一种无铁芯直线电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机，特别涉及一种无铁芯直线电机。
【背景技术】
[0002]传统永磁直线电机，如图1所示，包括:定子磁铁阵列1、动子线圈2、定子背铁3。动子线圈2水平布置在定子磁铁陈列I中，即动子线圈2的中心轴垂直于定子磁铁陈列的垂直方向设置，以上动子线圈2的设置方式称之为平板型绕组，而这种平板型绕组方式决定了动子线圈2必须留出一部分尺寸用于绕线，在一定体积条件下，线圈匝数较少，当两个定子磁铁阵列I间距增大时，磁密下降，电机常数下降；结构不够紧凑，输出功率较小，电机强度低，不适合高速、高加速度运行。
[0003]现有技术中电机的冷却装置，在动子线圈外面绕水管，这种冷却装置的缺点是动子线圈与水管的有效接触面积小，冷却效果差，制造工艺和装配过程复杂，不利于批量加工制造。
【发明内容】
[0004]为了提高电机的输出功率，增强冷却效果，本发明提供一种无铁芯直线电机。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明的技术方案是:一种无铁芯直线电机，包括定子和相对所述定子运动的动子，所述定子包括上背铁、下背铁、固定在所述上背铁内表面的上排磁铁阵列以及固定在所述下背铁内表面的下排磁铁阵列；所述上排磁铁阵列和所述下排磁铁阵列均为交替设置的S极磁铁、海尔贝克磁铁以及N极磁铁；所述上排磁铁阵列和所述下排磁铁阵列位置相对的磁铁的极性相同；所述上排磁铁阵列和所述下排磁铁阵列之间形成气隙；所述动子在所述气隙的长度方向作直线运动，所述动子包括冷却机构以及缠绕在所述冷却机构的外围轮廓上的动子线圈；所述动子线圈所在平面与所述动子的直线运动方向垂直。
[0006]作为优选，所述冷却机构包括冷却腔体和均匀垂直排布在所述冷却腔体外部的散热片，所述动子线圈绕制在相邻两个所述散热片之间的所述冷却腔体上；所述动子线圈缠绕方向与所述散热片平行。
[0007]作为优选，所述散热片从所述冷却腔体的外部伸入内部。
[0008]作为优选，所述冷却腔体内设有水冷通道，所述冷却腔体设有进水口和出水口。
[0009]作为优选，在所述冷却腔体内的所述水冷通道是按S形状排布。
[0010]作为优选，相邻两个所述散热片的间距为τ/3;其中，τ为磁铁阵列中水平相邻N、S磁铁中心距离。
[0011]作为优选，所述动子线圈是至少一组三相线圈，每组三相线圈包括个绕制的单相线圈，相邻两个所述单相线圈间距为τ/3;其中，τ为磁铁阵列中水平相邻N、S磁铁中心距离。
[0012]作为优选，所述冷却机构包括多个冷却模块，每个所述冷却模块包括三个套接式外壳，每个所述套接式外壳对应绕制一个单相线圈。
[0013]作为优选,所述冷却机构外表面设置有绝缘锻层。
[0014]作为优选，所述动子线圈与所述冷却机构通过树脂胶灌封形成一体。
[0015]与现有技术相比，本发明所提供的无铁芯直线电机动子线圈缠绕在所述冷却机构的长度方向上的外围轮廓上，应用洛伦茨原理，在电机体积不变的前提下，能够分布更多组线圈，因此电机输出功率增大；并且电机结构紧凑，适合高速、高加速度运行。本发明所提供的无铁芯直线电机所述上排磁铁阵列和所述下排磁铁阵列均为交替设置的S极磁铁、海尔贝克磁铁以及N极磁铁；所述上排磁铁阵列和所述下排磁铁阵列位置相对的磁铁的极性相同，当上排磁铁阵列与下排磁铁阵列间距增大时，磁密不会变化，电机常数不变，便于根据实际需要调整电机的上排磁铁阵列与下排磁铁阵列间距。此外，动子线圈直接绕在冷却机构上，增大了动子线圈与冷却机构的接触面积，线圈产生的热量可以通过冷却机构最大限度的散发，冷却速度快，效率高，节省空间。由于散热效果更好，所以可以通较大的电流，进而提高电机输出功率。
【附图说明】
[0016]图1是现有技术中永磁直线电机的机构示意图；
[0017]图2是本发明所提供的无铁芯直线电机的结构示意图；
[0018]图3是本发明所提供的无铁芯直线电机的定子的结构示意图；
[0019]图4是本发明所提供的无铁芯直线电机的动子的结构示意图；
[0020]图5是本发明所提供的无铁芯直线电机的磁路示意图；
[0021]图6是实施例一中冷却腔体的结构示意图；
[0022]图7是实施例二中冷却腔体的结构示意图；
[0023]图8是一个单相线圈和一个套接式外壳的拆解图；
[0024]图9是本发明所提供的无铁芯直线电机产生的推力与无铁芯直线电机运动的距离之间的关系。
[0025]现有技术图示:1-定子磁铁阵列、2-动子线圈、3-定子背铁。
[0026]本发明图示:10、定子，10-1、上背铁，10-2、下背铁，10_3、上排磁铁阵列，10-4,下排磁铁阵列，10-5、S极磁铁，10-6、海尔贝克磁铁，10-7、N极磁铁，20、动子，20-1、冷却机构，20-2、动子线圈，20-2a、第一单相线圈，20-2b、第二单相线圈，20-2c、第三单相线圈，20-3、冷却腔体，20-4、散热片，20-5-1、进水口，20-5-2、出水口，20-6,水冷通道，20-7，套接式夕卜壳。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作详细描述:本发明中，所述磁极方向是指在磁铁内部由S磁极指向N磁极的方向，图5中箭头表示电流方向，N、S表示磁体充磁方向。
[0028]实施例一
[0029]请参考图2、图3和图4, 一种无铁芯直线电机，包括定子10和相对所述定子运动的动子20，所述定子10包括上背铁10-1、下背铁10-2、固定在所述上背铁10-1内表面的上排磁铁阵列10-3以及固定在所述下背铁10-2内表面的下排磁铁阵列10-4 ;所述上排磁铁阵列10-3和所述下排磁铁阵列10-4均为交替的S极磁铁10-5、海尔贝克磁铁10-6以及N极磁铁10-7 ;所述上排磁铁阵列10-3和所述下排磁铁阵列10-4位置相对的磁铁的极性相同，即所述上排磁铁阵列10-3中的S极磁铁10-5下方对应的是所述下排磁铁阵列10-4中的S极磁铁；所述上排磁铁阵列10-3中的海尔贝克磁铁10-6下方对应的是所述下排磁铁阵列10-4中的海尔贝克磁铁10-6 ;所述上排磁铁阵列10-3中的N极磁铁10_7下方对应的是所述下排磁铁阵列10-4中的N极磁铁10-7。所述上排磁铁阵列10-3和所述下排磁铁阵列10-4之间形成气隙，所述动子20在所述气隙的长度方向作直线运动，所述动子20包括冷却机构20-1以及缠绕在所述冷却机构20-1的外围轮廓上的动子线圈20-2 ;所述动子线圈20-2所在平面与所述动子20-2的直线运动方向垂直。
[0030]请参考图5，所述上排磁铁阵列10-3的S极磁铁10-5、海尔贝克磁铁10_6以及N极磁铁10-7构成磁回路；所述下排磁铁阵列10-4的S极磁铁10-5、海尔贝克磁铁10-6以及N极磁铁10-7构成磁回路。
[0031]请参考图2，动子线圈20-2缠绕在所述冷却机构20-1的长度方向上的外围轮廓上，应用洛伦茨原理，在电机体积不变的前提下，能够分布更多组线圈，因此电机输出功率增大；并且电机结构紧凑，适合高速、高加速度运行。
[0032]请参考图2和图6，所述冷却机构20-1包括冷却腔体20_3和均匀垂直排布在所述冷却腔体20-3外部的散热片20-4，所述动子线圈20-2绕制在相邻两个所述散热片20_4之间的所述冷却腔体20-3上；所述动子线圈20-2缠绕方向与所述散热片20-4平行。增加了动子线圈20-2与所述冷却机构20-1的有效接触面积，冷却机构20-1吸收动子线圈20-2产生的热量，动子线圈20-2冷却速度快，效率高，冷却效果增