[发明专利]圆筒型磁通反向直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及到电机技术，具体涉及到一种圆筒型磁通反向直线电机。

背景技术

现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构如图10所示。当电枢铁心采用硅钢片叠成时，由于叠片方向为轴向，永磁体以及绕组通电产生的电枢磁场方向有一部分会与叠片方向相同，在铁心中形成较大的涡流，产生较大的涡流损耗，并且铁心叠片工艺复杂，加工成本高；如果采用实心铁心，虽然工艺简单、成本低，但铁心会产生更大的涡流损耗，大大降低电机的效率。同时，由于相与相之间都存在磁耦合，这一方面会因互感的存在影响电流的控制精度和电机的动态特性；另一方面也会因每一相绕组通电产生的磁通所经过的磁路较长而使定子铁耗较大，从而限制了电机效率的进一步提高。

发明内容

本发明为了解决现有直线同步电机效率低、涡流损耗大，叠片铁心工艺复杂，加工成本高；实心铁心存在更大的涡流损耗；以及存在影响电流的控制精度和电机的动态特性的互感问题，而提出了一种圆筒型磁通反向直线电机。

本发明圆筒型磁通反向直线电机包括初级、次级和气隙；次级包括次级齿、间隔环和轴筒；次级齿和间隔环依次相间排列固定套在轴筒上；初级包括相电枢单元和机壳；相电枢单元由相单元电枢铁心和相单元电枢绕组组成；相单元电枢铁心为在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然数；相单元电枢绕组为集中绕组，相单元电枢绕组的每个线圈都对应绕在相单元电枢铁心的每个齿上，相单元电枢铁心相邻齿上的线圈绕向相反，同一个相单元电枢铁心的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组，同相的相单元电枢绕组串联或并联为每相电枢绕组；各相电枢单元沿轴向依次排列在机壳内，沿轴向相邻两个相电枢单元之间的相单元电枢铁心中心距τ_t与沿轴向次级齿的齿距τ_p之间满足关系τ_t＝kτ_p±(1/m)τ_p，其中k、m均为自然数，当电机为两相电机时，取m＝4，其余情况m等于电机的相数；它还包括瓦片形永磁体，并且相单元电枢铁心为一体式圆环铁心，瓦片形永磁体的充磁方向为径向充磁，相单元电枢铁心的每一个齿的内表面上沿轴向依次粘有2i块瓦片形永磁体，其中i为自然数，则每一个相电枢单元中有2n×2i块瓦片形永磁体，沿轴向方向每相邻两块瓦片形永磁体的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块瓦片形永磁体充磁方向相反；沿轴向每相邻两块瓦片形永磁体的中心距τ_m与沿轴向次级齿的齿距τ_p之间满足关系2τ_m＝τ_p。

本发明圆筒型磁通反向直线电机包括初级、次级和气隙；次级包括次级齿、间隔环和轴筒；次级齿和间隔环依次相间排列固定套在轴筒上；初级包括相电枢单元和机壳；相电枢单元由相单元电枢铁心和相单元电枢绕组组成；相单元电枢铁心为在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然数；相单元电枢绕组为集中绕组，相单元电枢绕组的每个线圈都对应绕在相单元电枢铁心的每个齿上，相单元电枢铁心相邻齿上的线圈绕向相反，同一个相单元电枢铁心的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组，同相的相单元电枢绕组串联或并联为每相电枢绕组；各相电枢单元沿轴向依次排列在机壳内，沿轴向相邻两个相电枢单元之间的相单元电枢铁心中心距τ_t与沿轴向次级齿的齿距τ_p之间满足关系τ_t＝kτ_p±(1/m)τ_p，其中k、m均为自然数，当电机为两相电机时，取m＝4，其余情况m等于电机的相数；它还包括平板形永磁体，每个相单元电枢铁心沿轴向分成j段，其中j为自然数，j≥2；平板形永磁体的充磁方向为轴向充磁，每个相单元电枢铁心中相邻两段电枢铁心之间固定一块平板形永磁体，则每一个相电枢单元中有2n×(j-1)块平板形永磁体，沿轴向方向每相邻两块平板形永磁体的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块平板形永磁体充磁方向相反；平板形永磁体的圆周方向宽度小于或等于电枢齿的宽度，平板形永磁体的径向高度小于或等于电枢齿与铁心轭径向高度之和；沿轴向每相邻两块平板形永磁体的中心距τ_m与沿轴向次级齿的齿距τ_p之间满足关系2τ_m＝τ_p。