[实用新型]一种采用混合材料定子磁芯的圆筒形永磁直线电机

说明书

本实用新型公开一种采用混合材料定子磁芯的圆筒形永磁直线电机，该电机采用硅钢片和软磁复合材料的混合结构作为电机的定子磁芯，改变了传统电机中硅钢片的叠制方向，避免了磁通垂直穿过轴向叠制的硅钢片带来的涡流损耗，周向剩余空间填充软磁复合材料提高了绕组的利用率，提供了更多的磁通路径。对比完全由软磁复合材料制作而成的磁芯，切向叠制的硅钢片，弥补了软磁复合材料磁导率低的缺点，提高了磁通路径上的磁导率。

技术领域

本实用新型涉及圆筒形永磁直线电机技术领域，尤其涉及一种采用混合材料定子磁芯的圆筒形永磁直线电机。

背景技术

在传统的圆筒形永磁直线电机中，电机磁芯多采用硅钢片沿电机轴向叠制而成。但是在电机运行过程中，磁通路径在轴向会垂直于硅钢片，即磁通垂直穿过硅钢片，根据法拉第电磁感应定律，在高频变化的磁场中会导致电机磁芯产生大量的涡流损耗，降低电机的运行效率，同时涡流损耗使电机发热严重，永磁体在高温下有退磁的风险。随着新型磁性材料的发展，软磁复合材料越来越多的被应用于电机设计制造中。软磁复合材料是由粉末冶金技术制作而成的绝缘层包覆的金属颗粒，可以通过模压技术直接压制成电机磁芯所需要的结构。该材料具有涡流损耗小，磁、热各向同性的特点，因此适用于结构复杂，尤其涉及三维磁路的电机中。在传统的圆筒形永磁直线电机中，采用软磁复合材料制作电机的磁芯，解决了采用硅钢片材料产生涡流损耗的问题，并且磁芯可以通过模具压制而成，在量产中，会大大降低加工制作成本。但是软磁复合材料也存在一定的缺点，该材料的磁导率较低，磁滞损耗较大，在运行频率较低的电机中，并不理想。

实用新型内容

为克服原有电机中的不足，本实用新型提供一种采用混合材料定子磁芯的圆筒形永磁直线电机。该电机通过混合使用硅钢片和软磁复合材料作为定子磁芯，并改变了硅钢片的叠制方向，使磁通在轴向能够沿着硅钢片的表面通过，避免磁通垂直穿过硅钢片产生涡流损耗。同时，利用软磁复合材料的三维导磁性能，对硅钢片叠制不满的空间进行补充，以增加磁通的路径。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，设计一种采用混合材料定子磁芯的圆筒形永磁直线电机，其特征在于，该电机包括定子磁芯、动子磁芯、永磁体、电枢绕组，所述定子磁芯为圆筒状，定子磁芯的内表面上朝向外表面的方向均匀设置有若干道以定子磁芯的轴心为轴心的环形槽道，每一个环形槽道内均设置有电枢绕组；

动子磁芯也为圆筒状，其长度较定子磁芯长，其外表面上沿轴向套装有若干径向厚度相同、轴向宽度相同的环形的永磁体，永磁体布满动子磁芯的外表面，两者之间通过黏合剂实现紧固连接；套装有永磁体的动子磁芯设置于定子磁芯的内部且共轴心，定子磁芯的内表面与永磁体的外表面之间有一圈气隙；

所述定子磁芯包括硅钢片单元和软磁复合材料单元，硅钢片单元与软磁复合材料单元的数量相同，同种单元结构与尺寸均相同，同种单元用另一种单元隔开、周向拼接形成一个完整的圆筒状；硅钢片单元为由若干硅钢片先层叠粘合紧固连接再经切割成型，其内、外侧面为两个曲面，其余侧面为平面，其内侧面上设置有用于安装电枢绕组的槽口；

硅钢片单元的内、外侧面分别为定子磁芯的内、外侧面的一部分；软磁复合材料单元的内、外侧面也为两个曲面，其内侧面的弧长较外侧面的弧长短，其内侧面上也设置有槽口，该槽口与硅钢片单元上的槽口相匹配；两片矩形硅钢片之间、硅钢片单元和软磁复合材料单元之间均通过粘合剂实现紧固连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：本实用新型采用硅钢片和软磁复合材料的混合结构作为电机的定子磁芯，改变了传统电机中硅钢片的叠制方向，避免了磁通垂直穿过轴向叠制的硅钢片带来的涡流损耗，周向剩余空间填充软磁复合材料提高了绕组的利用率，提供了更多的磁通路径。对比完全由软磁复合材料制作而成的磁芯，切向叠制的硅钢片，弥补了软磁复合材料磁导率低的缺点，提高了磁通路径上的磁导率。

附图说明

图1为本实用新型电机一种实施例的立体结构示意图(单片硅钢片极薄，不到0.5mm，因此视图中将硅钢片单元作为一个整体，下同)；