圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱良好的永磁直線振蕩電機，屬于永磁電機領域。
【背景技術】
[0002]直線電機可看成是旋轉(zhuǎn)電機沿著徑向剖開，并展開成定子和動子而衍生出的一種電機。在需要直線運動或者直線往復運動的場合，傳統(tǒng)的方式是旋轉(zhuǎn)電機通過曲軸連桿結構，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，這種系統(tǒng)具有結構復雜，加速度不高，動態(tài)響應慢等缺點。采用直線電機，可以直接驅(qū)動負載做直線運動，無需中間機構，使得系統(tǒng)具有高動態(tài)性、高加速度，高精度等優(yōu)點。
[0003]在活塞式壓縮機系統(tǒng)中，電機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿、十字頭、活塞桿，帶動活塞在氣缸中作往復運動。在這種系統(tǒng)中，很多能量消耗在曲軸連桿和活塞與氣缸中間的摩擦中，結構復雜，噪聲大，效率低。一體化的直線振蕩壓縮機結構，其活塞是由直線振蕩電機直接驅(qū)動，省去了將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的中間機構，具有加工難度小、動態(tài)特性好，體積小和能效高等優(yōu)點。因此，直線振蕩電機的具有較大的應用前景。
[0004]傳統(tǒng)的動磁式直線振蕩電機，永磁體安裝在直線電機的動子上，為了防止永磁體因為高頻振蕩或者受到巨大沖擊而脫落，需要在動子上安裝不銹鋼或者玻璃纖維等不導磁材料制成的固定裝置，導致動子質(zhì)量增加，動子運動加速度受限制，且動磁式結構還會在鐵軛中形成很大渦流。這些缺點導致發(fā)熱大，散熱困難，可能造成永磁體不可逆退磁，從而影響限制電機出力，減小功率密度等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)直線振蕩電機在動子上安裝不銹鋼或者玻璃纖維等不導磁材料制成的固定裝置，導致散熱困難、永磁體發(fā)生不可逆退磁，減小功率密度低的問題，提供了一種圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機。
[0006]本發(fā)明所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，它包括定子和動子，定子位于動子的外部，且定子和動子之間存在徑向氣隙；
[0007]動子包括動子鐵心和主軸，動子鐵心設置在主軸的外圓表面，動子鐵心的外圓表面設置有兩個平行的圓環(huán)形凹槽，使得動子鐵心的軸截面為E型；
[0008]定子包括兩個定子鐵心、永磁體環(huán)和定子繞組；兩個圓環(huán)形的定子鐵心之間夾持永磁體環(huán)，定子鐵心的軸截面為“凹”字形，“凹”字形的開口面向動子，電樞繞組嵌在所述“凹”字形的開口內(nèi)，兩個定子鐵心“凹”字形的開口內(nèi)定子繞組反向串聯(lián)。
[0009]永磁體環(huán)的軸截面為矩形，永磁體環(huán)沿軸向平行充磁；
[0010]永磁體環(huán)的徑向厚度與定子鐵心的徑向厚度相等。
[0011]定子鐵心和動子鐵心由硅鋼片疊加制成，或由實心鋼制成。
[0012]定子鐵心“凹”字形的開口為半開口或全開口。
[0013]定子鐵心和動子鐵心由非晶態(tài)鐵磁復合材料或SMC軟磁復合材料制成。
[0014]定子鐵心具有“凹”字形的開口，定子鐵心的定子齒是面向動子的；動子鐵心為面向定子的E型結構，其三個動子齒也是面向定子的。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明電機結構簡單可靠。本發(fā)明提出的圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，永磁體安裝在定子上，動子上既無永磁體又無繞組，定子鐵心和動子鐵心均可由硅鋼片疊制，具有加工裝配容易、結構簡單可靠、成本低，功率密度高等優(yōu)點，適用于高頻振蕩等應用場合。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機的結構示意圖。
[0017]圖2是h時刻圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機的主磁通，電樞繞組不通電。
[0018]圖3是^時刻圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機的主磁通，電樞繞組不通電。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，它包括定子和動子，定子位于動子的外部，且定子和動子之間存在徑向氣隙；
[0020]動子包括動子鐵心4和主軸5，動子鐵心4設置在主軸5的外圓表面，動子鐵心4的外圓表面設置有兩個平行的圓環(huán)形凹槽，使得動子鐵心4的軸截面為E型；
[0021]定子包括兩個定子鐵心1、永磁體環(huán)2和定子繞組3 ;兩個圓環(huán)形的定子鐵心I之間夾持永磁體環(huán)2，定子鐵心I的軸截面為“凹”字形，“凹”字形的開口面向動子，電樞繞組3嵌在所述“凹”字形的開口內(nèi)，兩個定子鐵心I “凹”字形的開口內(nèi)定子繞組3反向串聯(lián)。
[0022]永磁體環(huán)2的軸截面為矩形，永磁體環(huán)2沿軸向平行充磁；
[0023]永磁體環(huán)2的徑向厚度與定子鐵心I的徑向厚度相等。
[0024]定子鐵心I和動子鐵心4由硅鋼片疊加制成，或由實心鋼制成。
[0025]定子鐵心I “凹”字形的開口為半開口或全開口。
[0026]定子鐵心I和動子鐵心4由非晶態(tài)鐵磁復合材料或SMC軟磁復合材料制成。
[0027]定子鐵心I具有“凹”字形的開口，定子鐵心I的定子齒是面向動子的；動子鐵心4為面向定子的E型結構，其三個動子齒也是面向定子的。
[0028]工作原理:該圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機通過定子與動子之間的相對直線運動，在電樞繞組3中產(chǎn)生變化的磁場，從而感應出變化的電勢，以實現(xiàn)交流運行。當在圖2所示的h時刻，動子鐵心4的右邊兩個齒與右邊的定子鐵心I的齒對齊，此時左邊的環(huán)形線圈不工作，只有右邊環(huán)形線圈工作，交鏈的磁通達到最大，假定此時為磁通方向為正。當在圖3所示的h時刻，動子鐵心4的左齒與左邊的定子鐵心I的左齒對齊，此時只有左邊環(huán)形線圈工作，右邊環(huán)形線圈不工作，此時繞組交鏈的磁通也達到最大。由于二個環(huán)形線圈反向串聯(lián)，所以此時與電樞繞組3交鏈的磁通方向與h時刻相反，即磁通方向為負。隨著動子的直線往復運動，電樞繞組3交鏈的磁通的幅值和方向會隨之改變。因此任何時刻均可以獲得永磁體2產(chǎn)生的感應電勢，避免了永磁體無效工作區(qū)，提高了永磁體的利用率。
[0029]電樞繞組3通入合適的電流，即可實現(xiàn)直線往復運動。通過改變電樞繞組3供電電流的頻率和幅值，就可以控制動子的運動速度和推力。
[0030]該圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，永磁體2安裝在定子上，定子鐵心I和動子鐵心4均可由硅鋼片疊制而成，可以有效的降低加工制造成本，結構簡單可靠，適用于高頻率的振湯運動。
[0031]本實施方式電機可做發(fā)電機使用，即當自由活塞式原動機驅(qū)動動子做往復運動時，電樞繞組輸出交流電壓，經(jīng)整流，升壓，逆變等電路，給負載供電。
[0032]本實施方式電機也可做直線電動機使用。
【主權項】
1.圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，其特征在于，它包括定子和動子，定子位于動子的外部，且定子和動子之間存在徑向氣隙； 動子包括動子鐵心(4)和主軸(5)，動子鐵心(4)設置在主軸(5)的外圓表面，動子鐵心(4)的外圓表面設置有兩個平行的圓環(huán)形凹槽，使得動子鐵心(4)的軸截面為E型； 定子包括兩個定子鐵心(I)、永磁體環(huán)(2)和定子繞組(3);兩個圓環(huán)形的定子鐵心(I)之間夾持永磁體環(huán)(2)，定子鐵心(I)的軸截面為“凹”字形，“凹”字形的開口面向動子，電樞繞組3嵌在所述“凹”字形的開口內(nèi)，兩個定子鐵心(I) “凹”字形的開口內(nèi)定子繞組⑶反向串聯(lián)。 永磁體環(huán)⑵的軸截面為矩形，永磁體環(huán)⑵沿軸向平行充磁； 永磁體環(huán)(2)的徑向厚度與定子鐵心(I)的徑向厚度相等。
2.根據(jù)權利要求1所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，其特征在于，定子鐵心(I)和動子鐵心⑷由硅鋼片疊加制成，或由實心鋼制成。
3.根據(jù)權利要求1所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，其特征在于，定子鐵心(I)“凹”字形的開口為半開口或全開口。
4.根據(jù)權利要求1所述圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，其特征在于，定子鐵心(I)和動子鐵心(4)由非晶態(tài)鐵磁復合材料或SMC軟磁復合材料制成。
【專利摘要】圓筒型開關磁鏈永磁直線振蕩電機，屬于電機領域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)直線振蕩電機在動子上安裝不銹鋼或者玻璃纖維等不導磁材料制成的固定裝置，導致散熱困難、永磁體發(fā)生不可逆退磁，減小功率密度低的問題。本發(fā)明包括定子和動子，定子位于動子的外部，且定子和動子之間存在徑向氣隙；動子包括動子鐵心和主軸，動子鐵心設置在主軸的外圓表面，動子鐵心外圓表面設置有兩個平行的圓環(huán)形凹槽，使得動子鐵心的軸截面為E型；定子包括兩個定子鐵心、永磁體環(huán)和定子繞組；兩個圓環(huán)形的定子鐵心之間夾持永磁體環(huán)，定子鐵心的軸截面為“凹”字形，開口面向動子，電樞繞組嵌在所述“凹”字形的開口內(nèi)，兩個定子鐵心“凹”字形的開口內(nèi)定子繞組反向串聯(lián)。
【IPC分類】H02K3-28, H02K1-17, H02K1-22, H02K1-16, H02K33-18
【公開號】CN104811008
【申請?zhí)枴緾N201510275461
【發(fā)明人】鄭萍, 朱少洪, 王偉男, 張書寬, 周承豫
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月26日