一种Halbach永磁直线振荡电机及其运行方法
【专利说明】
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种直线电机及其运行方法，具体涉及一种Halbach永磁直线振荡电机及其运行方法，属于电机技术领域。
[0002]【【背景技术】】
传统的压缩机通过曲柄连杆机构将旋转电机的旋转运动转换成活塞的直线往复运动，存在系统结构复杂、摩擦损耗大、传动效率低和可靠性差等缺点。而采用直线电机直接驱动活塞往复运动，可以省去中间转换机构，提高传动效率和可靠性。而如何进一步提高直线电机的推力或功率密度及运动行程一直是直线电机领域研究的重点问题。
[0003]中国专利申请号CN200610052853.5公开的一种采用永磁体结构的直线振荡电机，该电机包括轴向串接的双定子铁芯及其绕组、动子、径向充磁的永磁磁钢、轴和轴承及机壳。该电机具有定子铁芯叠装方便，结构简单的优点，但是双定子铁芯之间存在较大漏磁，影响推力密度和运动行程的进一步提高。
[0004]中国专利公开号CN101136576公开了一种在结构当中没有弹簧系统而安全依靠磁路来实现圆柱形动子在空心定子内部进行直线往复运动的磁阻式直线振荡电机。采用脉冲直流和单极性驱动电路进行工作。但此电机的推力密度较低，电源供电方式受到限制。
[0005]中国专利申请号为CN201210217597.6的文件中提出使用具有高的饱和磁感应值和大的导磁率的磁路材料来提高直线电机的磁通密度，从而来提高电机输出推力。但这种方法对磁路的材料有着严格的要求，电机制造成本高，且制造不易。
[0006]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的Halbach永磁直线振荡电机及其运行方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
[0007]【
【发明内容】
】
为解决上述技术问题，本发明的目的在于一种磁通密度大，磁屏蔽性好，且不易漏磁的Halbach永磁直线振荡电机。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种Halbach永磁直线振荡电机运行方法。
[0009]为实现上述第一目的，本发明米取的技术方案为:一种Halbach永磁直线振荡电机，其包括机壳、定子主铁芯、动子铁芯以及直线轴；其中，所述定子主铁芯固持于机壳内，其上设置有绕组；所述动子铁芯收容于机壳内，并和定子主铁芯相对设置，其外侧设置有Halbach阵列永磁体；所述直线轴贯穿所述机壳，其通过一对直线轴承枢接于机壳上；所述动子铁芯固持于该直线轴上，并联动所述直线轴。
[0010]本发明的Halbach永磁直线振荡电机进一步设置为:所述定子主铁芯设置有沿轴向设置的两个；两个定子主铁芯上的绕组之间相互串接。
[0011]本发明的Halbach永磁直线振荡电机进一步设置为:各定子主铁芯上设有辅助小铁芯。
[0012]本发明的Halbach永磁直线振荡电机进一步设置为:所述动子铁芯与直线轴承之间抵接有压缩弹簧。
[0013]本发明的Halbach永磁直线振荡电机还设置为:所述机壳的内侧壁上设置有铁芯槽，各定子主铁芯嵌设在铁芯槽内；于各定子主铁芯的一侧分别设有一限位块。
[0014]为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为:一种Halbach永磁直线振荡电机运行方法，其包括如下步骤:
1)，Halbach阵列永磁体产生励磁磁场；
2)，绕组产生的电枢磁场，使动子铁芯一侧励磁磁场增强，另一侧削弱，动子铁芯受到的电磁推力，使动子铁芯向增磁侧运动；
3)，改变绕组的电流方向，将产生反方向的电磁推力，进而带动动子铁芯往复直线运动。
[0015]本发明的Halbach永磁直线振荡电机运行方法进一步为:所述动子铁芯的运动频率与绕组的通电电流频率相同。
[0016]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1.本发明的Halbach永磁直线振荡电机使用Halbach阵列永磁体，可以使在动子主铁芯使用普通材料时，在空气隙产生更高的磁通密度，即Halbach阵列永磁体的单边磁场特点；而且具有很好的磁屏蔽作用，可减小动子导磁轭厚度；从而提高了永磁体与导磁材料的利用率，使得永磁直线振荡电机在同样的单位材料下可以产生更大的推力。
[0017]2.本发明的Halbach永磁直线振荡电机在定子旁增设了辅助小铁芯，降低两定子间隔处的漏磁，增强永磁直线振荡电机在两定子之间的气隙磁密，提高了永磁体的利用率，同时扩大动子的运动行程。
[0018]【【附图说明】】
图1是本发明的Halbach永磁直线振荡电机的剖面图。
[0019]图2是本发明的Halbach永磁直线振荡电机的径向充磁示意图。
[0020]【【具体实施方式】】
请参阅说明书附图1和附图2所示，本发明为一种Halbach永磁直线振荡电机，其由机壳1、定子主铁芯2、动子铁芯3以及直线轴4等几部分装配而成。
[0021 ] 其中，所述定子主铁芯2固持于机壳I内，其上设置有绕组5，所述定子主铁芯2和绕组5共同组成定子。具体的说，所述定子主铁芯2设置有沿轴向设置的两个；两个定子主铁芯2上的绕组5之间相互串接。各定子主铁芯2上设有辅助小铁芯8，以降低两定子间隔处的漏磁，增强永磁直线振荡电机在两定子之间的气隙磁密，提高了永磁体的利用率，同时扩大动子的运动行程。
[0022]所述机壳I的内侧壁上设置有铁芯槽(未标号)，各定子主铁芯2嵌设在铁芯槽内；于各定子主铁芯2的一侧还分别设有一限位块9，从而对定子主铁芯2进行限位固定。
[0023]所述动子铁芯3收容于机壳I内，并和定子主铁芯2相对设置，其外侧设置有Halbach阵列永磁体6。
[0024]所述直线轴4贯穿所述机壳1，其通过一对直线轴承7枢接于机壳I上。所述动子铁芯3固持于该直线轴4上，并联动所述直线轴4。所述动子铁芯3与直线轴承7之间抵接有压缩弹簧10，该压缩弹簧10套设在动子铁芯3与直线轴承7之间的直线轴4上，使得压缩弹簧10的结构更加稳定。
[0025]本发明的Halbach永磁直线振荡电机运行方法包括如下步骤:
1)，Halbach阵列永磁体6产生励磁磁场； 2)，绕组5产生的电枢磁场，使动子铁芯3—侧励磁磁场增强，另一侧削弱，动子铁芯3受到的电磁推力，使动子铁芯3向增磁侧运动；
3)，改变绕组5的电流方向，将产生反方向的电磁推力，进而带动动子铁芯3往复直线运动。
[0026]其中，所述动子铁芯3的运动频率与绕组5的通电电流频率相同。
[0027]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
【主权项】
1.一种Halbach永磁直线振荡电机，其特征在于:包括机壳、定子主铁芯、动子铁芯以及直线轴；其中，所述定子主铁芯固持于机壳内，其上设置有绕组；所述动子铁芯收容于机壳内，并和定子主铁芯相对设置，其外侧设置有Halbach阵列永磁体；所述直线轴贯穿所述机壳，其通过一对直线轴承枢接于机壳上；所述动子铁芯固持于该直线轴上，并联动所述直线轴。2.如权利要求1所述的Halbach永磁直线振荡电机，其特征在于:所述定子主铁芯设置有沿轴向设置的两个；两个定子主铁芯上的绕组之间相互串接。3.如权利要求1所述的Halbach永磁直线振荡电机，其特征在于:各定子主铁芯上设有辅助小铁芯。4.如权利要求1所述的Halbach永磁直线振荡电机，其特征在于:所述动子铁芯与直线轴承之间抵接有压缩弹簧。5.如权利要求1所述的Halbach永磁直线振荡电机，其特征在于:所述机壳的内侧壁上设置有铁芯槽，各定子主铁芯嵌设在铁芯槽内；于各定子主铁芯的一侧分别设有一限位块。6.—种如权利要求1-5项任一所述的Halbach永磁直线振荡电机运行方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)Halbach阵列永磁体产生励磁磁场； 2)绕组产生的电枢磁场，使动子铁芯一侧励磁磁场增强，另一侧削弱，动子铁芯受到的电磁推力，使动子铁芯向增磁侧运动； 3)改变绕组的电流方向，将产生反方向的电磁推力，进而带动动子铁芯往复直线运动。7.一种如权利要求6所述的Halbach永磁直线振荡电机运行方法，其特征在于:所述动子铁芯的运动频率与绕组的通电电流频率相同。
【专利摘要】本发明涉及一种Halbach永磁直线振荡电机，其包括机壳、定子主铁芯、动子铁芯以及直线轴；其中，所述定子主铁芯固持于机壳内，其上设置有绕组；所述动子铁芯收容于机壳内，并和定子主铁芯相对设置，其外侧设置有Halbach阵列永磁体；所述直线轴贯穿所述机壳，其通过一对直线轴承枢接于机壳上；所述动子铁芯固持于该直线轴上，并联动所述直线轴。本发明的Halbach永磁直线振荡电机使用Halbach阵列永磁体，可以获得比常规磁体更大的气隙磁通，而且具有很好的磁屏蔽作用，可减小动子导磁轭厚度。
【IPC分类】H02K1/27, H02K33/18
【公开号】CN105006941
【申请号】CN201510438646
【发明人】裴同豪, 雷美珍, 王立强, 夏永明
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月24日