專利名稱：直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]圓筒型直線電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為線性往復(fù)運(yùn)動的動能的裝置。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種圓筒型直線電機(jī)的實(shí)例。該圓筒型直線電機(jī)包括:由多個開口向內(nèi)的C形薄片層疊設(shè)置形成的外定子I’、位于外定子I’內(nèi)部的周向纏繞的線圈2’、動子、非導(dǎo)磁材料制成的內(nèi)定子支撐架6’和支撐在內(nèi)定子支撐架6’外周的內(nèi)定子5’。動子包括圓筒形的動子支架8，和固定于圓筒形的動子支架8，上沿徑向均勻分布的六塊磁鋼4’。[0003]當(dāng)電流在線圈2’內(nèi)流動時，流過線圈2’的電流形成圍繞著線圈2’的磁通，磁通沿著外定子I’和內(nèi)定子5’形成一個閉合環(huán)路。流過線圈2’的電流產(chǎn)生的磁通與磁鋼4’ 相互作用，從而使動子沿軸線作直線運(yùn)動。改變流過線圈2’的電流方向時，在外定子I’和內(nèi)定子5’中形成的磁通方向改變，于是，動子朝著相反的方向運(yùn)動。當(dāng)供給的電流不斷改變方向時，動子就在外定子和內(nèi)定子之間作線性往復(fù)運(yùn)動。[0004]以上結(jié)構(gòu)的圓筒型直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡單及在小功率輸出條件下效率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在著輸出力上升空間有限、隨輸入電流的增加電機(jī)效率下降明顯等缺點(diǎn)。其中造成效率下降的原因是隨輸入電流的增加圓筒型直線電機(jī)的端部漏磁增加、鐵損增大。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種直線電機(jī)，在保證結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡單的情況下，可以降低端部漏磁、提高直線電機(jī)效率。[0006]本實(shí)用新型提供了一種直線電機(jī)，包括外定子、內(nèi)定子和動子，動子設(shè)置于外定子和內(nèi)定子之間，動子包括動子支架和固定于動子支架上的磁鋼，動子還包括:第一磁阻鐵芯和第二磁阻鐵芯，沿動子運(yùn)動方向分別設(shè)置在動子支架上磁鋼的兩端。[0007]進(jìn)一步地，第一磁阻鐵芯和第二磁阻鐵芯相對于磁鋼對稱分布。[0008]進(jìn)一步地，第一磁阻鐵芯和第二磁阻鐵芯各自沿動子運(yùn)動方向上的長度是磁鋼沿動子運(yùn)動方向上的長度的1/4至1/2。[0009]進(jìn)一步地，第一磁阻鐵芯和第二磁阻鐵芯各自與磁鋼沿動子運(yùn)動方向上的距離為磁鋼沿動子運(yùn)動方向上長度的1/4至3/4。[0010]進(jìn)一步地，內(nèi)定子沿動子運(yùn)動方向上的端面與內(nèi)定子正對動子的端面之間采用第一曲面過渡連接。[0011]進(jìn)一步地，外定子沿動子運(yùn)動方向上的端面與外定子正對動子的端面之間采用第二曲面過渡連接。[0012]進(jìn)一步地，磁鋼沿動子運(yùn)動方向運(yùn)動到外定子的中間位置時，第一曲面在內(nèi)定子正對動子的端面的起始線位于第一磁阻鐵芯或第二磁阻鐵芯沿 動子運(yùn)動方向上從靠近磁鋼一側(cè)向遠(yuǎn)離磁鋼一側(cè)的1/3至2/3位置。進(jìn)一步地，磁鋼沿動子運(yùn)動方向運(yùn)動到外定子的中間位置時，第一曲面在內(nèi)定子正對動子的端面的起始線位于第一磁阻鐵芯或第二磁阻鐵芯沿動子運(yùn)動方向上從靠近磁鋼一側(cè)向遠(yuǎn)離磁鋼一側(cè)的1/2位置。進(jìn)一步地，磁鋼沿動子運(yùn)動方向運(yùn)動到外定子的中間位置時，第二曲面在外定子正對動子的端面的起始線位于第一磁阻鐵芯或第二磁阻鐵芯的靠近磁鋼一側(cè)的邊緣位置。根據(jù)本實(shí)用新型的直線電機(jī)，通過在動子的磁鋼兩側(cè)各增加一塊磁阻鐵芯，使動子沿動子運(yùn)動方向各位置的磁阻由原來的等磁阻調(diào)整為磁鋼所在部位磁阻大而磁阻鐵芯所在部位的磁阻小，減少了直線電機(jī)在運(yùn)動過程中的端部漏磁，提高了直線電機(jī)效率。利用磁阻最小原理輸出磁阻力，增加了磁阻力輸出，提高了直線電機(jī)效率。

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1是現(xiàn)有技術(shù)的圓筒型直線電機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的圓筒型直線電機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的圓筒型直線電機(jī)動子立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。如圖2至圖4所示，本實(shí)施例以圓筒型直線電機(jī)為例對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。圓筒型直線電機(jī)包括外定子11、位于外定子11內(nèi)部的周向纏繞的線圈12、內(nèi)定子32、非導(dǎo)磁材料制成的支撐內(nèi)定子32的內(nèi)定子支撐架31和設(shè)置于外定子11和內(nèi)定子32之間的動子20。如圖4所示，動子20包括圓筒形的動子支架21和固定于動子支架21上沿周向均勻分布的磁鋼22，還包括沿圓筒型直線電機(jī)的動子運(yùn)動方向(在本實(shí)施例中即軸線方向)分別設(shè)置在動子支架21上每塊磁鋼22兩側(cè)的沿周向均勻分布的第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24。外定子11由多個開口向內(nèi)的C形薄片層疊設(shè)置形成圍繞圓筒型直線電機(jī)的軸線延伸的環(huán)形。本實(shí)施例中內(nèi)定子32由多個硅鋼片疊壓而成并通過兩端的端板(未圖示)將內(nèi)定子32固定壓緊在內(nèi)定子支撐架31上形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例在每塊磁鋼兩側(cè)分別加入磁阻鐵芯，由于磁阻鐵芯的加入，動子沿動子運(yùn)動方向各位置的徑向磁阻由原來的等磁阻變?yōu)榇配撍诓课淮抛璐蠖抛梃F芯所在部位磁阻小的情況。這是因?yàn)榇配摰拇艑?dǎo)率與空氣即氣隙的磁導(dǎo)率近似，動子有磁鋼的位置處和純空氣組成的氣隙處磁阻大致相同；而鐵芯磁阻近似為零，所以有磁阻鐵芯處的磁阻就只是上下兩層氣隙磁阻的和，所以磁阻減小。由于本實(shí)施例中磁阻鐵芯所在部位磁阻最小，根據(jù)磁阻最小原理，磁通總要沿磁阻最小的路徑閉合，磁通在外定子
11、磁鋼22、內(nèi)定子32、第一磁阻鐵芯23之間或在外定子11、磁鋼22、第二磁阻鐵芯24和內(nèi)定子32之間形成閉合磁路，因而在很大程度上減少了端部漏磁。以上的具有雙磁阻鐵芯結(jié)構(gòu)的圓筒型直線電機(jī)，利用動子的磁鋼兩端的磁阻鐵芯減少端部漏磁，提高了電機(jī)效率。[0024]優(yōu)選地，第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24相對于磁鋼22對稱分布。磁阻鐵芯對稱分布的設(shè)計(jì)可以更好地配合正弦電流實(shí)現(xiàn)動子在一個運(yùn)動周期內(nèi)進(jìn)行一次增磁和一次去磁，這樣能實(shí)現(xiàn)具有磁阻結(jié)構(gòu)的圓筒型直線電機(jī)輸出電磁力和磁阻力的同相位變化要求。同時通過增磁與去磁以及磁阻最小原理可以實(shí)現(xiàn)磁阻力和電磁力的同相位疊加。增磁與去磁是保證一個磁阻鐵芯有磁力線經(jīng)過(此時產(chǎn)生磁阻力)，另一個磁阻鐵芯無磁力線經(jīng)過(此時磁阻力幾乎為零)，且在運(yùn)動過程中兩個磁阻鐵芯的增磁與去磁是交替的，即兩個磁阻鐵芯交替提供磁阻力，且磁阻力的方向始終與電磁力的方向一致，從而大幅提高了圓筒型直線電機(jī)輸出的軸向力，甚至在相同電流的情況下可以增大電機(jī)出力將近I倍。[0025]為實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)性能的最優(yōu)化，第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24沿直線電機(jī)的動子運(yùn)動方向的長度以及它們相對于磁鋼22的距離十分重要，因?yàn)榇配摰酱抛梃F芯的距離可以調(diào)整磁阻力的大小和磁阻力曲線的光滑程度，磁阻鐵芯長度決定磁阻力曲線的寬度和反電勢的大小和波形，而且和定子的具體結(jié)構(gòu)相關(guān)。在確定定子結(jié)構(gòu)后可以通過仿真不斷的調(diào)整磁阻鐵芯的長度和它們與磁鋼之間的距離。在本實(shí)施例中優(yōu)選地，第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24各自沿動子運(yùn)動方向的長度是磁鋼22沿動子運(yùn)動方向的長度的 1/4至1/2，更優(yōu)選地，第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24各自沿動子運(yùn)動方向的長度是磁鋼22沿動子運(yùn)動方向的長度的1/3。而第一磁阻鐵芯23和第二磁阻鐵芯24各自與磁鋼 22沿動子運(yùn)動方向的距離為磁阻鐵芯長度的1/4至3/4時最佳。[0026]如圖3所示，內(nèi)定子32沿動子運(yùn)動方向的端面與內(nèi)定子32的正對動子20的端面之間采用第一曲面過渡連接。例如，第一曲面的縱斷面可以是圓弧或拋物線等。采用第一曲面進(jìn)行過渡的目的是，保證磁阻的均勻變化，防止因磁阻力畸變導(dǎo)致的尖峰諧波含量過高所引起的輸出磁阻力突然增大或減小。本實(shí)施例中優(yōu)選地，磁鋼22沿動子運(yùn)動方向運(yùn)動至外定子11的中間位置時，第一曲面在內(nèi)定子32正對動子的端面的起始線(即圖3中K點(diǎn)所代表的交線)位于相應(yīng)的第一磁阻鐵芯23或第二磁阻鐵芯24的沿動子運(yùn)動方向從靠近磁鋼22 —側(cè)向遠(yuǎn)離磁鋼22 —側(cè)的1/3至2/3之間的位置，更優(yōu)選地，處于1/2左右的位置。[0027]如圖3所示，外定子11的沿動子運(yùn)動方向的端面與外定子11的正對動子20的端面之間采用第二曲面過渡連接。例如，第二曲面的縱斷面可以是圓弧或拋物線等。采用第二曲面進(jìn)行過渡的目的是，使外定子端部、磁阻鐵芯、內(nèi)定子端部構(gòu)成的磁阻由大到小緩慢變化，以保證磁阻的均勻變化，防止磁阻力畸變而產(chǎn)生尖峰。如圖3所示，磁鋼22沿動子運(yùn)動方向運(yùn)動至外定子11的中間位置時，第二曲面在外定子11正對動子20的端面的起始線 (即圖3中J點(diǎn)所示意的交線)優(yōu)選地處于相應(yīng)的第一磁阻鐵芯23或第二磁阻鐵芯24的靠近磁鋼22 —側(cè)的起點(diǎn)位置。[0028]從以上的描述中可以看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:[0029]通過在動子的磁鋼兩側(cè)各增加一塊磁阻鐵芯，使動子沿動子運(yùn)動方向各位置的磁阻由原來的等磁阻調(diào)整為磁鋼所在部位磁阻大而磁阻鐵芯所在部位的磁阻小，減少了直線電機(jī)在運(yùn)動過程中的端部漏磁，提高了直線電機(jī)效率。利用磁阻最小原理輸出磁阻力，增加了磁阻力輸出。[0030]通過磁阻鐵 芯的對稱分布，利用增磁與去磁作用實(shí)現(xiàn)磁阻力和電磁力的相位同步疊加，保證具有磁阻結(jié)構(gòu)的直線電機(jī)獲得較大的輸出力。通過合理的調(diào)整磁阻鐵芯的軸向長度和相對磁鋼的位置也即調(diào)整氣隙的變化情況，實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)的效率和輸出力的綜合最優(yōu)化。通過在內(nèi)定子上設(shè)置第一曲面和在外定子上設(shè)置第二曲面調(diào)整動子運(yùn)動方向上各位置磁阻的變化情況，從而使動子在運(yùn)動過程中磁阻盡量均勻變化。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改 、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直線電機(jī)，包括外定子(11)、內(nèi)定子(32)和動子(20)，所述動子(20)設(shè)置于所述外定子(11)和所述內(nèi)定子(32 )之間，所述動子(20 )包括動子支架(21)和固定于所述動子支架(21)上的磁鋼(22)，其特征在于，所述動子(20)還包括: 第一磁阻鐵芯(23)和第二磁阻鐵芯(24)，沿所述動子(20)運(yùn)動方向分別設(shè)置在所述動子支架(21)上所述磁鋼(22)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述第一磁阻鐵芯(23)和第二磁阻鐵芯(24)相對于所述磁鋼(22)對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述第一磁阻鐵芯(23)和第二磁阻鐵芯(24)各自沿所述動子(20)運(yùn)動方向上的長度是所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向上的長度的1/4至1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述第一磁阻鐵芯(23)和第二磁阻鐵芯(24)各自與所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向上的距離為所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向上長度的1/4至3/4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)定子(32)沿所述動子(20)運(yùn)動方向上的端面與所述內(nèi)定子(32)正對所述動子(20)的端面之間采用第一曲面過渡連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述外定子(11)沿所述動子(20)運(yùn)動方向上的端面與所述外定子(11)正對所述動子(20)的端面之間采用第二曲面過渡連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向運(yùn)動到所述外定子(11)的中間位置時，所述第一曲面在所述內(nèi)定子(32)正對所述動子(20)的端面的起始線位于所述第一磁阻鐵芯(23)或第二磁阻鐵芯(24)沿動子(20)運(yùn)動方向上從靠近所述磁鋼(22) —側(cè)向遠(yuǎn)離所述磁鋼(22) —側(cè)的1/3至2/3位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向運(yùn)動到所述外定子(11)的中間位置時，所述第一曲面在所述內(nèi)定子(32)正對所述動子(20)的端面的起始線位于所述第一磁阻鐵芯(23)或第二磁阻鐵芯(24)沿動子運(yùn)動方向上從靠近所述磁鋼(22) —側(cè)向遠(yuǎn)離所述磁鋼(22) —側(cè)的1/2位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線電機(jī)，其特征在于，所述磁鋼(22)沿所述動子(20)運(yùn)動方向運(yùn)動到所述外定子(11)的中間位置時，所述第二曲面在所述外定子(11)正對所述動子(20)的端面的起始線位于所述第一磁阻鐵芯(23)或第二磁阻鐵芯(24)的靠近所述磁鋼(22)—側(cè)的邊緣位置。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種直線電機(jī)，包括外定子(11)、內(nèi)定子(32)和動子(20)，動子(20)設(shè)置于外定子(11)和內(nèi)定子(32)之間，動子(20)包括動子支架(21)和固定于動子支架(21)上的磁鋼(22)，動子(20)還包括第一磁阻鐵芯(23)和第二磁阻鐵芯(24)，沿動子(20)運(yùn)動方向分別設(shè)置在動子支架(21)上磁鋼(22)的兩端。根據(jù)本實(shí)用新型的直線電機(jī)，通過在動子的磁鋼兩側(cè)各增加一塊磁阻鐵芯，使動子沿動子運(yùn)動方向各位置的磁阻由原來的等磁阻調(diào)整為磁鋼所在部位磁阻大而磁阻鐵芯所在部位的磁阻小，減少了直線電機(jī)在運(yùn)動過程中的端部漏磁，提高了直線電機(jī)效率。
文檔編號H02K33/18GK203151352SQ20132017344
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者譚震, 鐘成堡, 黃俠昌 申請人:珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司