向两端的初级永磁体22端面上分别设置有平衡齿25。
[0045]实施例4、
[0046]如实施例3所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其区别在于，所述平衡齿25的宽度与所述初级铁心21的宽度相等。
[0047]实施例5、
[0048]如实施例1、2、3、4所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其区别在于，所述2个平板形次级铁心11内表面分别设置的次级凸极12彼此呈对齐设置。
[0049]实施例6、
[0050]如实施例1、2、3、4所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其区别在于，所述2个平板形次级铁心11内表面分别设置的次级凸极12彼此呈交错设置，交错的尺寸差:不大于相邻所述次级凸极12的中心距离τ s的二分之一。
[0051]实施例7、
[0052]如实施例1、2、3、4、5、6所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其区别在于，所述次级凸极12的端面宽度占相邻所述次级凸极12的中心距离τ 3的比例为0.4-0.6。
[0053]实施例8、
[0054]如实施例1、2、3、4、5、6、7所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其区别在于，所述初级齿23的宽度小于次级凸极12的宽度。
[0055]本发明的原理如下:
[0056]参见图1，本发明的长次级定子1与短初级动子2之间设置气隙3，以保证初级能够自由运动。
[0057]所述的初级动子2中初级铁心21和初级永磁体22沿动子运动方向交替排列，初级铁心21宽度方向两侧朝向次级定子方向设置凸出的初级齿23，考虑到磁路平衡，在初级动子两端初级永磁体22端面上还需设置平衡齿25，因此，初级永磁体22的块数比单侧初级齿23的个数多1，电枢绕组24采用集中绕组形式绕制在初级齿23上。
[0058]所述的初级永磁体22由稀土钕铁硼或其它永磁材料制成，初级永磁体22沿动子运动方向充磁，且相邻初级永磁体22充磁方向相反。
[0059]本发明的长次级定子1由平板形次级铁心11和若干等距凸出于次级铁心表面且朝向初级侧的次级凸极12构成，次级凸极12能够对初级磁场进行调制，为了获得较好的磁场调制效果和较高的推力密度，本发明还对次级凸极12的端面宽度需要进行优化设计，所述次级凸极12的端面宽度占相邻所述次级凸极12的中心距离τ 3的比例为0.4-0.6，同时，初级齿23的宽度小于次级凸极12的宽度。
[0060]所述的次级铁心11、次级凸极12、初级铁心21、初级齿23、平衡齿25由硅钢叠片或其它导磁材料构成，与普通永磁同步直线电机的初级、次级铁心制造工艺相同。
[0061]不同于现有的长定子型永磁同步直线电机，本发明的直线电机采用了初级永磁型结构，又不同于现有的长定子初级永磁直线电机，本发明的直线电机基于磁场调制原理工作，所以，本发明提出的双边长次级初级永磁型场调制直线电机在理论分析、结构优化设计、参数计算等方面与现有的直线电机有着本质的区别。本发明的直线电机通过次级凸极12和初级齿23引起的气隙磁导变化对初级永磁体22产生的磁场进行调制，从而使得次级定子磁场的磁极对数不再与初级永磁磁场极对数相同。此时，初级电枢绕组24绕制的极对数不再与初级永磁磁场极对数相同，而是与调制产生的极对数较少的次级定子磁场极对数相同，即所述短初级动子单侧的初级齿23的个数Νρ、电枢绕组24绕制的极对数pw、短初级动子单侧的相邻初级齿的中心距离τρ、长次级定子相邻次级凸极的中心距离^满足以下关系:
[0062]Np.τρ= (Np/2+pw).τ s,(I)
[0063]参见图1，所示直线电机在初级、次级有效作用范围内，单边次级凸极12数为13，动子单侧的初级齿数23为18，则电枢绕组24绕制的极对数为4。
[0064]由于工作原理和结构的特殊性，本发明的直线电机初级齿上绕组磁链均为单极性磁链，所以电枢绕组24均采用集中绕组形式设计，该绕制方式进一步简化了下线工艺，便于进行初级动子的模块化加工。此外，为了能够绕制出三相对称绕组，除了附加平衡齿25，动子单侧的初级齿23的个数Np应满足:
[0065]Np= 6k，其中，k为正整数。此时，所述初级永磁体22的块数为N P+1。
[0066]本发明涉及的双边长次级初级永磁型场调制直线电机将电枢绕组和永磁体均置于短初级动子，长次级定子仅为由导磁材料构成的凸极平板结构，并且基于磁场调制原理实现机电能量转换，具有结构简单、可靠性高、成本低、推力密度大的特点。
[0067]以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
【主权项】
1.一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，该直线电机包括对称相对设置的2个长次级定子、设置在所述2个长次级定子之间的短初级动子和设置在所述短初级动子与所述长次级定子之间的气隙；所述短初级动子包括沿运动方向等距间隔排列的初级铁心、嵌入设置在相邻初级铁心之间的初级永磁体、所述初级铁心的宽度大于初级永磁体的宽度以在所述初级铁心的宽度方向两侧形成初级齿，在所述初级齿上嵌套设置有电枢绕组。2.根据权利要求1所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述长次级定子包括平板形次级铁心和在所述平板形次级铁心内表面等距设置的次级凸极，所述次级凸极与所述初级齿相对设置。3.根据权利要求2所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，单侧所述初级齿的个数:NP、电枢绕组绕制的极对数:pw、单侧相邻所述初级齿的中心距离:τρ和相邻所述次级凸极的中心距离:τ s，满足以下关系式(I):Np * τ p= (N p/2+pw).xs (I) 在式(I)中，Np= 6k，k为正整数；所述初级永磁体的块数为Np+1。4.根据权利要求1所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述初级永磁体沿所述短初级动子运动方向充磁，且相邻所述初级永磁体充磁方向相反。5.根据权利要求1所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，在所述短初级动子沿运动方向两端的初级永磁体端面上分别设置有平衡齿。6.根据权利要求5所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述平衡齿的宽度与所述初级铁心的宽度相等。7.根据权利要求2所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述2个平板形次级铁心内表面分别设置的次级凸极彼此呈对齐设置。8.根据权利要求2所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述2个平板形次级铁心内表面分别设置的次级凸极彼此呈交错设置。9.根据权利要求8所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述2个平板形次级铁心内表面分别设置的次级凸极彼此呈交错设置，交错的尺寸差:不大于相邻所述次级凸极的中心距离ts的二分之一。10.根据权利要求2所述的一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，其特征在于，所述次级凸极端面宽度占相邻所述次级凸极中心距离τ 3的比例为0.4-0.6 ;所述初级齿的宽度小于次级凸极的宽度。
【专利摘要】本发明公开了一种抽油机用双边长次级初级永磁型场调制直线电机，包括对称相对设置的2个长次级定子、设置在所述2个长次级定子之间的短初级动子和设置在所述短初级动子与所述长次级定子之间的气隙；所述短初级动子包括沿运动方向等距间隔排列的初级铁心、嵌入设置在相邻初级铁心之间的初级永磁体、所述初级铁心的宽度大于初级永磁体的宽度以在所述初级铁心的宽度方向两侧形成初级齿，在所述初级齿上嵌套设置有电枢绕组。本发明的电枢绕组和永磁体均置于短初级动子，长次级定子仅为由导磁材料构成的凸极平板结构，利用次级凸极引起的气隙磁导变化对初级磁场调制实现机电能量转换，具有结构简单、可靠性高、成本低、推力密度大的特点。
【IPC分类】H02K41/03
【公开号】CN105429423
【申请号】CN201510790264
【发明人】李祥林, 刘圣炜, 王玉彬
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月17日