[发明专利]磁路串联型双定子圆筒型直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种双定子圆筒型直线电机结构。

背景技术

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。另一种是横向磁通的双定子圆筒型直线振荡电机，其两个定子铁心环并排套于动子铁心的外面，其双定子结构采用的是并行式结构。

中国专利申请号为201210181050.5、名称为“定位力互补式双定子圆筒型直线电机”，将同心式的双定子结构应用于圆筒型永磁直线电机中，将两个定子环分别置于动子环内侧和外侧，内定子环上永磁体产生的磁路经过动子环内部气隙、动子环内侧面齿、动子轭部，再从动子内侧面齿穿出经过动子环内部气隙回到内定子，从而形成动子内部磁路；外定子环上永磁体产生的磁路经过动子环外部气隙、动子环外侧面齿、动子轭部，再从动子外侧面齿穿出经过动子环外部气隙回到外定子环，从而形成动子外部磁路；动子环内部和外部磁路呈并联的形式，这种双定子的电机结构将其中一个定子置于动子环中空的部分，充分利用了动子中空部分体积，有利于提高推力密度，然而由于动子环内部磁路和外部磁路呈并联的形式，相互独立，都是经过动子环轭部形成磁回路，使得动子环轭部必不可少，而且要有足够的体积空间给两个磁路提供磁通路径，所以，这种磁路并联型的双定子结构使得电机径向空间利用率不高，径向空间较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有的磁路呈并联形式的双定子圆筒型直线电机的缺点，提出一种磁路串联型双定子圆筒型直线电机，减小电机的径向空间尺寸，提高电机径向空间利用率。

本发明采用的技术方案是：包括凸极结构的内定子环、外定子环，内、外定子环之间有动子环，内定子环由第一初级铁芯、第一电枢绕组和第一永磁体组成，第一初级铁芯由多个结构相同的沿轴向布置的第一E字形铁芯组成，在相邻两个第一E字形铁芯中间固定嵌有第一永磁体，第一E字形铁芯正中间的齿是第一容错齿；外定子环由第二初级铁芯、第二电枢绕组和第二永磁体组成，第二初级铁芯由多个结构相同的沿轴向布置的第二E字形铁芯组成，在相邻两个第二E字形铁芯中间固定嵌第二永磁体，第二E字形铁芯正中间的齿是第二容错齿；所有永磁体均沿轴向励磁，相邻的两个永磁体的励磁方向相反，各个第一永磁体沿轴向自左向右的极性与各个第二永磁体沿轴向自左向右的极性相反；每个第一E字形铁芯的每个槽中均嵌有圆饼状的第一电枢绕组，每个第二E字形铁芯的每个槽中均嵌有圆饼状的第二电枢绕组，第一、第二电枢绕组串联形成A相和B相。

本发明采用上述方案后具有的有益效果是：

1、本发明将同心式的双定子结构应用于圆筒型永磁直线电机，空间利用率高，永磁电机力能指标高、体积小、重量轻。直线电机驱动避免了旋转电机驱动过程中传动部件的磨损问题，延长了部件的使用寿命，适用于需要高可靠性的场合。

2、低速的往复运动，同时又能产生较大的输出力，适合于低速、大力矩要求的场合。

3、双定子的结构使得动子中空部分空间得以充分利用，相比于单定子电机有利于提高功率密度。

4、动子内部和外部磁路成串联的形式，省去了位于两个定子中间的动子轭部，从而缩小了电机径向的长度，达到减小体积的目的，有利于提高推力密度。

5、永磁体和绕组均置于定子上，动子无永磁体无绕组，结构简单，可靠性强。

6、定子环上引入容错齿，使得相与相之间的磁路相互独立，当某相绕组发生故障时对其他相绕组影响甚小，提高了电机的可靠性和带故障运行的能力，且相与相之间物理隔离，磁路解耦。

附图说明

图1是本发明所述磁路串联型双定子圆筒型直线电机主视结构的半剖视图；

图1中：1.内定子环；2.外定子环；3.动子环；4-1.内定子环中永磁体；4-2.外定子环中永磁体；5-1.内定子槽中电枢绕组；5-2.外定子槽中电枢绕组；6.动子导磁环；7-1.内定子环上容错齿；7-2.外定子环上容错齿；8-1.内定子环上E字形铁芯；8-2. 外定子环上E字形铁芯；9.初级铁芯； 

图2是本发明所述磁路串联型双定子圆筒型直线电机的空载磁场分布图。

图3是本发明所述磁路串联型双定子圆筒型直线电机的两相反电势的波形图；

图4是本发明所述磁路串联型双定子圆筒型直线电机的自感和互感图；