CN1976187A - 圆筒形三相永磁同步直线电机 - Google Patents

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Abstract

圆筒形三相永磁同步直线电机，它涉及电机领域，本发明在减小了现有电机结构中由于齿槽效应引起的定位力的同时，还兼顾了电机铁心齿距τt和永磁体极距τp的设计，提高了电机的体积性能比。本发明包括机壳、电枢部件、永磁体励磁部件和轴，电枢部件由电枢铁心和电枢绕组组成，电枢绕组嵌入在电枢铁心的齿槽中，电枢铁心紧贴在机壳的内表面上，永磁体励磁部件是可动结构，它包括永磁体，永磁体固定套在轴上，轴是由导磁材料制成的，电枢铁心的槽数为S＝3m，永磁体励磁部件的磁极数为P＝2k，电枢铁心的齿距τt与永磁体的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中m、n、k均为自然数。本发明既可以作为直线电动机使用，也可以作为直线发电机使用。

Description

圆筒形三相永磁同步直线电机
技术领域
本发明涉及到电机领域，具体涉及到圆筒形三相永磁同步直线电机。
背景技术
现有的圆筒形三相永磁同步直线电机的结构如说明书附图中图7所示，电机的电枢铁心的齿距τt与永磁体的极距τp之间必须满足关系3τt＝τp，电机的每极每相槽数为整数，这种结构称为整数槽结构。这种结构的永磁同步直线电机由齿槽效应引起的定位力较大，而且由于要保证电枢铁心齿距τt与永磁体的极距τp之间的3倍的关系，所以在保证电机的电枢铁心齿距τt比较合适的时候，会导致电机的极距τp较大，进而使永磁体的导磁轭部增厚，从而会增加电机的体积和重量，而当减小电机的极距τp，虽然可以减小电机的体积和重量，但又会导致电枢铁心齿距τt减小，降低电枢齿的强度，电机的铁心齿距τt和永磁体的极距τp的设计不容易兼顾，使电机的性能体积比低，。
发明内容
为了解决现有的圆筒形三相永磁同步直线电机的齿槽效应引起的定位力较大，以及由于铁心齿距τt和永磁体的极距τp设计不容易兼顾而导致电机的性能体积比低的问题，本发明设计了一种分数槽结构的圆筒形三相永磁同步直线电机，它包括机壳、电枢部件、永磁体励磁部件和轴，所述电枢部件由电枢铁心和电枢绕组组成，所述电枢绕组是圆环形的线圈，电枢绕组嵌入在电枢铁心的齿槽中，电枢铁心紧贴在机壳的内表面上，永磁体励磁部件是可动结构，永磁体励磁部件固定套在轴上，所述永磁体励磁部件包括永磁体，轴是由导磁材料制成的，所述永磁体固定套在轴上，电枢铁心的槽数为S＝3m，永磁体励磁部件的磁极数为P＝2k，所述电枢铁心的齿距τt与永磁体的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中m、n、k均为自然数。
本发明的圆筒形三相永磁同步直线电机，既可以减小由齿槽效应引起的定位力，又能够兼顾电机的齿距τt和极距τp的设计，提高了电机的性能体积比和性能重量比。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是具体实施方式二所述的圆筒形三相永磁同步直线电机的结构示意图；图3是具体实施方式三所述的圆筒形三相永磁同步直线电机的结构示意图；图4、图5是具体实施方式四所述的圆筒形三相永磁同步直线电机的结构示意图；图6具体实施方式五所述的圆筒形三相永磁同步直线电机的结构示意图；图7是现有圆筒形三相同步永磁电机的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机，它由机壳1、电枢部件、永磁体励磁部件和轴5组成，所述电枢部件由电枢铁心2和电枢绕组3组成，所述电枢绕组3是圆环形的线圈，电枢绕组3嵌入在电枢铁心2的齿槽中，电枢铁心2紧贴在机壳1的内表面上，永磁体励磁部件是可动结构，永磁体励磁部件固定套在轴5上，所述永磁体励磁部件包括永磁体4，轴5是由导磁材料制成的，所述永磁体4固定套在轴5上，电枢铁心2的槽数为S＝3m，永磁体励磁部件的磁极数为P＝2k，所述电枢铁心2的齿距τt与永磁体4的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中m、n、k均为自然数。
采用这种结构的电机，一方面可以省去现有电机中的永磁体磁轭部分，减小了电机的直径，进而缩小电机的体积，提高了电机的性能体积比；另一方面使电枢铁心2的齿距τt与永磁体4的极距τp相差很小，既可以减小由齿槽效应引起的定位力，又能够兼顾电机的齿距τt和极距τp的设计。
具体实施方式二：参见图2，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机与具体实施方式一的区别在于，所述永磁体励磁部件还包括永磁体磁轭6，永磁体磁轭6固定在永磁体4和轴5之间，轴可以是由非导磁材料制成。
具体实施方式三：参见图3，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机与具体实施方式一的区别在于，所述电枢部件是可动式结构，固定套在轴5上，永磁体励磁部件为圆筒形，永磁体励磁部件紧贴在机壳1的内表面上。
具体实施方式四：参见图4、图5，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机与具体实施方式一或三的区别在于，所述永磁体励磁部件的永磁体4与永磁体磁轭6是间隔排列，所述永磁体4轴向充磁，相邻永磁体4的充磁方向相反。
具体实施方式五：参见图6，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机，所述电枢铁心2的槽数S与永磁体4的极数P为互质数，把S个铁心槽沿轴向均分为3段，则每段铁心槽数为m个，相邻的m个槽属于同一相，构成一相绕组；同相的相邻槽中的线圈的绕向相反，m个线圈串联在一起构成一相电枢绕组。
本实施方式的电机选用电枢铁心2为九个槽，永磁体4选为八个极，则：S＝9、P＝8，为互质数，m＝3，选n＝3，则由公式3nτt＝(3n±1)τp可得：9τt＝10τp或9τt＝8τp，本实施方式中选择9τt＝8τp。把九个铁心槽分为三段，每段有三个槽，所述相邻的三个槽属于同一相，嵌在相邻的三个槽内第一组线圈31、第二组线圈32和第三组线圈33同属于A相，第一组线圈31的绕向是正向缠绕，第二组线圈32的绕向是反向缠绕，第三组线圈33的绕向是正向缠绕，第一组线圈31、第二组线圈32和第三组线圈33串联在一起构成三相对称绕组中的A相绕组，其余两相的绕组构成与此相同。
具体实施方式六：参见图2，本实施方式的圆筒形三相永磁同步直线电机，所述电枢铁心2的槽数S与永磁体4的极数P存在最大公约数j，把S个铁心槽均分为3j份，相邻的m/j个槽属于一相，同一相的相邻铁心槽中的环形线圈的绕向相反，相邻的m/j个线圈串联在一起构成一个绕组单元，然后把属于同一相的j个绕组单元串联、并联或者混联在一起构成三相对称绕组中的一相。
本实施方式的电机选用电枢铁心2为十二个槽，永磁体4选为十个极，则：S＝12、P＝10、m＝4，P和S的最大公约数是j＝2，选n＝2，则由公式3nτt＝(3n±1)τp可得：6τt＝7τp或6τt＝5τp，本实施方式中选择6τt＝5τp。把电枢铁心2的十二个槽分为3j份，即六份。相邻的第十组线圈34和第十一组线圈35都属于A相，第十组线圈34是正向缠绕，第十一组线圈35是反向缠绕，第十组线圈34和第十一组线圈35串联构成A相的第一个绕组单元，同是A相的第十二组线圈36和第十三组线圈37嵌在相邻的槽中，第十二组线圈36是正向缠绕，第十三组线圈37是反向缠绕，第十二组线圈36和第十三组线圈37构成A相的第二个绕组单元，将同属于A相的两个绕组单元，即第一个绕组单元和第二个绕组单元串联或并联在一起构成三相对称绕组中的A相绕组，其余两相绕组的构成与A相相同。

Claims (8)

1、圆筒形三相永磁同步直线电机，它包括机壳(1)、电枢部件、永磁体励磁部件和轴(5)，所述电枢部件由电枢铁心(2)和电枢绕组(3)组成，所述电枢绕组(3)是圆环形的线圈，电枢绕组(3)嵌入在电枢铁心(2)的槽中，电枢铁心(2)紧贴在机壳(1)的内表面上，永磁体励磁部件是可动结构，永磁体励磁部件固定套在轴(5)上，其特征在于所述永磁体励磁部件包括永磁体(4)，轴(5)是由导磁材料制成的，所述永磁体(4)固定套在轴(5)上，电枢铁心(2)的槽数为S＝3m，永磁体励磁部件的磁极数为P＝2k，所述电枢铁心(2)的齿距τt与永磁体(4)的极距τp之间满足关系3nτt＝(3n±1)τp，其中m、n、k均为自然数。
2、根据权利要求1所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述永磁体励磁部件还包括永磁体磁轭(6)，永磁体磁轭(6)固定在永磁体(4)和轴(5)之间。
3、根据权利要求2所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述电枢部件是可动式结构，电枢部件固定套在轴(5)上，永磁体励磁部件为圆筒形，永磁体磁轭(6)紧贴在机壳(1)的内表面上，永磁体(4)固定在永磁体磁轭(6)的内表面上。
4、根据权利要求2或3任一权利要求所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述永磁体励磁部件的永磁体(4)与永磁体磁轭(6)是间隔排列，所述永磁体(4)轴向充磁，相邻永磁体(4)的充磁方向相反。
5、根据权利要求1至3任一权利要求所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述电枢铁心(2)的槽数S与永磁体(4)的极数P为互质数，把S个铁心槽沿轴向均分为3段，则每段铁心槽数为m个，相邻的m个槽属于同一相，构成一相绕组；同相的相邻槽中的线圈的绕向相反，m个线圈串联在一起构成一相电枢绕组(3)。
6、根据权利要求1至3任一权利要求所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述电枢铁心(2)的槽数S与永磁体(4)的极数P存在最大公约数j，把S个铁心槽均分为3j份，相邻的m/j个槽属于一相，同一相的相邻铁心槽中的环形线圈的绕向相反，相邻的m/j个线圈串联在一起构成一个绕组单元，然后把属于同一相的j个绕组单元串联在一起构成三相对称绕组中的一相。
7、根据权利要求6所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述同一相的j个绕组单元并联在一起构成三相对称绕组中的一相。
8、根据权利要求6所述的圆筒形三相永磁同步直线电机，其特征在于所述同一相的j个绕组单元混联在一起构成三相对称绕组中的一相。
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