專利名稱：短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于安培力原理制造的直流直線電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、推力波動(dòng)小， 且可靠性高、能量轉(zhuǎn)換效率高，越來(lái)越多地用在各種直線運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。 加上直流直線電機(jī)的快速、平滑、無(wú)齒槽效應(yīng)、無(wú)滯后響應(yīng)等特性，使直流 直線電機(jī)可以很好地應(yīng)用在需要高速、高加速度、高推力響應(yīng)的伺服控制系 統(tǒng)中。
如圖13所示，在圓筒型直流直線電機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，永磁體為圓筒形， 徑向充磁，固定于一個(gè)圓筒形的外導(dǎo)磁軛的內(nèi)側(cè)，環(huán)形線圈固定于圓筒形的 線圈支撐架上，環(huán)形線圈的內(nèi)側(cè)為圓柱形的內(nèi)導(dǎo)磁軛，外導(dǎo)磁軛、永磁體、 環(huán)形線圈與內(nèi)導(dǎo)磁軛同軸線。外導(dǎo)磁軛與內(nèi)導(dǎo)磁軛在一個(gè)端面連接在一起， 形成一個(gè)部件。永磁體形成沿徑向的氣隙磁場(chǎng)，通電線圈與磁場(chǎng)相互作用， 產(chǎn)生沿軸線的電磁力。該電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于永磁體需要 通過(guò)內(nèi)、外導(dǎo)磁軛形成閉合磁路，因此，該電機(jī)的磁路長(zhǎng)，氣隙磁密低，鐵 心用量多，電機(jī)的重量大，且需要?jiǎng)哟渭?jí)時(shí)，由于動(dòng)子質(zhì)量大，電機(jī)的動(dòng)態(tài) 特性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電機(jī)的磁路長(zhǎng)、氣隙磁密低、鐵心用量多、電機(jī)的 重量大，且需要?jiǎng)哟渭?jí)時(shí)，由于動(dòng)子質(zhì)量大，導(dǎo)致的電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性差的問(wèn) 題，而提出一種短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)。
本發(fā)明它包括初級(jí)、次級(jí)和氣隙，初級(jí)包括繞組支撐座1和電樞繞組2;
電樞繞組2為單相繞組，所述單相繞組由兩個(gè)線圈組成，所述兩個(gè)線圈相互 串聯(lián)，且繞向相反；所述兩個(gè)線圈沿軸向固定于繞組支撐座l上；次級(jí)包括 永磁體和導(dǎo)磁軛；導(dǎo)磁軛包括外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5，外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo) 磁軛5為圓環(huán)形導(dǎo)磁軛；永磁體包括外次級(jí)永磁體31，外次級(jí)永磁體31為 三個(gè)圓環(huán)形永磁體;外次級(jí)永磁體31的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿軸向依次緊密配合在圓環(huán)形的外導(dǎo)磁軛4的內(nèi)壁上;外次級(jí)永磁體31的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿
軸向依次為外向徑向充磁、軸向充磁、內(nèi)向徑向充磁；外次級(jí)永磁體31的內(nèi) 表面與初級(jí)的外表面之間為外氣隙；初級(jí)的內(nèi)表面與內(nèi)導(dǎo)磁軛5的外表面之 間是內(nèi)氣隙。
本發(fā)明該電機(jī)采用短磁路結(jié)構(gòu)，可以縮短永磁體磁通的路徑，能夠減少 密度大的導(dǎo)磁材料的用量，從而可以減小直線電機(jī)的次級(jí)質(zhì)量與漏磁，提高 氣隙磁通密度，從而可以提高電機(jī)的輸出推力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。


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和圖4是具體實(shí)施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5和圖6是具體實(shí)施 方式四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7和圖8是具體實(shí)施方式
五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9和 圖IO是具體實(shí)施方式
十的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1具體實(shí)施方式
一的徑向剖視圖； 圖12是圖11的A部放大圖；圖13是傳統(tǒng)圓筒型直流直線電機(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、圖11和圖12說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方 式由初級(jí)、次級(jí)和氣隙組成；
初級(jí)包括繞組支撐座1和電樞繞組2;電樞繞組2為單相繞組，所述單 相繞組由兩個(gè)線圈組成，所述兩個(gè)線圈相互串聯(lián)，且繞向相反；所述兩個(gè)線 圈沿軸向固定于繞組支撐座l上；次級(jí)包括永磁體和導(dǎo)磁軛；導(dǎo)磁軛包括外 導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5，外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5為圓環(huán)形導(dǎo)磁軛；永磁體 包括外次級(jí)永磁體31，外次級(jí)永磁體31為三個(gè)圓環(huán)形永磁體；外次級(jí)永磁 體31的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿軸向依次緊密配合在圓環(huán)形的外導(dǎo)磁軛4的內(nèi)壁 上；外次級(jí)永磁體31的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿軸向依次為外向徑向充磁、軸向 充磁、內(nèi)向徑向充磁；外次級(jí)永磁體31的內(nèi)表面與初級(jí)的外表面之間為外氣 隙；初級(jí)的內(nèi)表面與內(nèi)導(dǎo)磁軛5的外表面之間是內(nèi)氣隙。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式一不同點(diǎn)在于所述永磁體還包括內(nèi)次級(jí)永磁體32，內(nèi)次級(jí)永磁體32為三 個(gè)圓環(huán)形永磁體，內(nèi)次級(jí)永磁體32緊密配合在圓環(huán)形的內(nèi)導(dǎo)磁軛5的外壁上;內(nèi)次級(jí)永磁體32的軸向長(zhǎng)度與外次級(jí)永磁體31的軸向長(zhǎng)度相同，內(nèi)次級(jí)永 磁體32沿軸向依次為徑向充磁、軸向充磁、徑向充磁；內(nèi)次級(jí)永磁體32中 徑向充磁的永磁體與外次級(jí)永磁體31中徑向充磁的永磁體的充磁方向相同， 內(nèi)次級(jí)永磁體32中軸向充磁的永磁體與外次級(jí)永磁體31中軸向充磁的永磁 體的充磁方向相反。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一或二不同點(diǎn)在于增加了導(dǎo)磁環(huán)6，所述導(dǎo)磁環(huán)6固定在永磁體中 軸向充磁的永磁體與導(dǎo)磁軛之間。具體結(jié)構(gòu)為
對(duì)于只有一個(gè)外次級(jí)永磁體31的具體實(shí)施方式
一所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓 筒型直流直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式為增加一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)6，所述導(dǎo)磁環(huán)6 固定在外次級(jí)永磁體31中的軸向充磁的圓環(huán)形永磁體與外導(dǎo)磁軛4之間。其 它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同；
對(duì)于有一個(gè)外次級(jí)永磁體31和一個(gè)內(nèi)次級(jí)永磁體32的在具體實(shí)施方式
二所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式為增加兩個(gè)導(dǎo) 磁環(huán)64，所述兩個(gè)導(dǎo)磁環(huán)6分別固定在外次級(jí)永磁體31中的軸向充磁的圓 環(huán)形永磁體與外導(dǎo)磁軛4之間、和內(nèi)次級(jí)永磁體32中的軸向充磁的圓環(huán)形永 磁體與內(nèi)導(dǎo)磁軛5之間。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖5和圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一、二或三不同點(diǎn)在于增加了阻尼套筒7，阻尼套筒7緊密配合在 內(nèi)導(dǎo)磁軛5的外表面，阻尼套筒7為低電阻率材料，低電阻率材料為金、銀、 銅和鋁。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
對(duì)于具體實(shí)施方式
三，增加有導(dǎo)磁環(huán)6的電機(jī)結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式增加的 阻尼套筒7位于內(nèi)導(dǎo)磁軛5與導(dǎo)磁環(huán)6之間。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖7和圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一、二或三不同點(diǎn)在于增加了阻尼層8，阻尼層8鍍?cè)趦?nèi)導(dǎo)磁軛5 的外表面，阻尼層8為低電阻率材料，低電阻率材料為金、銀、銅和鋁。其 它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二或三相同。
對(duì)于具體實(shí)施方式
三，增加有導(dǎo)磁環(huán)6的電機(jī)結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式增加的 阻尼層8位于內(nèi)導(dǎo)磁軛5與導(dǎo)磁環(huán)6之間。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或五不同點(diǎn)在于外導(dǎo) 磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5為導(dǎo)磁的磁性材料，其它組成和連接方式與具體實(shí)施方 式四或五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六中任意一個(gè)實(shí)施 方式不同點(diǎn)在于外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5為相互獨(dú)立同軸圓環(huán)體，其它組成 和連接方式與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六中任意一個(gè)實(shí)施 方式不同點(diǎn)在于外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5為軸向端部連接的圓環(huán)體，即外導(dǎo)
磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5組成一個(gè)開(kāi)有環(huán)形凹槽的圓環(huán)體。其它組成和連接方式
與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八中任意一個(gè)實(shí)施
方式不同點(diǎn)在于增加了機(jī)殼9，所述機(jī)殼9為開(kāi)有中心孔的薄壁圓筒，外導(dǎo) 磁軛4的外壁固定在機(jī)殼9的薄壁圓筒的內(nèi)壁上，外導(dǎo)磁軛4和內(nèi)導(dǎo)磁軛5 的軸向端部固定在機(jī)殼9的筒底。。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
七 或八相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖9和圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具 體實(shí)施方式九不同點(diǎn)在于所述機(jī)殼9還包括內(nèi)薄壁圓筒，所述薄壁圓筒的內(nèi) 徑與所述饑殼9的中心通孔的內(nèi)徑相同，所述薄壁圓筒的一端固定在機(jī)殼9 底，并且與所述機(jī)殼9的中心孔同軸；內(nèi)導(dǎo)磁軛5的內(nèi)壁固定在所述薄壁圓 筒的外壁上。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
九相同。
本發(fā)明當(dāng)需要增大電機(jī)的輸出推力時(shí)，把電機(jī)的初級(jí)與次級(jí)沿軸向串聯(lián) 即可。電機(jī)既可為動(dòng)次級(jí)，亦可動(dòng)初級(jí)。本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方 式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式
的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1、短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，它包括初級(jí)、次級(jí)和氣隙；其特征在于初級(jí)包括繞組支撐座(1)和電樞繞組(2)；電樞繞組(2)為單相繞組，所述單相繞組由兩個(gè)線圈組成，所述兩個(gè)線圈相互串聯(lián)，且繞向相反；所述兩個(gè)線圈沿軸向固定于繞組支撐座(1)上；次級(jí)包括永磁體和導(dǎo)磁軛；導(dǎo)磁軛包括外導(dǎo)磁軛(4)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)，外導(dǎo)磁軛(4)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)為圓環(huán)形導(dǎo)磁軛；永磁體包括外次級(jí)永磁體(31)，外次級(jí)永磁體(31)為三個(gè)圓環(huán)形永磁體；外次級(jí)永磁體(31)的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿軸向依次緊密配合在圓環(huán)形的外導(dǎo)磁軛(4)的內(nèi)壁上；外次級(jí)永磁體(31)的三個(gè)圓環(huán)形永磁體沿軸向依次為外向徑向充磁、軸向充磁、內(nèi)向徑向充磁；外次級(jí)永磁體(31)的內(nèi)表面與初級(jí)的外表面之間為外氣隙；初級(jí)的內(nèi)表面與內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)的外表面之間是內(nèi)氣隙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，其特征在于 永磁體還包括內(nèi)次級(jí)永磁體(32)，內(nèi)次級(jí)永磁體(32)為三個(gè)圓環(huán)形永磁體， 內(nèi)次級(jí)永磁體(32)緊密配合在圓環(huán)形的內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)的外壁上；內(nèi)次級(jí)永 磁體(32)的軸向長(zhǎng)度與外次級(jí)永磁體(31)的軸向長(zhǎng)度相同，內(nèi)次級(jí)永磁體 32沿軸向依次為徑向充磁、軸向充磁、徑向充磁；內(nèi)次級(jí)永磁體(32)中徑 向充磁的永磁體與外次級(jí)永磁體(31)中徑向充磁的永磁體的充磁方向相同， 內(nèi)次級(jí)永磁體(32)中軸向充磁的永磁體與外次級(jí)永磁體(31)中軸向充磁的 永磁體的充磁方向相反。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，其特征在于 短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)還包括導(dǎo)磁環(huán)(6)，所述導(dǎo)磁環(huán)(6)固定在 外次級(jí)永磁體(31)中的軸向充磁的圓環(huán)形永磁體與外導(dǎo)磁軛(4)之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，其特征在于 短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)還包括兩個(gè)導(dǎo)磁環(huán)(6)，所述兩個(gè)導(dǎo)磁環(huán)(6) 分別固定在外次級(jí)永磁體(31)中的軸向充磁的圓環(huán)形永磁體與外導(dǎo)磁軛(4) 之間、和內(nèi)次級(jí)永磁體(32)中的軸向充磁的圓環(huán)形永磁體與內(nèi)導(dǎo)磁軛(5) 之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2 、 3或4所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)， 其特征在于所述短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)還包括阻尼套筒(7)，阻尼套筒(7)緊密配合在內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)的外壁上，阻尼套筒(7)為低電阻率材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)， 其特征在于所述短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)還包括阻尼層(8)，阻尼層(8) 鍍?cè)趦?nèi)導(dǎo)磁軛(5)的外壁上，阻尼層(8)為低電阻率材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)， 其特征在于外導(dǎo)磁軛(4)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)為相互獨(dú)立同軸圓環(huán)體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)， 其特征在于外導(dǎo)磁軛(4)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)為軸向端部連接的兩個(gè)圓環(huán)體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)， 其特征在于所述短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)還包括機(jī)殼(9)，所述機(jī)殼(9)為開(kāi)有中心孔的薄壁圓筒，外導(dǎo)磁軛(4)的外壁固定在機(jī)殼(9)的薄 壁圓筒的內(nèi)壁上，外導(dǎo)磁軛(4)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)的軸向端部固定在機(jī)殼(9) 的筒底。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，其特征在于 所述機(jī)殼(9)還包括內(nèi)薄壁圓筒，所述薄壁圓筒的內(nèi)徑與所述機(jī)殼(9)的中 心通孔的內(nèi)徑相同，所述薄壁圓筒的一端固定在機(jī)殼(9)底，并且與所述機(jī) 殼(9)的中心孔同軸；內(nèi)導(dǎo)磁軛(5)的內(nèi)壁固定在所述薄壁圓筒的外壁上。
全文摘要
短磁路結(jié)構(gòu)圓筒型直流直線電機(jī)，它涉及電機(jī)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有電機(jī)的磁路長(zhǎng)、氣隙磁密低、鐵心用量多、電機(jī)的重量大，且需要?jiǎng)哟渭?jí)時(shí)，由于動(dòng)子質(zhì)量大，導(dǎo)致的電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性差的問(wèn)題。本發(fā)明初級(jí)的兩個(gè)線圈相互串聯(lián)，且繞向相反；所述兩個(gè)線圈沿軸向固定于繞組支撐座上；次級(jí)中的；外導(dǎo)磁軛和內(nèi)導(dǎo)磁軛為圓環(huán)形導(dǎo)磁軛；次級(jí)中的永磁體為三個(gè)圓環(huán)形永磁體；永磁體沿軸向依次緊密配合在圓環(huán)形的外導(dǎo)磁軛的內(nèi)壁上；三個(gè)永磁體沿軸向依次為外向徑向、軸向、內(nèi)向徑向充磁；永磁體與初級(jí)之間為外氣隙；初級(jí)與內(nèi)導(dǎo)磁軛之間是內(nèi)氣隙。它縮短永磁體磁通的路徑，減小直線電機(jī)的次級(jí)質(zhì)量與漏磁，提高氣隙磁通密度，提高電機(jī)的輸出推力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
文檔編號(hào)H02K1/06GK101557157SQ20091007206
公開(kāi)日2009年10月14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)明者寇寶泉, 赫 張, 魯 張, 李立毅, 潘東華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)