[实用新型]定位力互补式双定子圆筒型直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机结构，尤其涉及双定子圆筒型直线电机，适用于空间体积有限的例如人工心脏泵等领域。

背景技术

在一些特殊应用场合，如人工心脏泵领域，应用场合的空间体积很有限，需要使用小型尺寸的电机，所以要求能充分利用有限的空间体积，提高功率密度，成为设计这类电机的关键。

双定子圆筒型直线电机比普通圆筒型直线电机产生的推力大。目前已有的双定子圆筒型直线电机主要有两种：一种为双定子圆筒型直线感应电机，其初级的内外定子分别位于动子内外侧，定子和动子均由铁心构成，两个定子上均绕有绕组，相比于永磁电机而言，感应电机功率密度较小，且内外定子上均有两相绕组，12个线圈，使得电机的轴向长度较长，不适合应用于体积小的场合。另一种是横向磁通的双定子圆筒型直线振荡电机，其两个同心式的定子铁心环并排套于动子铁心的外面，其缺点是增加了电机轴向的长度，且相比于将一个定子置于动子中空部分的结构，功率密度较小，此外，其两个定子对应并排着的每个齿上的线圈相互串联，不可以单独控制单个定子绕组。

发明内容

本实用新型的目的是为克服现有技术的缺陷而提出一种定位力互补式双定子圆筒型直线电机，在保证可靠性和安全性的前提下，充分利用有限的狭小的空间，在不影响其他静态特性的情况下减小定位力，达到减小输出力脉动、提高推力密度的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型由同轴的内定子环、外定子环和动子环组成，内定子环外空套动子环，动子环外空套外定子环，内定环由第一永磁体和两个结构相同的、U型槽口朝向动子环的内部环形U型齿构成，第一永磁体沿轴向励磁且夹于两个内部环形U型齿之间，两个内部环形U型齿的两个U型槽中均嵌有一套环状的第一电枢绕组，两套第一电枢绕组电流方向相反并串联成A相；外定环由第二永磁体和两个结构相同的、U型槽口朝向动子环的外部环形U型齿构成，第二永磁体与第一永磁体的励磁方向相同且夹于两个外部环形U型齿之间，两个外部环形U型齿的两个U型槽中均嵌有一套环状的第二电枢绕组，两套第二电枢绕组电流方向相反并串联成B相；动子环的内侧环面和外侧环面均为凸极齿状结构，内侧环面上的每两个内侧面凸极齿的齿距与外侧环面的每两个外侧面凸极齿的齿距相同，且内侧面凸极齿和外侧面凸极齿沿轴向整体错开四分之一齿距布置。

进一步地，本实用新型内部环形U型齿的U型槽宽s₁与U型齿宽t₁的比例为1.5～1.7, 第一永磁体宽度p₁与U型齿宽t₁的比例为1.0～1.25，两个内部环形U型齿之间的槽距r₁与外侧环面上的凸极齿距w的比例为0.88～0.96，内侧环面上的凸极齿宽m₁与U型齿宽t₁的比例为1.0～1.4，外部环形U型齿的U型槽宽s₂与U型齿宽t₂的比例为1.2～1.4, 第二永磁体宽度p₂与U型齿宽t₂的比例为0.8～1.0，两个外部环形U型齿之间的槽距r₂与凸极齿距w的比例为0.89～0.92, 外侧环面上的凸极齿宽m₂与U型齿宽t₂的比例为1.0～1.4。

 本实用新型采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

    1、本实用新型具有的圆筒型结构比较适合狭小、扁平的空间，具有的同心式的双定子结构，动子置于两个定子之间，双定子的结构使得动子中空部分空间得以充分利用，提高了功率密度，减小了轴向的长度，节约了轴向空间，适合于狭小的空间。

2、本实用新型利用两个定子的错位关系，两个定子的错位关系反应在动子内侧面和外侧面的不对称结构上，整体上错开了一定的距离，达到动子内外侧定位力互补的效果，有效减小电机的定位力，有效减小输出力脉动。

3、本实用新型通过调整内定子、外定子，以及动子环内、外侧面的尺寸关系，实现内、外侧定位力相差180°电角度，同时作用时叠加在一起相互抵消，成互补关系，从而在对其他静态特性没有影响的情况下，使得合成的总的定位力能实现最小化，提高电机可靠性。