[實(shí)用新型]一種永磁直驅(qū)式直線電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120026219.0
• 申請(qǐng)日: 2011-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN201956874U
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程明;杜懌;鄒國(guó)棠;樊英;丁石川;李祥林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/02
• 分類號(hào): H02K41/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種大推力永磁直線電機(jī)，具體是適用于低速場(chǎng)合的直驅(qū)永磁電機(jī)，本發(fā)明涉及電工、電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)原理，在額定功率確定的情況下，動(dòng)子運(yùn)動(dòng)速度越高，電機(jī)的體積、重量和制造成本就越小。在很多諸如海浪發(fā)電、軌道交通驅(qū)動(dòng)等低速場(chǎng)合，通常需要利用體積龐大的齒輪箱等機(jī)械裝置進(jìn)行變速驅(qū)動(dòng)，并使用“旋轉(zhuǎn)-直線”轉(zhuǎn)換裝置改變運(yùn)動(dòng)形式，以匹配電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與工況需要的低速直線運(yùn)動(dòng)，來提高電機(jī)本體的功率密度，降低電機(jī)的制造成本。而大量機(jī)械裝置的使用將不可避免的帶來噪聲、機(jī)械損耗以及需要定期維護(hù)等問題，并將明顯增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及體積和重量。

直驅(qū)式直線電機(jī)可以直接用于低速工況，省去了額外的齒輪箱和“旋轉(zhuǎn)-直線”等中間轉(zhuǎn)換裝置，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小整個(gè)系統(tǒng)的體積和重量，同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性、效率和功率密度等都將得到有效地提高，因此，直驅(qū)式直線電機(jī)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。但是，由于直驅(qū)式直線電機(jī)動(dòng)子運(yùn)行速度低，通常傳統(tǒng)直驅(qū)式直線電機(jī)具有體積大，初級(jí)和次級(jí)極對(duì)數(shù)多等特點(diǎn)，給電機(jī)制造和安裝帶來很大的困難，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出了一種永磁直驅(qū)式直線電機(jī)，目的在于提高低速大推力應(yīng)用情況下電機(jī)系統(tǒng)的功率密度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行效率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的一種永磁直驅(qū)式直線電機(jī)包括電機(jī)初級(jí)和電機(jī)次級(jí)構(gòu)成；所述電機(jī)初級(jí)包括設(shè)有線槽的初級(jí)鐵芯、嵌入初級(jí)鐵芯線槽內(nèi)的電樞繞組、初級(jí)極靴以及安裝于初級(jí)極靴表面的永磁體，永磁體的充磁方向垂直于初級(jí)極靴的表面，永磁體沿電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向依次排列；

所述電機(jī)次級(jí)包括次級(jí)鐵芯和次級(jí)凸極；所述電機(jī)初級(jí)和電機(jī)次級(jí)之間設(shè)有氣隙；所述電機(jī)初級(jí)固定不動(dòng)，電機(jī)次級(jí)沿著電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向做直線運(yùn)動(dòng)。該永磁直驅(qū)式直線電機(jī)包括單邊平板式、雙邊平板式和圓筒式結(jié)構(gòu)。

所述的每個(gè)初級(jí)極靴上的永磁體充磁方向垂直于初級(jí)極靴表面，且相鄰永磁體充磁方向?相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。

所述的永磁體布滿整個(gè)電機(jī)初級(jí)氣隙側(cè)表面，設(shè)計(jì)成閉口槽結(jié)構(gòu)；或所述的永磁體僅僅貼裝于極靴表面，設(shè)計(jì)成開口槽結(jié)構(gòu)，且每個(gè)初級(jí)極靴的寬度與永磁體的極距之比為大于1的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)。所述電樞繞組可以繞制成集中或分布形式。

該大推力永磁直驅(qū)式直線電機(jī)可以用作電動(dòng)機(jī)，也可以用作發(fā)電機(jī)。

有益效果：

1)利用特殊的電機(jī)定次級(jí)結(jié)構(gòu)，調(diào)制電機(jī)的氣隙磁阻分布，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)初級(jí)內(nèi)永磁磁通的運(yùn)動(dòng)速度成倍于電機(jī)次級(jí)的運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)升速的效果，以提高電機(jī)額定輸出推力和功率密度；

2)永磁體和繞組均被安裝于電機(jī)初級(jí)上固定不動(dòng)，便于電機(jī)的冷卻；

3)電樞繞組不限制為集中繞組，電機(jī)極數(shù)配比更具多樣性；

4)初級(jí)極靴的寬度與永磁體極距之比為大于1的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)，較現(xiàn)有技術(shù)而言，取值多樣，為電機(jī)設(shè)計(jì)帶來很大的靈活性，同時(shí)便于通過設(shè)計(jì)合理的永磁體和次級(jí)凸?極數(shù)量，以減小電機(jī)定位力，避免使用斜槽等措施，降低制造難度和成本；

5)電機(jī)次級(jí)僅為帶有凸極的鐵芯結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度大，適用于大推力輸出工況；

附圖說明

圖1為結(jié)構(gòu)一永磁直線直驅(qū)電機(jī)閉口槽結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為結(jié)構(gòu)二：大推力永磁直線直驅(qū)電機(jī)開口槽結(jié)構(gòu)(極靴寬度與永磁體極距之比為分?jǐn)?shù))示意圖，

圖3為結(jié)構(gòu)三：大推力永磁直線直驅(qū)電機(jī)開口槽結(jié)構(gòu)(極靴寬度與永磁體極距之比為自然數(shù))示意圖，

圖中：初級(jí)鐵芯1，電樞繞組2，初級(jí)極靴3，永磁體4，氣隙5，次級(jí)鐵芯6，次級(jí)凸極7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

本實(shí)用新型提供的永磁直驅(qū)式直驅(qū)電機(jī)適用于低速大推力工況，可以作為直驅(qū)電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括電機(jī)初級(jí)和電機(jī)次級(jí)，該電機(jī)初級(jí)包括設(shè)有線槽的初級(jí)鐵芯、電樞繞組、初級(jí)極靴和永磁體，電樞繞組嵌入初級(jí)鐵芯線槽內(nèi)，永磁體安裝于初級(jí)極靴表面；電機(jī)次級(jí)包括次級(jí)鐵芯和次級(jí)凸極；在電機(jī)初級(jí)永磁體和次級(jí)凸極之間設(shè)有氣隙。

所述的初級(jí)鐵芯和次級(jí)鐵芯均由硅鋼疊片或其他導(dǎo)磁材料構(gòu)成。

所述的每個(gè)初級(jí)極靴上的有多個(gè)永磁體沿著電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向依次排列，這些永磁體的充磁方向垂直于初級(jí)極靴表面，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。