专利名称：圆筒型磁通反向直线电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及到电机技术，具体涉及到一种圆筒型磁通反向直线电机。
背景技术：
现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构如图10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 度和电机的动态特性；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直线同步电机效率低、涡流损耗大，叠片铁心工艺 复杂，加工成本高；实心铁心存在更大的涡流损耗；以及存在影响电流的控 制精度和电机的动态特性的互感问题，而提出了一种圆筒型磁通反向直线电 机。
本发明圆筒型磁通反向直线电机包括初级、次级和气隙；次级包括次级 齿、间隔环和轴筒；次级齿和间隔环依次相间排列固定套在轴筒上；初级包 括相电枢单元和机壳;相电枢单元由相单元电枢铁心和相单元电枢绕组组成； 相单元电枢铁心为在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然 数；相单元电枢绕组为集中绕组，相单元电枢绕组的每个线圈都对应绕在相 单元电枢铁心的每个齿上，相单元电枢铁心相邻齿上的线圈绕向相反，同一 个相单元电枢铁心的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组，同相的相单 元电枢绕组串联或并联为每相电枢绕组；各相电枢单元沿轴向依次排列在机 壳内，沿轴向相邻两个相电枢单元之间的相单元电枢铁心中心距Tt与沿轴向 次级齿的齿距Tp之间满足关系r,krp土(l/m)rp，其中k、m均为自然数，当电 机为两相电机时，取m-4，其余情况m等于电机的相数。本发明采用特殊的电枢'结构，构成一种圆筒型磁通反向直线电机，消除 了相间互感，提高了电机的电流及电磁力控制精度、推力密度和动态特性。 该电机既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用。本发明的直线电机 具有推力密度高、容错能力强、结构简单、次级质量小、动态特性好以及易 实现模块化等优点，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。
图1是本发明圆筒型磁通反向直线电机的结构示意图；图2是具体实施 方式二的结构示意图；图3是具体实施方式
二的一组相电枢单元1结构示意 图；图4是具体实施方式
三的结构示意图；图5是具体实施方式
三的一组相 电枢单元l结构示意图；图6是具体实施方式
四的结构示意图；图7是具体 实施方式四的一组相电枢单元1结构示意图；图8是次级齿6沿轴向上开有 扇形的槽的结构示意图；图9是次级齿6沿轴向上开有半圆形的槽的结构示 意图；图IO是现有的圆筒型永磁直线同步电机的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式的圆筒 型磁通反向直线电机由初级、次级和气隙组成；
次级包括次级齿6、间隔环7和轴筒8;次级齿6和间隔环7依次相间排 列固定套在轴筒8上；其特'征在于初级包括相电枢单元1和机壳2;相电枢 单元1由相单元电枢铁心3和相单元电枢绕组4组成；相单元电枢铁心3为 在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然数；相单元电枢绕 组4为集中绕组，相单元电枢绕组4的每个线圈都对应绕在相单元电枢铁心 3的每个齿上，相单元电枢铁心3相邻齿上的线圈绕向相反，同一个相单元 电枢铁心3的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组4，同相的相单元电 枢绕组4串联或并联为每相电枢绕组；各相电枢单元1沿轴向依次排列在机 壳2内，沿轴向相邻两个相电枢单元1之间的相单元电枢铁心3中心距A与 沿轴向次级齿6的齿距Tp之间满足关系rt-krp士(l/m^p，其中'k、 m均为自然 数，当电机为两相电机时，取!!1=4，其余情况m等于电机的相数。
具体实施方式
二结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一不同点在于相单元电枢铁心3为一体式圆环铁心，并且它 还包括瓦片形永磁体5，并且相单元电枢铁心3为一体式圆环铁心，瓦片形 永磁体5的充磁方向为径向充磁，相单元电枢铁心3的每一个齿的内表面上 沿轴向依次粘有2i块瓦片形永磁体5，其中i为自然数，则每一个相电枢单 元1中有2nx2i块瓦片形永磁体5，沿轴向方向每相邻M块瓦片形永磁体5 的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块瓦片形永磁体5充磁方向相反； 沿轴向每相邻两块瓦片形永磁体5的中心距、与沿轴向次级齿6的齿距Tp 之间满足关系2Tm=Tp。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式与具体 实施方式一不同点在于，它还包括平板形永磁体51，每个相单元电枢铁心3 沿轴向分成j段，其中j为自然数，平板形永磁体51的充磁方向为轴向 充磁，每个相单元电枢铁心3中相邻两段电枢铁心之间固定一块平板形永磁 体51,则每一个相电枢单元l中有2nx(j-l)块平板形永磁体51，沿轴向方向 每相邻两块平板形永磁体51的充磁方向相反;沿圆周方向每相邻的两块平板 形永磁体51充磁方向相反；平板形永磁体51的圆周方向宽度小于或等于电 枢齿的宽度，平板形永磁体51的径向高度小于或等于电枢齿与铁心轭径向 高度之和；沿轴向每相邻两块平板形永磁体51的中心距im与沿轴向次级齿
6的齿距Tp之间满足关系2Tm=Tp。
其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式是具体 实施方式二和具体实施方式
三的结构的组合，具体结构为在具体实施方式
二 的基础之上，增加具体实施方式
三的技术特点，即它还包括瓦片形永磁体 5，瓦片形永磁体5的充磁方向为径向充磁，相单元电枢铁心3的每一段齿的 内表面上粘有一块瓦片形永磁体5，，沿轴向方向每相邻两块瓦片形永磁体5 的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块瓦片形永磁体5充磁方向相反； 每个相单元电枢铁心3每段齿的内表面上的瓦片形永磁体5与该齿侧面的平 板形永磁体51形成串联磁路。
其它组成和连接方式与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
五结令图8和图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一、二、三或四不同点在于位于，次级齿6上沿轴向开有2n个扇形 或半圆形的槽，所述槽的位置与每两个相邻的相单元电枢铁心3的槽口相对 应。
本实施方式在次级齿6开有多个槽，能够减小次级的重量。其它组成和 连接方式与具体实施方式
一、二、三或四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同点在于次级齿6 为高导磁材料。其它组成和连接方式与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一或六不同点在于间隔 环7为非磁性材料，间隔环7的外径小于或等于次级齿6的外径。其它组成 和连接方式与具体实施方式
一或六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一或六不同点在于间隔 环7为磁性材料，间隔环7的外径小于次级齿6的外径。其它组成和连接方 式与具体实施方式
一或六相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施 方式的组合同样也可以实现发明的目的。电机的初级和次级为外初级内次级 结构或为外次级内初级结构。电机的初级和次级为动初级结构或为动次级结 构。
权利要求
1、圆筒型磁通反向直线电机，它包括初级、次级和气隙；次级包括次级齿(6)、间隔环(7)和轴筒(8)；次级齿(6)和间隔环(7)依次相间排列固定套在轴筒(8)上；其特征在于初级包括相电枢单元(1)和机壳(2)；相电枢单元(1)由相单元电枢铁心(3)和相单元电枢绕组(4)组成；相单元电枢铁心(3)为在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然数；相单元电枢绕组(4)为集中绕组，相单元电枢绕组(4)的每个线圈都对应绕在相单元电枢铁心(3)的每个齿上，相单元电枢铁心(3)相邻齿上的线圈绕向相反，同一个相单元电枢铁心(3)的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组(4)，同相的相单元电枢绕组(4)串联或并联为每相电枢绕组；各相电枢单元(1)沿轴向依次排列在机壳(2)内，沿轴向相邻两个相电枢单元(1)之间的相单元电枢铁心(3)中心距τt与沿轴向次级齿(6)的齿距τp之间满足关系τt＝kτp±(1/m)τp，其中k、m均为自然数，当电机为两相电机时，取m＝4，其余情况m等于电机的相数。
2、 根据权利要求1所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于它还包 括瓦片形永磁体(5)，并且相单元电枢铁心(3)为一体式圆环铁心，瓦片形永磁 体(5)的充磁方向为径向充磁，相单元电枢铁心(3)的每一个齿'的内表面上沿轴 向依次粘有2i块瓦片形永磁体(5)，其中i为自然数，则每一个相电枢单元(l) 中有2nx2i块瓦片形永磁体(5)，沿轴向方向每相邻两块瓦片形永磁体(5)的充 磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块瓦片形永磁体(5)充磁方向相反；沿轴 向每相邻两块瓦片形永磁体(5)的中心距^与沿轴向次级齿(6)的齿距Tp之间满足关系2Tm=Tp。
3、 根据权利要求1所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于它还包 括平板形永磁体(51)，每个相单元电枢铁心(3)沿轴向分成j段，其中j为自然 数，平板形永磁体(51)的充磁方向为轴向充磁，每个相单元电枢铁心(3) 中相邻两段电枢铁心之间固定一块平板形永磁体(51)，则每一个相电枢单元(l) 中有2nx(j-l)块平板形永磁体(51)，沿轴向方向每相邻两块平板形永磁体(51) 的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块平板形永磁体(51)充磁方向相反； 平板形永磁体(51)的圆周方向宽度小于或等于电枢齿的宽度，平板形永磁体(51) 的径向高度小于或等于电枢齿与铁心轭径向高度之和；沿轴向每相邻两块平 板形永磁体(51)的中心距Tm与沿轴向次级齿(6)的齿距Tp之间满足关系2Tm=Tp。
4、 根据权利要求3所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于它还包 括瓦片形永磁体(5)，瓦片形永磁体(5)的充磁方向为径向充磁，相单元电枢铁 心(3)的每一段齿的内表面上粘有一块瓦片形永磁体(5)，沿轴向方向每相邻两 块瓦片形永磁体(5)的充磁方向相反；沿圆周方向每相邻的两块瓦片形永磁体(5) 充磁方向相反；每个相单元电枢铁心(3)每段齿的内表面上的瓦片形永磁体(5) 与该齿侧面的平板形永磁体(51 )形成串联磁路。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征 在于，次级齿(6)上沿轴向开有2n个扇形或半圆形的槽，所述槽与每两个相邻 的相单元电枢铁心(3)的槽口相对应。
6、 根据权利要求5所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于次级齿 (6)为高导磁材料。
7、 根据权利要求1或6所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于为 非磁性材料，间隔环(7)的外径小于或等于次级齿(6)的外径。
8、 根据权利要求1或6所述的圆筒型磁通反向直线电机，其特征在于间 隔环(7)为磁性材料，间隔环(7)的外径小于次级齿(6)的外径。
全文摘要
圆筒型磁通反向直线电机。它涉及电机领域，它解决了现有直线电机效率低、涡流损耗大、工艺复杂；以及影响控制精度和动态特性的问题。本发明的相单元电枢铁心为在内圆周上均匀设置有2n个齿的圆环铁心，其中n为自然数；相单元电枢绕组为集中绕组，其每个线圈都对应绕在相单元电枢铁心的每个齿上，相邻齿上的线圈绕向相反，同一个相单元电枢铁心的齿上所有线圈串联为一个相单元电枢绕组，相单元电枢绕组串联或并联为每相电枢绕组；永磁体粘贴在相单元电枢铁心的齿上；沿轴向相邻两个相电枢单元之间的相单元电枢铁心中心距τ<sub>t</sub>与沿轴向次级齿的齿距τ<sub>p</sub>之间满足关系τ<sub>t</sub>＝kτ<sub>p</sub>±(1/m)τ<sub>p</sub>，k、m为自然数，m为相数，m≥3。它可作电动机，也可作发电机。
文档编号H02K41/03GK101552535SQ20091007206
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者寇宝泉, 赫 张, 鲁 张, 谢大纲 申请人:哈尔滨工业大学