导空气流入进风口；所述导流块的一端设置有导流面，或者所述导流块的两端分别设置有导流面。

进一步地，所述轭部呈半圆环型。

进一步地，所述齿轭一体块包括齿部，所述齿部的径向内端设置有轴向延伸部，两个对称布置的轴向延伸部之间形成豁口。

进一步地，所述轴向延伸部呈圆弧型。

进一步地，所述动子结构还包括动子套筒，所述动子套筒与动子铁心之间形成沿轴向延伸的进风通道，所述进风通道与进风口连通。

本发明的另一目的在于提供一种筒式直线电机，其包括上述筒式直线电机的动子结构。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

将取向硅钢片多次折弯形成导磁片，将多个导磁片由内而外堆叠后形成齿轭一体块，将齿轭一体块围绕绕组线圈拼接形成带有绕组线圈的导磁环部，将多个导磁环部沿轴向堆叠形成动子铁心；这样的结构能够降低加工难度，方便批量化生产；

导磁片的轧制方向与齿轭一体块内的磁路方向一致，故充分利用取向硅钢轧制方向高磁导率、低铁损的优异磁特性，能够提高电机的性能；

动子铁心相当于由多个导磁片组成，每个导磁片均为取向硅钢片，这样能够提高动子铁心的材料利用率，进而提高电机的性能；

采用导流块和进风口将空气引入多面环腔对绕组线圈进行散热，也能够提高电机性能。

附图说明

图1为实施例1中筒式直线电机的动子结构的结构示意图；

图2为实施例1中动子铁心的结构示意图一；

图3为实施例1中导磁环部的结构示意图；

图4为实施例1中动子铁心的结构示意图二；

图5为实施例1中绕组线圈的结构示意图；

图6为实施例1中齿轭一体块的结构示意图一；

图7为实施例1中齿轭一体块的结构示意图二；

图8为实施例1中导磁片的结构示意图；

图9为实施例1中导磁片的展开示意图；

图10为实施例2中导磁环部与导流块的结构示意图；

图11为实施例2中齿轭一体块与导流块的结构示意图；

图12为实施例2中筒式直线电机的动子结构的结构示意图一；

图13为实施例2中筒式直线电机的动子结构的结构示意图二。

图中：1、导磁环部；11、齿轭一体块；111、导磁片；1111、第一片部；1112、第二片部；1113、第三片部；12、轴向延伸部；13、进风口；2、绕组线圈；3、盖板；31、轴向延伸环；4、导流块；41、导流面；5、动子套筒；51、进风通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

一种筒式直线电机的动子结构，参照图1至图9，本实施例中动子结构包括动子铁心、动子套筒5以及绕组线圈2；当然，在其他可选的实施例中，本实施例中的动子结构也可以用于定子，在此不作限制；本实施例中动子铁心呈多面体型，并且动子铁心内设置有沿轴向延伸的多面通道；具体地，本实施例中动子铁心呈正六面体型，动子铁心内设置有沿轴向延伸的正六面通道；当然，在其他可选的实施例中，动子铁心也可以呈正八面体型等，在此不作限制。

参照图1至图9，本实施例中动子铁心包括多个沿轴向堆叠布置的导磁环部1；即，导磁环部1同样呈正六面体型；相邻导磁环部1之间通过胶粘或者焊接等方式实现固定连接，使得多个导磁环部1连接为一个整体，形成动子铁心；导磁环部1的数量可以根据动子铁心的轴向长度进行调整，在此不作限制。

参照图1至图9，导磁环部1内设置有多面环腔，绕组线圈2嵌设于多面环腔中；本实施例中绕组线圈2呈饼状，并且呈与多面环腔配合的多边型，这样能够充分利用多面环腔来布置绕组线圈2，有利于提高电机性能；同时，动子铁心内的多面通道用于定子穿过，则多边型的绕组线圈2不会伸出于多面环腔，避免与定子干涉；本实施例中电机为三相电机，动子铁心内的多个绕组线圈2形成三相绕组；其中，本实施例中导磁环部1的外侧壁形成有引线口（附图中未示出），绕组线圈2的引线穿过引线口；动子套筒5套设于动子铁心上，绕组线圈2的引线穿出于动子铁心后，可以在动子套筒5内连接，亦或者穿过动子套筒5后再进行连接，在此不作限制。

参照图1至图9，本实施例中导磁环部1包括六个沿周向环绕布置的齿轭一体块11；齿轭一体块11的纵向截面呈U型，即齿轭一体块11的径向内侧以及周向两侧分别形成开口；齿轭一体块11的横向截面呈等腰梯形，相邻两个齿轭一体块11的周向侧壁对接，并且小端朝内，大端朝外，则六个齿轭一体块11沿周向环绕拼接成一个正六面体型的导磁环部1；如果导磁环部1是一个整体，则很难将绕组线圈2嵌入导磁环部1内；而，本实施例中导磁环部1由六个齿轭一体块11拼接而成，即可方便将绕组线圈2嵌入导磁环部1内的多面环腔中；具体地，将一个齿轭一体块11沿径向套设在绕组线圈2上，再将下一个齿轭一体块11沿径向套设在绕组线圈2上，并且该齿轭一体块11与上一个齿轭一体块11拼接，以此类推，将六个齿轭一体块11围绕绕组线圈2拼接来形成导磁环部1，即可使绕组线圈2嵌于多面环腔中；故，本实施例中拼接式的导磁环部1有利于安装绕组线圈2，简化生产工艺，提高生产效率；同时，本实施例中齿轭一体块11的齿轭一体结构，也能够简化结构，减少零件数量和装配工序，方便生产和加工。

参照图1至图9，本实施例中齿轭一体块11包括多个由内而外堆叠布置的导磁片111；导磁片111呈U型，由取向硅钢片折弯形成；导磁片111由内而外堆叠布置，则每个导磁片111的轧制方向均相同，故形成的齿轭一体块11则为取向的导磁块；多个齿轭一体块11沿周向环绕拼接，则形成的导磁环部1则为取向的导磁部；多个导磁环部1沿轴向堆叠，则形成的动子铁心为取向的铁心；导磁片111的轧制方向与齿轭一体块11内的磁路方向一致，故充分利用取向硅钢轧制方向高磁导率、低铁损的优异磁特性，能够提高电机的性能；而且，动子铁心相当于由多个导磁片111组成，每个导磁片111均为取向硅钢片，这样能够提高动子铁心的材料利用率，进而提高电机的性能；同时，导磁环部1则为取向的导磁部，故相邻导磁环部1之间不需要使用隔磁环，从而能够简化结构，方便生产和加工；本实施例中齿轭一体块11的相邻导磁片111之间通过胶粘或者焊接等方式连接，导磁环部1的相邻齿轭一体块11之间通过胶粘或者焊接等方式连接。

参照图1至图9，优选地，本实施例中齿轭一体块11包括齿部，齿部的两个径向内端分别设置有轴向延伸部12，两个对称布置的轴向延伸部12之间形成豁口；轴向延伸部12有利于降低脉动，从而提高电机性能；动子铁心的两端分别设置有盖板3，盖板3的中间设置有与多面通道连通的通孔，盖板3的外端面设置有围绕通孔布置的轴向延伸环31；轴向延伸环31有利于减小推力脉动，从而提高电机性能；本实施例中动子套筒5内设置有与动子铁心配合的多面筒腔，这样能够提高动子的结构强度；优选地，动子套筒5的外侧壁设置有散热筋，能够提高散热效果，进而能够提高电机的性能。

参照图1至图9，本实施例中取向硅钢片沿轧制方向依次包括第一片部1111、第二片部1112、第三片部1113、第二片部1112以及第一片部1111；相邻两个片部之间折弯，并且折弯线垂直于轧制方向，则取向硅钢片一体折弯形成导磁片111；其中，第一片部1111形成齿轭一体块11的轴向延伸部12，第二片部1112形成齿轭一体块11的齿部，第三片部1113形成齿轭一体块11的轭部；优选地，本实施例中相邻两个片部之间采用圆弧折弯，这样能够降低加工难度，也能够降低取向硅钢片折弯后的性能损失；齿轭一体块11由多个导磁片111由内而外堆叠形成，为了保证齿轭一体块11的轮廓尺寸的一致性，每个导磁片111的部分尺寸均不相同，即每个导磁片111的轮廓尺寸均需要计算得到，具体计算过程在此不做赘述。

参照图1至图9，本实施例中将取向硅钢片经过多次折弯后形成导磁片111，这样能够使取向硅钢片的轧制方向与导磁片111的磁路方向一致，而且方便加工；为了降低加工难度，方便批量化生产。

参照图1至图9，本实施例中将取向硅钢片多次折弯形成导磁片111，将多个导磁片111由内而外堆叠后形成齿轭一体块11，将齿轭一体块11围绕绕组线圈2拼接形成带有绕组线圈2的导磁环部1，将多个导磁环部1沿轴向堆叠形成动子铁心，在动子铁心的两端设置盖板3，将动子铁心嵌入至动子套筒5中，从而形成动子结构；也就是说，本实施例中由取向硅钢片组成的动子铁心，不仅能够提高电机性能，而且能够提高材料利用率；同时，基于本实施例中动子结构，能够方便实现批量化生产。

实施例2：

一种筒式直线电机的动子结构，参照图1至图13，与实施例1相比，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中齿轭一体块11的轭部呈半圆环型，轴向延伸部12呈圆弧型，这样能够进一步降低加工难度，以及降低取向硅钢片的性能损失；也就是说，将第三片部1113折弯呈半圆型，即可使取向取钢片呈U型；将第一片部1111折弯呈90°圆弧型，即可形成轴向延伸部。

参照图1至图13，本实施例与实施例1的区别还在于：本实施例中导磁环部1上的相邻两个轭部之间形成与多面环腔连通的进风口13；进风口13处嵌设有导流块4，导流块4用于引导空气流入进风口13；并且，动子套筒5与动子铁心之间形成沿轴向延伸的进风通道51，进风通道51与进风口13连通。

参照图1至图13，具体地，导流块4的两端分别设置有导流面41，导流面41为内凹弧面；当然，在其他可选的实施例中，导流面41的形状可以根据需要进行调整，在此不作限制；动子沿轴向移动时，外部的空气流入进风通道51，然后穿过进风口13后进入嵌设有绕组线圈2的多面环腔，接着从两个轴向延伸部12之间的豁口流出多面环腔；空气穿过多面环腔，能够带走绕组线圈2上的热量，从而提高散热效果；动子沿轴向往复运动，故导流块4的两端分别设置有导流面41，有利于提高散热效果；本实施例中导磁环部1上形成有六个进风口13，每个进风口13处均嵌设有导流块4；在其他可选的实施例中，也可以在部分进风口13处嵌设导流块4，在此不作限制；例如，导磁环部1上嵌设有三个导流块4，则嵌设有导流块4的进风口13与没有嵌设导流块4的进风口13呈间隔布置，那么进入多面环腔的空气除了从两个轴向延伸部12之间的豁口流出，还可以从没有嵌设导流块4的进风口13流出，这样能够增加空气的流动路径，也能够提高散热效果。

参照图1至图13，本实施例中将六个齿轭一体块11拼接形成导磁环部1后，轭部呈半圆环型，故相邻两个齿轭一体块11的轭部之间即形成一个缺口，该缺口则作为进风口13；即，本实施例中的进风口13在拼接后即可形成，而不需要单独切割加工，这样能够方便生产；当然，在其他可选的实施例中，进风口也可以切割形成，在此不作限制；本实施例中导流块4嵌于进风口13处，然后采用胶粘或者焊接进行固定。

实施例3：

一种筒式直线电机，参照图1至图13，其包括实施例1或2中的筒式直线电机的动子结构。

Claims (6)

1.一种筒式直线电机的动子结构，其特征在于：包括呈多面体型的动子铁心，所述动子铁心内设置有沿轴向延伸的多面通道；

所述动子铁心包括多个沿轴向堆叠布置的导磁环部，所述导磁环部内设置有呈饼状的绕组线圈；

所述导磁环部包括多个沿周向环绕布置的齿轭一体块，所述齿轭一体块包括多个由内而外堆叠布置的导磁片；所述导磁片呈U型，由取向硅钢片折弯形成；

所述齿轭一体块的纵向截面呈U型；

所述导磁环部内形成有多面环腔；多个齿轭一体块围绕所述绕组线圈拼接来形成导磁环部，使得绕组线圈嵌于多面环腔中；

所述齿轭一体块包括轭部，所述轭部呈半圆环型；

所述齿轭一体块包括齿部，所述齿部的径向内端设置有轴向延伸部，两个对称布置的轴向延伸部之间形成豁口；

所述轴向延伸部呈圆弧型。

2.根据权利要求1所述的筒式直线电机的动子结构，其特征在于：所述绕组线圈呈与多面环腔配合的多边型。

3.根据权利要求1所述的筒式直线电机的动子结构，其特征在于：所述导磁环部上的相邻两个轭部之间形成与多面环腔连通的进风口。

4.根据权利要求3所述的筒式直线电机的动子结构，其特征在于：至少一个所述进风口处嵌设有导流块，所述导流块用于引导空气流入进风口；

所述导流块的一端设置有导流面，或者所述导流块的两端分别设置有导流面。

5.根据权利要求3所述的筒式直线电机的动子结构，其特征在于：所述动子结构还包括动子套筒，所述动子套筒与动子铁心之间形成沿轴向延伸的进风通道，所述进风通道与进风口连通。

6.一种筒式直线电机，其特征在于：包括权利要求1-5中任一项所述的筒式直线电机的动子结构。