專利名稱：高推力密度圓筒型直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電機(jī)技術(shù)，具體涉及到一種高推力密度圓筒型直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的圓筒型永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。電樞鐵心采用齒槽 結(jié)構(gòu)，繞組嵌放在鐵心槽中， 一方面會(huì)產(chǎn)生因鐵心開槽引起的定位力，另一 方面，當(dāng)繞組電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)會(huì)引起磁路飽和、氣隙磁場發(fā)生畸變以 及鐵耗增加，限制了電機(jī)的過載能力與推力密度；同時(shí)，鐵心齒的存在會(huì)降 低繞組嵌放的密度，從而影響推力密度的提高，而且電機(jī)的制造工藝復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直線電機(jī)的定位力大、過載能力與推力密度低、制 造工藝復(fù)雜等問題，而提出一種高推力密度圓筒型直線電機(jī)。
本發(fā)明的高推力密度圓筒型直線電機(jī)為外電樞結(jié)構(gòu)，它包括電樞鐵心、 電樞繞組、機(jī)殼、永磁體、導(dǎo)磁軛和固定件；電機(jī)為外電樞結(jié)構(gòu)，電樞鐵心、 電樞繞組和機(jī)殼構(gòu)成初級(jí)；永磁體、導(dǎo)磁軛和固定件構(gòu)成次級(jí)；永磁體與導(dǎo) 磁軛均為圓柱形；所述永磁體與導(dǎo)磁軛在圓筒形的固定件內(nèi)依次間隔排列； 電樞鐵心為圓筒形，所述電樞鐵心的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀 凹槽，所述凹槽的寬度為0.1mm 2mm，電樞鐵心的外壁固定在圓筒形的機(jī) 殼的內(nèi)壁上；電樞繞組的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成各相電樞繞組的線圈在 電樞鐵心的內(nèi)壁上依次排列；所述線圈內(nèi)壁與固定件的外壁之間設(shè)置有氣隙； 永磁體軸向長度大于所述線圈的徑向厚度b、氣隙的徑向長度a與固定件壁 厚C之和；導(dǎo)磁軛軸向長度為永磁體軸向長度的l/3至l/6;電樞鐵心的長度 Z。與次級(jí)極距、之間滿足關(guān)系<formula>formula see original document page 4</formula>
其中，AI是電樞鐵心與電樞繞組相差的總長度，A^和A^分別是電樞鐵心與 電樞繞組兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
本發(fā)明的高推力密度圓筒型直線電機(jī)為內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)，它包括電樞鐵心、電樞繞組、機(jī)殼、永磁體、導(dǎo)磁軛和固定件；電機(jī)為內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)，電樞鐵心、 電樞繞組和固定件構(gòu)成初級(jí)；永磁體、導(dǎo)磁軛和機(jī)殼構(gòu)成次級(jí)；永磁體與導(dǎo) 磁軛均為圓環(huán)形；所述永磁體與導(dǎo)磁軛在圓筒形的機(jī)殼內(nèi)依次間隔排列；電 樞鐵心為圓筒形，所述電樞鐵心的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹 槽，所述凹槽的寬度為0.1mm 2mm,電樞鐵心的內(nèi)壁固定在圓柱形或圓筒 形的固定件的外壁上；電樞繞組的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成各相電樞繞組 的線圈在電樞鐵心的外壁上依次排列；所述線圈外壁與永磁體的內(nèi)壁和導(dǎo)磁 軛的內(nèi)壁之間設(shè)置有氣隙；永磁體軸向長度大于所述線圈的徑向厚度b、氣 隙徑向長度c與固定件半徑的厚度或壁厚c之和；導(dǎo)磁軛軸向長度為永磁體 軸向長度的1/3至1/6;電樞鐵心的長度^與次級(jí)極距、之間滿足關(guān)系
其中，AZ是電樞鐵心與電樞繞組相差的總長度，AA和A^分別是電樞鐵心與
電樞繞組兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
發(fā)明效果本發(fā)明簡化了電機(jī)的制造工藝，消除了鐵心開槽引起的定位 力，并提高了電機(jī)的過載能力與推力密度。
圖1是具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
二的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3是電樞鐵心1的軸向視圖；圖4是現(xiàn)有的圓筒型永磁直線同步電 機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的電機(jī) 為外電樞結(jié)構(gòu)，初級(jí)由電樞鐵心l、電樞繞組2和機(jī)殼3組成；次級(jí)由永磁 體4、導(dǎo)磁軛5和固定件6組成；永磁體4與導(dǎo)磁軛5均為圓柱形；所述永 磁體4與導(dǎo)磁軛5在圓筒形的固定件6內(nèi)依次間隔排列；電樞鐵心1為圓筒 形，所述電樞鐵心1的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹槽7，所述 凹槽7的寬度為0.1mm 2mm，電樞鐵心1的外壁固定在圓筒形的機(jī)殼3的 內(nèi)壁上；電樞繞組2的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成各相電樞繞組2的線圈在 電樞鐵心1的內(nèi)壁上依次排列；所述線圈內(nèi)壁與固定件6的外壁之間設(shè)置有氣隙8;永磁體4軸向長度大于所述線圈的徑向厚度與氣隙8長度、固定件6 壁厚之和；導(dǎo)磁軛5軸向長度為永磁體4軸向長度的1/3至1/6;電樞鐵心1 的長度Z"與次級(jí)極距^之間滿足關(guān)系
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，AL是電樞鐵心1與電樞繞組2相差的總長度，AL,和AI,分別是電樞鐵
心1與電樞繞組2兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的電機(jī) 為內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)；初級(jí)由電樞鐵心l、電樞繞組2和固定件6組成；次級(jí)由永 磁體4、導(dǎo)磁軛5和機(jī)殼3組成；永磁體4與導(dǎo)磁軛5均為圓環(huán)形；所述永
磁體4與導(dǎo)磁軛5在圓筒形的機(jī)殼3內(nèi)依次間隔排列；電樞鐵心1為圓筒形，
所述電樞鐵心1的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹槽7，所述凹槽7
的寬度為0.1mm 2mm，電樞鐵心1的內(nèi)壁固定在圓柱形或圓筒形的固定件6
的外壁上；電樞繞組2的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成各相電樞繞組2的線圈
在電樞鐵心1的外壁上依次排列；所述線圈外壁與永磁體4的內(nèi)壁和導(dǎo)磁軛
5的內(nèi)壁之間設(shè)置有氣隙8;永磁體4軸向長度大于所述線圈的徑向厚度與氣
隙8長度、固定件6半徑的厚度或壁厚之和；導(dǎo)磁軛5軸向長度為永磁體4
軸向長度的1/3至1/6;電樞鐵心1的長度￡。與次級(jí)極距^之間滿足關(guān)系
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，AL是電樞鐵心1與電樞繞組2相差的總長度，AA和AZ^分別是電 樞鐵心1與電樞繞組2兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同點(diǎn)在于永磁 體4采用稀土永磁體，軸向充磁，相鄰永磁體4的充磁方向相反；固定件6 采用非磁性材料，如不銹鋼；機(jī)殼3采用輕質(zhì)非磁性材料，如鋁合金；導(dǎo)磁 軛5采用飽和磁密高的磁性材料。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一或
二相同。
權(quán)利要求
1、高推力密度圓筒型直線電機(jī)，它包括電樞鐵心(1)、電樞繞組(2)、機(jī)殼(3)、永磁體(4)、導(dǎo)磁軛(5)和固定件(6)；電機(jī)為外電樞結(jié)構(gòu)，電樞鐵心(1)、電樞繞組(2)和機(jī)殼(3)構(gòu)成初級(jí)；永磁體(4)、導(dǎo)磁軛(5)和固定件(6)構(gòu)成次級(jí)；其特征在于永磁體(4)與導(dǎo)磁軛(5)均為圓柱形；所述永磁體(4)與導(dǎo)磁軛(5)在圓筒形的固定件(6)內(nèi)依次間隔排列；電樞鐵心(1)為圓筒形，所述電樞鐵心(1)的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹槽(7)，所述凹槽(7)的寬度為0.1mm～2mm，電樞鐵心(1)的外壁固定在圓筒形的機(jī)殼(3)的內(nèi)壁上；電樞繞組(2)的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成各相電樞繞組(2)的線圈在電樞鐵心(1)的內(nèi)壁上依次排列；所述線圈內(nèi)壁與固定件(6)的外壁之間設(shè)置有氣隙(8)；永磁體(4)軸向長度大于所述線圈的徑向厚度b、氣隙(8)的徑向長度a與固定件(6)壁厚c之和；導(dǎo)磁軛(5)軸向長度為永磁體(4)軸向長度的1/3至1/6；電樞鐵心(1)的長度La與次級(jí)極距τp之間滿足關(guān)系<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>L</mi> <mi>a</mi></msub><mo>=</mo><mi>n</mi><msub> <mi>τ</mi> <mi>p</mi></msub><mo>+</mo><mi>ΔL</mi><mo>,</mo><mi>ΔL</mi><mo>=</mo><mi>Δ</mi><msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>τ</mi> <mi>p</mi></msub> </mrow>]]></math></maths>其中，ΔL是電樞鐵心(1)與電樞繞組(2)相差的總長度，ΔL1和ΔL2分別是電樞鐵心(1)與電樞繞組(2)兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于永磁 體(4)為軸向充磁，相鄰永磁體(4)的充磁方向相反。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于固定 件(6)采用非磁性材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于機(jī)殼 (3)采用輕質(zhì)非磁性材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特 征在于導(dǎo)磁軛(5)采用飽和磁密高的磁性材料。
6、 高推力密度圓筒型直線電機(jī)，它包括電樞鐵心(1)、電樞繞組(2)、 機(jī)殼(3)、永磁體(4)、導(dǎo)磁軛(5)和固定件(6);電機(jī)為內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)，電 樞鐵心(1)、電樞繞組(2)和固定件(6)構(gòu)成初級(jí)；永磁體(4)、導(dǎo)磁軛(5) 和機(jī)殼(3)構(gòu)成次級(jí)；永磁體(4)與導(dǎo)磁軛(5)均為圓環(huán)形；所述永磁體(4)與導(dǎo)磁軛(5)在圓筒形的機(jī)殼(3)內(nèi)依次間隔排列；電樞鐵心(1)為 圓筒形，所述電樞鐵心(1 )的外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹槽(7)， 所述凹槽(7)的寬度為0.1mm 2mm，電樞鐵心(1)的內(nèi)壁固定在圓柱形或 圓筒形的固定件(6)的外壁上；電樞繞組(2)的線圈為圓環(huán)形的線圈，組成 各相電樞繞組(2)的線圈在電樞鐵心(1)的外壁上依次排列；所述線圈外壁 與永磁體(4)的內(nèi)壁和導(dǎo)磁軛(5)的內(nèi)壁之間設(shè)置有氣隙(8);永磁體(4) 軸向長度大于所述線圈的徑向厚度b、氣隙(8)徑向長度c與固定件(6)半 徑的厚度或壁厚c之和；導(dǎo)磁軛(5)軸向長度為永磁體(4)軸向長度的1/3 至1/6;電樞鐵心(1)的長度Z。與次級(jí)極距、之間滿足關(guān)系丄jm^+AL， AI =仏+ AL，=丄7其中，AI是電樞鐵心(1)與電樞繞組(2)相差的總長度，AA和A^分別是電樞鐵心(1)與電樞繞組(2)兩端相差的長度，n為自然數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于永磁 體(4)為軸向充磁，相鄰永磁體(4)的充磁方向相反。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于固定 件(6)釆用非磁性材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其特征在于機(jī)殼 (3)采用輕質(zhì)非磁性材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6、 7、 8或9所述的高推力密度圓筒型直線電機(jī)，其 特征在于導(dǎo)磁軛(5)采用飽和磁密高的磁性材料。
全文摘要
高推力密度圓筒型直線電機(jī)，本發(fā)明涉及到電機(jī)技術(shù)，它解決了現(xiàn)有直線電機(jī)的定位力大、過載能力與推力密度低、制造工藝復(fù)雜等問題。永磁體與導(dǎo)磁軛為圓柱形或圓筒形，并且間隔排列；電樞鐵心為圓筒形，其外壁沿徑向均勻開有開口向外的放射狀凹槽，凹槽的寬度為0.1～2mm，電樞鐵心固定在機(jī)殼內(nèi)或固定件外；電樞繞組的線圈在電樞鐵心的內(nèi)壁或外壁上依次排列；初級(jí)與次級(jí)之間設(shè)置有氣隙；永磁體軸向長度大于所述線圈的徑向厚度b、氣隙8的徑向長度a與固定件6壁厚c之和；導(dǎo)磁軛軸向長度為永磁體軸向長度的1/3至1/6；電樞鐵心的長度L<sub>a</sub>與次級(jí)極距τ<sub>p</sub>之間滿足關(guān)系L<sub>a</sub>＝nτ<sub>p</sub>+ΔL，ΔL＝ΔL<sub>1</sub>+ΔL<sub>2</sub>＝1/2τ<sub>p</sub>。本發(fā)明制造工藝簡單、消除了鐵心開槽引起的定位力、提高了電機(jī)的過載能力與推力密度。
文檔編號(hào)H02K21/00GK101552523SQ20091007206
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者吳紅星, 寇寶泉, 李立毅, 黃旭珍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)