磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，包括凸極結構的內定子環(huán)、外定子環(huán)，內、外定子環(huán)之間有動子環(huán)，內、外定子環(huán)均由初級鐵芯、電樞繞組和永磁體組成，初級鐵芯由多個結構相同的沿軸向布置的E字形鐵芯組成，在相鄰兩個E字形鐵芯中間固定嵌有永磁體，E字形鐵芯正中間的齒是容錯齒；所有永磁體均沿軸向勵磁，相鄰的兩個永磁體的勵磁方向相反，內定子環(huán)上各個永磁體沿軸向自左向右的極性與外定子環(huán)上各個永磁體沿軸向自左向右的極性相反；每個E字形鐵芯的每個槽中均嵌有圓餅狀的電樞繞組，電樞繞組串聯(lián)形成A相和B相；本發(fā)明空間利用率高，永磁電機力能指標高、體積小、重量輕。
【專利說明】磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機領域，具體涉及一種雙定子圓筒型直線電機結構。
【背景技術】
[0002]雙定子圓筒型直線電機比普通圓筒型直線電機產(chǎn)生的推力大。目前已有的雙定子圓筒型直線電機主要有兩種:一種為雙定子圓筒型直線感應電機，其初級的內外定子分別位于動子內外側，定子和動子均由鐵心構成，兩個定子上均繞有繞組，相比于永磁電機而言，感應電機功率密度較小。另一種是橫向磁通的雙定子圓筒型直線振蕩電機，其兩個定子鐵心環(huán)并排套于動子鐵心的外面，其雙定子結構采用的是并行式結構。
[0003]中國專利申請?zhí)枮?01210181050.5、名稱為“定位力互補式雙定子圓筒型直線電機”，將同心式的雙定子結構應用于圓筒型永磁直線電機中，將兩個定子環(huán)分別置于動子環(huán)內側和外側，內定子環(huán)上永磁體產(chǎn)生的磁路經(jīng)過動子環(huán)內部氣隙、動子環(huán)內側面齒、動子軛部，再從動子內側面齒穿出經(jīng)過動子環(huán)內部氣隙回到內定子，從而形成動子內部磁路；外定子環(huán)上永磁體產(chǎn)生的磁路經(jīng)過動子環(huán)外部氣隙、動子環(huán)外側面齒、動子軛部，再從動子外側面齒穿出經(jīng)過動子環(huán)外部氣隙回到外定子環(huán)，從而形成動子外部磁路；動子環(huán)內部和外部磁路呈并聯(lián)的形式，這種雙定子的電機結構將其中一個定子置于動子環(huán)中空的部分，充分利用了動子中空部分體積，有利于提高推力密度，然而由于動子環(huán)內部磁路和外部磁路呈并聯(lián)的形式，相互獨立，都是經(jīng)過動子環(huán)軛部形成磁回路，使得動子環(huán)軛部必不可少，而且要有足夠的體積空間給兩個磁路提供磁通路徑，所以，這種磁路并聯(lián)型的雙定子結構使得電機徑向空間利用率不高，徑向空間較大。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服已有的磁路呈并聯(lián)形式的雙定子圓筒型直線電機的缺點，提出一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，減小電機的徑向空間尺寸，提高電機徑向空間利用率。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:包括凸極結構的內定子環(huán)、外定子環(huán)，內、外定子環(huán)之間有動子環(huán)，內定子環(huán)由第一初級鐵芯、第一電樞繞組和第一永磁體組成，第一初級鐵芯由多個結構相同的沿軸向布置的第一 E字形鐵芯組成，在相鄰兩個第一 E字形鐵芯中間固定嵌有第一永磁體，第一 E字形鐵芯正中間的齒是第一容錯齒；外定子環(huán)由第二初級鐵芯、第二電樞繞組和第二永磁體組成，第二初級鐵芯由多個結構相同的沿軸向布置的第二 E字形鐵芯組成，在相鄰兩個第二 E字形鐵芯中間固定嵌第二永磁體，第二 E字形鐵芯正中間的齒是第二容錯齒；所有永磁體均沿軸向勵磁，相鄰的兩個永磁體的勵磁方向相反，各個第一永磁體沿軸向自左向右的極性與各個第二永磁體沿軸向自左向右的極性相反；每個第一 E字形鐵芯的每個槽中均嵌有圓餅狀的第一電樞繞組，每個第二 E字形鐵芯的每個槽中均嵌有圓餅狀的第二電樞繞組，第一、第二電樞繞組串聯(lián)形成A相和B相。
[0006]本發(fā)明采用上述方案后具有的有益效果是: 1、本發(fā)明將同心式的雙定子結構應用于圓筒型永磁直線電機，空間利用率高，永磁電機力能指標高、體積小、重量輕。直線電機驅動避免了旋轉電機驅動過程中傳動部件的磨損問題，延長了部件的使用壽命，適用于需要高可靠性的場合。
[0007]2、低速的往復運動，同時又能產(chǎn)生較大的輸出力，適合于低速、大力矩要求的場
口 ο
[0008]3、雙定子的結構使得動子中空部分空間得以充分利用，相比于單定子電機有利于提高功率密度。
[0009]4、動子內部和外部磁路成串聯(lián)的形式，省去了位于兩個定子中間的動子軛部，從而縮小了電機徑向的長度，達到減小體積的目的，有利于提高推力密度。
[0010]5、永磁體和繞組均置于定子上，動子無永磁體無繞組，結構簡單，可靠性強。
[0011]6、定子環(huán)上引入容錯齒，使得相與相之間的磁路相互獨立，當某相繞組發(fā)生故障時對其他相繞組影響甚小，提高了電機的可靠性和帶故障運行的能力，且相與相之間物理隔離，磁路解耦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機主視結構的半剖視圖；
圖1中:1.內定子環(huán)；2.外定子環(huán)；3.動子環(huán)；4-1.內定子環(huán)中永磁體；4-2.外定子環(huán)中永磁體；5-1.內定子槽中電樞繞組；5-2.外定子槽中電樞繞組；6.動子導磁環(huán)；7-1.內定子環(huán)上容錯齒；7-2.外定子環(huán)上容錯齒；8-1.內定子環(huán)上E字形鐵芯；8-2.外定子環(huán)上E字形鐵芯；9.初級鐵芯；
圖2是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機的空載磁場分布圖。
[0013]圖3是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機的兩相反電勢的波形圖；
圖4是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機的自感和互感圖；
圖5是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機的定位力的波形圖；
圖6是本發(fā)明所述磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機通入幅值為2A的正弦電流后所產(chǎn)生的推力波形圖。
【具體實施方式】
[0014]以一臺兩相的磁路串聯(lián)型雙定子永磁直線電機為例，參見圖1。本發(fā)明包括凸極結構的內定子環(huán)1、凸極結構的外定子環(huán)2和置于內、外定子環(huán)1、2之間的動子環(huán)3，內定子環(huán)I由初級鐵芯9-1、電樞繞組5-1和永磁體4-1組成，外定子環(huán)2由初級鐵芯9-2、電樞繞組5-2和永磁體4-2組成,動子環(huán)3由多個沿軸向分開獨立布置的導磁環(huán)6構成,導磁環(huán)6由軟磁材料如坡莫合金制作而成。
[0015]初級鐵芯9-1由多個結構相同的沿軸向布置的E字形鐵芯8-1組成，在相鄰兩個E字形鐵芯8-1中間固定嵌永磁體4-1，E字形鐵芯8-1正中間的齒是容錯齒7-1。構成初級鐵芯9-1的E字形鐵芯8-1的個數(shù)可根據(jù)電機相數(shù)、電機長度、性能要求等綜合條件而定。初級鐵芯9-2由多個結構相同的沿軸向布置的E字形鐵芯8-2組成，在相鄰兩個E字形鐵芯8-2中間固定嵌永磁體4-2，E字形鐵芯8-2正中間的齒是容錯齒7_2。
[0016]永磁體沿軸向勵磁，磁化方向為軸向方向，即沿動子運動的方向，圓筒中心軸的方向勵磁，相鄰的兩個永磁體的勵磁方向相反，軸向相鄰的兩個永磁體按照極性為N、S、S、N兩兩相對分布。其中內定子環(huán)I中的各個永磁體4-1的極性沿軸向自左向右依次為N、S、
S、N, N、S、S、N......，而外定子環(huán)2中各個永磁體4-2的極性沿軸向依次自左向右的極性與
永磁體4-1的極性相反，為S、N，N、S、S、N、N、S……。
[0017]內定子環(huán)I的每個E字形鐵芯8-1的每個槽中均嵌有圓餅狀的電樞繞組5-1，外定子環(huán)2的每個E字形鐵芯8-2的每個槽中均嵌有圓餅狀的電樞繞組5-2。如圖1中標注字母A的各個槽中的電樞繞組5-1、5-2串聯(lián)形成A相，標注字母B的各個槽中的電樞繞組
5-1、5-2串聯(lián)形成B相，A、B兩相繞組采用獨立的H橋控制，構成兩相電機。
[0018]初級鐵芯9-1和初級鐵芯9-2均由磁導率高而電導率低的坡莫合金制成，所有的導磁環(huán)6 —起采用環(huán)氧樹脂澆灌成一個整體動子環(huán)3。
[0019]參見圖2,圖2不出了本發(fā)明的空載磁場分布圖，由圖2中可以看出，動子環(huán)3內外側的磁場經(jīng)過中間動子鐵塊串聯(lián)起來，形成的有效磁場不經(jīng)過動子軛部，所以，動子軛部可省去，這樣有效的減小了電機軸向空間，縮小了電機尺寸，提高了推力密度。
[0020]參見圖3，圖3示出了本發(fā)明的兩相反電勢圖，由圖3可以看出，兩相反電勢成正弦
規(guī)律變化。
[0021]參見圖4，圖4示出了本發(fā)明的自感和互感，由圖4可以看出，相與相之間的互感相比于自感可忽略不計，說明本發(fā)明中容錯齒的引入能有效地減小了相與相之間的磁路耦
口 ο
[0022]參見圖5，圖5示出了本發(fā)明的定位力波形圖，從圖5可以看出，本發(fā)明的定位力幅
值較小。
[0023]參見圖6，圖6示出了通入幅值為2A的正弦電流后所產(chǎn)生的推力波形圖。從圖6可以看出，本發(fā)明產(chǎn)生的推力幅值較大，適合于低速大推力的應用場合。
【權利要求】
1.一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，包括凸極結構的內、外定子環(huán)(1、2)，內、外定子環(huán)(1、2)之間有動子環(huán)(3)，其特征是:內定子環(huán)(I)由第一初級鐵芯(9-1)、第一電樞繞組(5-1)和第一永磁體(4-1)組成，第一初級鐵芯(9-1)由多個結構相同的沿軸向布置的第一 E字形鐵芯(8-1)組成，在相鄰兩個第一 E字形鐵芯(8-1)中間固定嵌有第一永磁體(4-1)，第一 E字形鐵芯(8-1)正中間的齒是第一容錯齒(7-1);外定子環(huán)(2)由第二初級鐵芯(9-2)、第二電樞繞組(5-2)和第二永磁體(4-2)組成，第二初級鐵芯(9-2)由多個結構相同的沿軸向布置的第二 E字形鐵芯(8-2)組成，在相鄰兩個第二 E字形鐵芯(8-2)中間固定嵌第二永磁體(4-2)，第二 E字形鐵芯(8-2)正中間的齒是第二容錯齒(7-2);所有永磁體均沿軸向勵磁，相鄰的兩個永磁體的勵磁方向相反，各個第一永磁體(4-1)沿軸向自左向右的極性與各個第二永磁體(4-2)沿軸向自左向右的極性相反；每個第一 E字形鐵芯(8-1)的每個槽中均嵌有圓餅狀的第一電樞繞組(5-1)，每個第二 E字形鐵芯(8-2)的每個槽中均嵌有圓餅狀的第二電樞繞組(5-2)，第一、第二電樞繞組(5-1、5-2)串聯(lián)形成A相和B相。
2.根據(jù)權利要求1所述一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，其特征是:動子環(huán)(3)由多個沿軸向分開獨立布置的導磁環(huán)(6)構成。
3.根據(jù)權利要求2所述一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，其特征是:所有的導磁環(huán)96)采用環(huán)氧樹脂澆灌成動子環(huán)(3)。
4.根據(jù)權利要求1所述一種磁路串聯(lián)型雙定子圓筒型直線電機，其特征是:第一、第二初級鐵芯(9-1、9-2)均由坡莫合金制成。
【文檔編號】H02K16/04GK103490574SQ201310447789
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】康梅, 吉敬華, 趙文祥, 嚴淑君 申請人:江蘇大學