[发明专利]一种动磁式直线电机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别是涉及一种动磁式直线电机。

背景技术

传统的动磁式直线振荡电机如图1所示，具有圆桶状轴对称的外铁轭11和内铁轭12，电枢线圈2镶嵌在外铁轭11的槽中。四块永磁环41、42、43、44位于内外铁轭的气隙中。当永磁动子从图示位置运动到行程的右端时，主磁通经过内外铁轭11、12和永磁41和43形成回路，永磁磁通沿顺时针方向；当永磁动子从图示位置运动到行程的左端时，主磁通经过内外铁轭11、12和永磁42和44形成回路，永磁磁通沿逆时针方向。动子往复运动时，线圈2中将感应出交变的电动势，当线圈接上负载时，电机将输出电功率，此时，电机系统作为发电机使用。当线圈2中通入交变的电流时，在内外铁轭11、12中感应出电磁场，与永磁体相互作用，使与永磁构成的动子往复运动，这时电机系统作为电动机应用。这种结构的电机在电磁结构方面，常常将极性相异的永磁磁环紧邻布置，如图1中的永磁41与42相邻、永磁43和44相邻，使得相当部分的永磁磁通不经过电枢铁心直接闭合，增大了漏磁损耗，降低了永磁的效能；电枢线圈2处于半封闭的轭铁盒1中，增加了轭铁的加工、安装及维护的难度；并且不利于电枢的散热；在根据应用需求改变电磁功率时，缺少简洁有效的方法。

发明内容

为解决现有直线电机存在的上述问题，本发明提出了一种动磁式直线电机，降低了漏磁损耗，提高了永磁效能，散热效果好，结构简单紧凑，便于安装和维护。

一种动磁式直线电机，从外到内依次包括机壳10、定子和动子，其特征在于，所述定子包括两个圆环状的轭铁支撑环3，在两轭铁支撑环之间设有至少四个沿圆环均匀分布的条状定子轭铁1，定子轭铁1的内表面呈齿槽结构，齿槽结构包括N个定子齿，相邻定子齿之间形成定子槽，N≥3；齿槽结构上饶有线圈2，线圈2通电后相邻的定子齿形成相反的磁极；所述动子位于条状定子轭铁1围成的圆柱腔内，对于每个条状定子轭铁1动子具有N-1个轴向并行排列的磁极，磁极磁力线呈径向分布，相邻磁极间具有间距，相邻磁极极性相反；动子通过连接轴6连接板弹簧7，板弹簧7的外环固定于机壳10上。

所述动子的相邻磁极间隔一个定子齿宽。

所述动子包括N-2个轴向并行排列的轴向充磁的永磁环，永磁环的两侧分别装有铁靴，相邻永磁环的磁化方向相反。

所述动子包括N-1个轴向并行排列的径向充磁的永磁环，永磁环在外圆周面上均匀交替出现极性不同的磁极，永磁环外圆周上的的磁极数量等于定子轭铁数量，同一永磁环外圆周上的磁极与定子齿或槽相对；相邻永磁环与同一定子轭铁对应处的磁极极性相反。

本发明的技术效果体现在：

1、传统形式的直线电机的定子轭成圆桶状结构，不仅加工工艺复杂，若要将定子线圈装入定子轭腔中，则必须将定子轭铁分成两部分这将增加磁路磁阻，意味着定子磁路上的漏磁将增加。采用长条状定子，无需将定子轭铁剖分成多段，有利于降低漏磁损耗。同时，本发明长条状的定子轭铁条1加工容易，定子线圈2的安装同样方便，并且在定子轭铁条之间具有间隔，电枢上产生的热很容易通过流动的空气带走，大大改善了电机的散热。

2、由于相同磁极并不紧挨，磁力线将大部分通过轭铁形成回路，提高了永磁利用率。

3、本发明直线电机在功率调节方面可以通过两种方法进行，一种是通过调整定子轭铁条的数量从而调整线圈的数量，另一种是拓展定子磁极和动子磁级数，相对传统的直线电机功率调整具有更灵活更方便的优点。

附图说明

图1为一种典型结构的永磁直线电机横截面示意图；

图2为采用轴向充磁永磁环的直线电机透视图；

图3为直线电机定子透视图；

图4为直线电机定子轭铁透视图；

图5为直线电机支撑环透视图；

图6为采用轴向充磁永磁环的直线电机动子透视图；

图7为轴向充磁的永磁环示意图；

图8直线电机驱动方式示意图，图8(a)为直线电机动子位置示意图，图8(b)为直线电机动子位置与激励电流对应关系示意图；

图9为采用不同永磁环的直线电机剖视图，图9(a)为采用轴向充磁永磁环的直线电机，图9(b)为采用径向充磁永磁环的直线电机；

图10为带有软磁铁心的径向充磁永磁环示意图；

图11为无需软磁铁心的径向充磁永磁环示意图；

图12为齿数扩展的定子电枢条横截面图；

图13为第一种绕线方式的定子电枢条侧视图；

图14为第二种绕线方式的定子电枢条侧视图；

图15为第三种绕线方式的定子电枢条侧视图。

具体实施方式