[发明专利]曲折环形绕组结构圆筒型横向磁通直线电机

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永磁直线同步电机。

背景技术

现有的纵向磁通圆筒型永磁直线同步电机的结构如图18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；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横向磁通直线电机存在的各相绕组之间存在互感效应以及各相绕组所产生的磁场磁路长的缺陷，设计出了一种曲折环形绕组结构圆筒型横向磁通直线电机。

本发明所述的曲折环形绕组结构圆筒型横向磁通直线电机由初级、次级和气隙构成，初级包括多个圆环形铁心单元和绕组，所述绕组由多个线圈组成，其特征在于，在所述圆环形铁心单元的气隙侧沿径向开有2n个凹槽，n为正整数，所述2n个凹槽沿圆周方向均匀分布，多个圆环形铁心单元沿轴向均匀排布在圆筒形机壳的内部，并且每相邻两个圆环形铁心单元之间留有间隙，形成嵌放线圈的槽，每个圆环形铁心单元上缠绕有一个线圈，该线圈沿圆周均匀分成2n个有效段，每相邻两个有效段之间为跨槽段，每个跨槽段嵌入到该铁心的一个凹槽内，相邻的两个有效段分别位于该圆环形铁心单元的两侧。

本发明还提供另一种曲折环形绕组结构圆筒型横向磁通直线电机，该直线电机由初级、次级和气隙构成，初级包括铁心和绕组，所述绕组由多个线圈组成，所述多个线圈沿轴向均匀分布固定粘贴在圆筒形铁心的内表面，其特征在于，所述铁心为圆筒形，每个环形曲折线圈由2n个有效段和2n个跨槽段构成，其中，每个有效段的导线轴线为圆弧形，并且所述圆弧形的圆心位于电机轴线上，所述圆弧所在平面与电机轴向垂直，任意相邻的两个有效段均不在同一个平面内，而相间的两个有效段位于同一个平面内，并且每个有效段中与其相邻有效段临近的侧面与该有效段相邻的两个有效段中临近的侧面位于同一个平面内，每两个有效段之间的线圈为跨槽段。

本发明的直线电机，主要是对现有圆筒型横向磁通直线电机的绕组中的线圈结构进行了改进，即：采用曲折线圈结构，进而获得特殊的横向磁通电磁结构，消除了相间的磁耦合，并缩短了绕组励磁磁通的磁路；由于铁心可以采用硅钢片叠成，磁通方向与硅钢片叠片方向垂直，因此本发明可以减小电机的涡流损耗，提高电机的效率，电流控制容易，系统的可靠性高，结构简单，易实现模块化。该电机既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是具体实施方式一所述的外初级结构的铁心结构示意图，图2是图1所示的铁心缠绕线圈2之后的结构示意图，图3是具体实施方式一所述的外初级结构的直线电机的轴向剖面图。图4是具体实施方式一所述的内初级结构的铁心结构示意图，图5是图4所示的铁心缠绕线圈2之后的结构示意图。图6是具体实施方式二所述的线圈2的平面示意图，图7是图6的侧视图，图8是图6所示线圈的立体结构示意图，图9是两个图6所示的线圈叠加后的位置关系示意图，其中图中标号A、B分别表示两个线圈。图10是具体实施方式三所述的永磁体阵列的展开示意图。图11是具体实施方式四所述的永磁体阵列的展开示意图。图12是具体实施方式五所述的永磁体阵列的展开示意图。图13是具体实施方式六所述的永磁体阵列的展开示意图。图14是具体实施方式七所述的永磁体阵列的展开示意图。图15是具体实施方式八所述的永磁体阵列的展开示意图。图16是具体实施方式九所述的永磁体阵列的展开示意图。图17是具体实施方式十所述的导磁轭阵列的展开示意图。图18是现有纵向磁通圆筒型永磁直线同步电机的结构示意图。

具体实施方式