專利名稱：圓筒型磁通反向直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電機(jī)技術(shù)，具體涉及到一種圓筒型磁通反向直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的圓筒型永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖10所示。當(dāng)電樞鐵心采用硅
鋼片疊成時(shí)，由于疊片方向?yàn)檩S向，永磁體以及繞組通電產(chǎn)生的電樞磁場方 向有一部分會與疊片方向相同，在鐵心中形成較大的渦流，產(chǎn)生較大的渦流
損耗，并且鐵心疊片工藝復(fù)雜，加工成本高；如果采用實(shí)心鐵心，雖然工藝 簡單、成本低，但鐵心會產(chǎn)生更大的渦流損耗，大大降低電機(jī)的效率。同時(shí)， 由于相與相之間都存在磁耦合，這一方面會因互感的存在影響電流的控制精 度和電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性；另一方面也會因每一相繞組通電產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過的 磁路較長而使定子鐵耗較大，從而限制了電機(jī)效率的進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直線同步電機(jī)效率低、渦流損耗大，疊片鐵心工藝 復(fù)雜，加工成本高；實(shí)心鐵心存在更大的渦流損耗；以及存在影響電流的控 制精度和電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性的互感問題，而提出了一種圓筒型磁通反向直線電 機(jī)。
本發(fā)明圓筒型磁通反向直線電機(jī)包括初級、次級和氣隙；次級包括次級 齒、間隔環(huán)和軸筒；次級齒和間隔環(huán)依次相間排列固定套在軸筒上；初級包 括相電樞單元和機(jī)殼;相電樞單元由相單元電樞鐵心和相單元電樞繞組組成； 相單元電樞鐵心為在內(nèi)圓周上均勻設(shè)置有2n個(gè)齒的圓環(huán)鐵心，其中n為自然 數(shù)；相單元電樞繞組為集中繞組，相單元電樞繞組的每個(gè)線圈都對應(yīng)繞在相 單元電樞鐵心的每個(gè)齒上，相單元電樞鐵心相鄰齒上的線圈繞向相反，同一 個(gè)相單元電樞鐵心的齒上所有線圈串聯(lián)為一個(gè)相單元電樞繞組，同相的相單 元電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)為每相電樞繞組；各相電樞單元沿軸向依次排列在機(jī) 殼內(nèi)，沿軸向相鄰兩個(gè)相電樞單元之間的相單元電樞鐵心中心距Tt與沿軸向 次級齒的齒距Tp之間滿足關(guān)系r,krp土(l/m)rp，其中k、m均為自然數(shù)，當(dāng)電 機(jī)為兩相電機(jī)時(shí)，取m-4，其余情況m等于電機(jī)的相數(shù)。本發(fā)明采用特殊的電樞'結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一種圓筒型磁通反向直線電機(jī)，消除 了相間互感，提高了電機(jī)的電流及電磁力控制精度、推力密度和動(dòng)態(tài)特性。 該電機(jī)既可以作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用。本發(fā)明的直線電機(jī) 具有推力密度高、容錯(cuò)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、次級質(zhì)量小、動(dòng)態(tài)特性好以及易 實(shí)現(xiàn)模塊化等優(yōu)點(diǎn)，既可以作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用，具有 廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明圓筒型磁通反向直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施 方式二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實(shí)施方式
二的一組相電樞單元1結(jié)構(gòu)示意 圖；圖4是具體實(shí)施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是具體實(shí)施方式
三的一組相 電樞單元l結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是具體實(shí)施方式
四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是具體 實(shí)施方式四的一組相電樞單元1結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是次級齒6沿軸向上開有 扇形的槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是次級齒6沿軸向上開有半圓形的槽的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖IO是現(xiàn)有的圓筒型永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1至圖9說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的圓筒 型磁通反向直線電機(jī)由初級、次級和氣隙組成；
次級包括次級齒6、間隔環(huán)7和軸筒8;次級齒6和間隔環(huán)7依次相間排 列固定套在軸筒8上；其特'征在于初級包括相電樞單元1和機(jī)殼2;相電樞 單元1由相單元電樞鐵心3和相單元電樞繞組4組成；相單元電樞鐵心3為 在內(nèi)圓周上均勻設(shè)置有2n個(gè)齒的圓環(huán)鐵心，其中n為自然數(shù)；相單元電樞繞 組4為集中繞組，相單元電樞繞組4的每個(gè)線圈都對應(yīng)繞在相單元電樞鐵心 3的每個(gè)齒上，相單元電樞鐵心3相鄰齒上的線圈繞向相反，同一個(gè)相單元 電樞鐵心3的齒上所有線圈串聯(lián)為一個(gè)相單元電樞繞組4，同相的相單元電 樞繞組4串聯(lián)或并聯(lián)為每相電樞繞組；各相電樞單元1沿軸向依次排列在機(jī) 殼2內(nèi)，沿軸向相鄰兩個(gè)相電樞單元1之間的相單元電樞鐵心3中心距A與 沿軸向次級齒6的齒距Tp之間滿足關(guān)系rt-krp士(l/m^p，其中'k、 m均為自然 數(shù)，當(dāng)電機(jī)為兩相電機(jī)時(shí)，取!!1=4，其余情況m等于電機(jī)的相數(shù)。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1、圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于相單元電樞鐵心3為一體式圓環(huán)鐵心，并且它 還包括瓦片形永磁體5，并且相單元電樞鐵心3為一體式圓環(huán)鐵心，瓦片形 永磁體5的充磁方向?yàn)閺较虺浯?，相單元電樞鐵心3的每一個(gè)齒的內(nèi)表面上 沿軸向依次粘有2i塊瓦片形永磁體5，其中i為自然數(shù)，則每一個(gè)相電樞單 元1中有2nx2i塊瓦片形永磁體5，沿軸向方向每相鄰M塊瓦片形永磁體5 的充磁方向相反；沿圓周方向每相鄰的兩塊瓦片形永磁體5充磁方向相反； 沿軸向每相鄰兩塊瓦片形永磁體5的中心距、與沿軸向次級齒6的齒距Tp 之間滿足關(guān)系2Tm=Tp。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一不同點(diǎn)在于，它還包括平板形永磁體51，每個(gè)相單元電樞鐵心3 沿軸向分成j段，其中j為自然數(shù)，平板形永磁體51的充磁方向?yàn)檩S向 充磁，每個(gè)相單元電樞鐵心3中相鄰兩段電樞鐵心之間固定一塊平板形永磁 體51,則每一個(gè)相電樞單元l中有2nx(j-l)塊平板形永磁體51，沿軸向方向 每相鄰兩塊平板形永磁體51的充磁方向相反;沿圓周方向每相鄰的兩塊平板 形永磁體51充磁方向相反；平板形永磁體51的圓周方向?qū)挾刃∮诨虻扔陔?樞齒的寬度，平板形永磁體51的徑向高度小于或等于電樞齒與鐵心軛徑向 高度之和；沿軸向每相鄰兩塊平板形永磁體51的中心距im與沿軸向次級齒
6的齒距Tp之間滿足關(guān)系2Tm=Tp。
其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖6和圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是具體 實(shí)施方式二和具體實(shí)施方式
三的結(jié)構(gòu)的組合，具體結(jié)構(gòu)為在具體實(shí)施方式
二 的基礎(chǔ)之上，增加具體實(shí)施方式
三的技術(shù)特點(diǎn)，即它還包括瓦片形永磁體 5，瓦片形永磁體5的充磁方向?yàn)閺较虺浯?，相單元電樞鐵心3的每一段齒的 內(nèi)表面上粘有一塊瓦片形永磁體5，，沿軸向方向每相鄰兩塊瓦片形永磁體5 的充磁方向相反；沿圓周方向每相鄰的兩塊瓦片形永磁體5充磁方向相反； 每個(gè)相單元電樞鐵心3每段齒的內(nèi)表面上的瓦片形永磁體5與該齒側(cè)面的平 板形永磁體51形成串聯(lián)磁路。
其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)令圖8和圖9說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四不同點(diǎn)在于位于，次級齒6上沿軸向開有2n個(gè)扇形 或半圓形的槽，所述槽的位置與每兩個(gè)相鄰的相單元電樞鐵心3的槽口相對 應(yīng)。
本實(shí)施方式在次級齒6開有多個(gè)槽，能夠減小次級的重量。其它組成和 連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五不同點(diǎn)在于次級齒6 為高導(dǎo)磁材料。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或六不同點(diǎn)在于間隔 環(huán)7為非磁性材料，間隔環(huán)7的外徑小于或等于次級齒6的外徑。其它組成 和連接方式與具體實(shí)施方式
一或六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或六不同點(diǎn)在于間隔 環(huán)7為磁性材料，間隔環(huán)7的外徑小于次級齒6的外徑。其它組成和連接方 式與具體實(shí)施方式
一或六相同。
本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施 方式的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。電機(jī)的初級和次級為外初級內(nèi)次級 結(jié)構(gòu)或?yàn)橥獯渭墐?nèi)初級結(jié)構(gòu)。電機(jī)的初級和次級為動(dòng)初級結(jié)構(gòu)或?yàn)閯?dòng)次級結(jié) 構(gòu)。
權(quán)利要求
1、圓筒型磁通反向直線電機(jī)，它包括初級、次級和氣隙；次級包括次級齒(6)、間隔環(huán)(7)和軸筒(8)；次級齒(6)和間隔環(huán)(7)依次相間排列固定套在軸筒(8)上；其特征在于初級包括相電樞單元(1)和機(jī)殼(2)；相電樞單元(1)由相單元電樞鐵心(3)和相單元電樞繞組(4)組成；相單元電樞鐵心(3)為在內(nèi)圓周上均勻設(shè)置有2n個(gè)齒的圓環(huán)鐵心，其中n為自然數(shù)；相單元電樞繞組(4)為集中繞組，相單元電樞繞組(4)的每個(gè)線圈都對應(yīng)繞在相單元電樞鐵心(3)的每個(gè)齒上，相單元電樞鐵心(3)相鄰齒上的線圈繞向相反，同一個(gè)相單元電樞鐵心(3)的齒上所有線圈串聯(lián)為一個(gè)相單元電樞繞組(4)，同相的相單元電樞繞組(4)串聯(lián)或并聯(lián)為每相電樞繞組；各相電樞單元(1)沿軸向依次排列在機(jī)殼(2)內(nèi)，沿軸向相鄰兩個(gè)相電樞單元(1)之間的相單元電樞鐵心(3)中心距τt與沿軸向次級齒(6)的齒距τp之間滿足關(guān)系τt＝kτp±(1/m)τp，其中k、m均為自然數(shù)，當(dāng)電機(jī)為兩相電機(jī)時(shí)，取m＝4，其余情況m等于電機(jī)的相數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于它還包 括瓦片形永磁體(5)，并且相單元電樞鐵心(3)為一體式圓環(huán)鐵心，瓦片形永磁 體(5)的充磁方向?yàn)閺较虺浯?，相單元電樞鐵心(3)的每一個(gè)齒'的內(nèi)表面上沿軸 向依次粘有2i塊瓦片形永磁體(5)，其中i為自然數(shù)，則每一個(gè)相電樞單元(l) 中有2nx2i塊瓦片形永磁體(5)，沿軸向方向每相鄰兩塊瓦片形永磁體(5)的充 磁方向相反；沿圓周方向每相鄰的兩塊瓦片形永磁體(5)充磁方向相反；沿軸 向每相鄰兩塊瓦片形永磁體(5)的中心距^與沿軸向次級齒(6)的齒距Tp之間滿足關(guān)系2Tm=Tp。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于它還包 括平板形永磁體(51)，每個(gè)相單元電樞鐵心(3)沿軸向分成j段，其中j為自然 數(shù)，平板形永磁體(51)的充磁方向?yàn)檩S向充磁，每個(gè)相單元電樞鐵心(3) 中相鄰兩段電樞鐵心之間固定一塊平板形永磁體(51)，則每一個(gè)相電樞單元(l) 中有2nx(j-l)塊平板形永磁體(51)，沿軸向方向每相鄰兩塊平板形永磁體(51) 的充磁方向相反；沿圓周方向每相鄰的兩塊平板形永磁體(51)充磁方向相反； 平板形永磁體(51)的圓周方向?qū)挾刃∮诨虻扔陔姌旋X的寬度，平板形永磁體(51) 的徑向高度小于或等于電樞齒與鐵心軛徑向高度之和；沿軸向每相鄰兩塊平 板形永磁體(51)的中心距Tm與沿軸向次級齒(6)的齒距Tp之間滿足關(guān)系2Tm=Tp。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于它還包 括瓦片形永磁體(5)，瓦片形永磁體(5)的充磁方向?yàn)閺较虺浯牛鄦卧姌需F 心(3)的每一段齒的內(nèi)表面上粘有一塊瓦片形永磁體(5)，沿軸向方向每相鄰兩 塊瓦片形永磁體(5)的充磁方向相反；沿圓周方向每相鄰的兩塊瓦片形永磁體(5) 充磁方向相反；每個(gè)相單元電樞鐵心(3)每段齒的內(nèi)表面上的瓦片形永磁體(5) 與該齒側(cè)面的平板形永磁體(51 )形成串聯(lián)磁路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征 在于，次級齒(6)上沿軸向開有2n個(gè)扇形或半圓形的槽，所述槽與每兩個(gè)相鄰 的相單元電樞鐵心(3)的槽口相對應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于次級齒 (6)為高導(dǎo)磁材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于為 非磁性材料，間隔環(huán)(7)的外徑小于或等于次級齒(6)的外徑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的圓筒型磁通反向直線電機(jī)，其特征在于間 隔環(huán)(7)為磁性材料，間隔環(huán)(7)的外徑小于次級齒(6)的外徑。
全文摘要
圓筒型磁通反向直線電機(jī)。它涉及電機(jī)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有直線電機(jī)效率低、渦流損耗大、工藝復(fù)雜；以及影響控制精度和動(dòng)態(tài)特性的問題。本發(fā)明的相單元電樞鐵心為在內(nèi)圓周上均勻設(shè)置有2n個(gè)齒的圓環(huán)鐵心，其中n為自然數(shù)；相單元電樞繞組為集中繞組，其每個(gè)線圈都對應(yīng)繞在相單元電樞鐵心的每個(gè)齒上，相鄰齒上的線圈繞向相反，同一個(gè)相單元電樞鐵心的齒上所有線圈串聯(lián)為一個(gè)相單元電樞繞組，相單元電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)為每相電樞繞組；永磁體粘貼在相單元電樞鐵心的齒上；沿軸向相鄰兩個(gè)相電樞單元之間的相單元電樞鐵心中心距τ_t與沿軸向次級齒的齒距τ_p之間滿足關(guān)系τ_t＝kτ_p±(1/m)τ_p，k、m為自然數(shù)，m為相數(shù)，m≥3。它可作電動(dòng)機(jī)，也可作發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02K41/03GK101552535SQ20091007206
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者寇寶泉, 赫 張, 魯 張, 謝大綱 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)