基于环形绕组和斥力磁场的直线电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机领域，尤其涉及一种基于环形绕组和斥力磁场的直线电机。
【背景技术】
[0002]直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置，是一种能够提供大功率和高推力的驱动元件。现有的单定子单动子直线电机、无铁芯直线电机，均存在绕组端部大、体积大、电机功率密度低、铁耗铜耗高等缺点，有待进一步改进。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种改进的基于环形绕组和斥力磁场的直线电机。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:基于环形绕组和斥力磁场的直线电机，包括磁钢组件和电枢组件；
[0005]所述电枢组件包括铁芯和环绕所述铁芯的环形绕组；所述环形绕组沿电机的直线运动方向环形绕制，且所述环形绕组的截面垂直于电机的直线运动方向；
[0006]所述磁钢组件包括设置在所述电枢组件两侧的第一磁钢单元和第二磁钢单元，所述第一磁钢单元包括第一背铁、在所述第一背铁内表面上平行间隔设置的一排磁钢，所述第二磁钢单元包括第二背铁、在所述第二背铁内表面上平行间隔设置的一排磁钢；所述第一背铁和所述第二背铁上的磁钢数量相同，位于同一背铁上相邻两个磁钢极性相反，位于所述第一背铁和所述第二背铁相对位置的两个磁钢极性相同。
[0007]优选地，还包括驱使所述电枢组件相对所述磁钢组件运动的直线导轨支撑组件，此时，所述电枢组件为动子，所述第一磁钢单元和所述第二磁钢单元为定子。
[0008]优选地，还包括驱使所述磁钢组件相对所述电枢组件运动的直线导轨支撑组件，此时，所述电枢组件为定子，所述第一磁钢单元和所述第二磁钢单元为动子。
[0009]优选地，所述磁钢组件还包括用于连接所述第一背铁和所述第二背铁的衔接件，所述电枢组件还包括用于固定所述铁芯的底座，所述衔接件和所述底座分别与所述直线导轨支撑组件相连，并在所述直线导轨支撑组件控制下做直线运动。
[0010]优选地，所述第一背铁和所述第二背铁上的磁钢数量均为2P个，所述直线电机的基本参数应满足:L多P τ，q〈P，其中τ为磁钢的极距，其中L是所述直线电机的长度；或者
[0011]所述第一背铁和所述第二背铁上的磁钢数量均为2Ρ+1个，所述直线电机的基本参数应满足:L彡(P+0.5) τ，q< (P+0.5)，其中τ为磁钢的极距，其中L是所述直线电机的长度。
[0012]优选地，所述电枢组件还包括设置在所述铁芯两端的上绝缘端板和下绝缘端板，所述上绝缘端板和所述下绝缘端板均布Z = 2qm个用于分隔和定位所述环形绕组的凸起，其中Z是所述直线电机的虚槽数，q是所述环形绕组所跨磁钢磁极的对数，m是所述直线电机的相数。
[0013]优选地，所述铁芯为若干方形硅钢片叠压而成的方形铁芯。
[0014]优选地，所述方形娃钢片的厚度为0.2?0.5mm。
[0015]优选地，所述电枢组件沿动子运动方向设有Z个虛槽，Z = 2qm = 6q，m = 3为三相永磁直线电机；U、V、W三相绕组，沿动子直线运动的方向环形绕制形成三相独立绕组或者三相绕组中点相连形成Y连接方式。
[0016]优选地，所述电枢组件沿动子运动方向设有Z个虛槽，Z = 2qm = 4q，m = 2为两相永磁直线电机；A、B两相绕组，沿动子直线运动的方向环形绕制，形成两相独立绕组。
[0017]本发明与现有技术相比具有如下优点:实施本发明，设置第一磁钢单元和第二磁钢单元，使位于第一背铁和第二背铁上的两个磁钢极性相同，形成斥力磁场，以保证极大部分磁力线垂直进入环形绕组及其所在铁芯，位于铁芯表面的环形绕组切割磁力线以产生有效力矩，磁力线进入环形绕组所在铁芯后随即偏转90°，形成与动子运动方向一致的切向磁场，从而使铁损的性质成为铁芯表面涡流损耗，铁损的数值有大幅下降，并且电机功率密度大、体积小，空间利用好，体积不变的功率密度增加100%。而且，本发明采用斥力磁场的直线电机设计，电机绕组可沿绕组所在铁芯环形绕制，使绕组的端部尺寸减半，与传统直线电机相比，可以减少铜耗30%左右。本发明绕组的绕制方法更加简便，容易实现全自动绕线，使直线电机的可靠性和一致性提高。
【附图说明】
[0018]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0019]图1是本发明一实施例中基于环形绕组和斥力磁场的直线电机的结构示意图。
[0020]图2是本发明一实施例中基于环形绕组和斥力磁场的直线电机的剖面图。
[0021]图3是本发明一实施例中基于环形绕组和斥力磁场的直线电机的磁力线示意图。
[0022]图4是本发明一实施例中U相绕组的结构示意图及三相绕组展开示意图。
[0023]图中:10、电枢组件；11、铁芯；12、环形绕组；13、上绝缘端板；14、下绝缘端板；15、底座；20、磁钢组件；21、第一背铁；22、第二背铁；23、磁钢；24、衔接件。
【具体实施方式】
[0024]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0025]图1及图2示出本实施例中的基于环形绕组和斥力磁场的直线电机。该直线电机包括磁钢组件20和电枢组件10。具体地，电枢组件10包括铁芯11和环绕铁芯11的环形绕组12。环形绕组12沿电机的直线运动方向环形绕制，且环形绕组12的截面垂直于直线电机的直线运动方向，该电机的直线运动方向为动子运动方向。可以理解地，环形绕组12沿铁芯11环形绕制，使环形绕组12的端部尺寸减半，与传统直线电机相比，可使绕组线圈的铜耗减少30%左右。而且，本发明所提供的环形绕组12的绕制方法更加简便，容易实现全自动绕线，使直线电机的可靠性和一致性提高。
[0026]如图1、图2所示，磁钢组件20包括设置在电枢组件10两侧的第一磁钢单元(图中未示出)和第二磁钢单元(图中未示出)，可以理解地，第一磁钢单元和第二磁钢单元相对于电枢组件10对称分布。第一磁钢单元包括第一背铁21以及在第一背铁21内表面上平行间隔设置的一排磁钢23，第二磁钢单元包括第二背铁22以及在第二背铁22内表面上平行间隔设置的一排磁钢23，可以理解地，第一背铁21上的磁钢23和第二背铁22上的磁钢23相对设置。如图2、图3所示，第一背铁21和第二背铁22上的磁钢23数量相同，位于同一背铁上相邻两个磁钢23极性相反(即N极与S极相间设置)，位于第一背铁21和第二背铁22相对位置的两个磁钢23极性相同，以使其对置的空间形成斥力磁场，电枢组件10处于该斥力磁场内。
[0027]由于位于第一背铁21和第二背铁22上的两个磁钢23极性相同，形成斥力磁场，保证极大部分磁力线垂直进入环形绕组12及其所在铁芯11，位于铁芯11表面的环形绕组12切割磁力线以产生有效力矩，磁力线进入环形绕组12所在铁芯11后随即偏转90°，形成与动子运动方向一致的切向磁场，从而使铁损的性质成为铁芯11表面涡流损耗，铁损的数值有大幅下降，并且电机功率密度大、体积小，空间利用好，体积不变的功率密度增加100%。
[0028]具体地，第一背铁21和所述第二背铁22上的磁钢23数量均为2P个，直线电机的基本参数应满足:L多P τ，q〈P，其中τ为磁钢23的极距，其中L是直线电机的长度。或者
[0029]第一背铁21和所述第二背铁22上的磁钢23数量均为2Ρ+1个，直线电机的基本参数应满足:L彡(P+0.5) τ，q〈 (P+0.5)