[發明專利]一種定子永磁型動子鐵芯分塊式直線振蕩電機及單元組

有效

• 申請號: 202110248415.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113054767B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 徐偉;張婭平;張祎舒
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K1/18;H02K1/14;H02K33/18;H02K41/03
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發明公開了一種定子永磁型動子鐵芯分塊式直線振蕩電機及單元組，屬于直線振蕩電機領域，電機包括：分塊式動子鐵芯，包括多個彼此分立的動子鐵芯；定子鐵芯，包括對稱分布在分塊式動子鐵芯運動平面兩側的兩部分，每部分均包括定子齒和定子軛部；永磁體，表貼于定子鐵芯中位于端部的定子齒的表面；電樞繞組，包括兩組分別纏繞在定子鐵芯中位于中間的兩個定子齒上的線圈；當電樞繞組中通入正弦交流電時，在分塊式動子鐵芯中產生類正弦電磁推力，推動其做往復直線振蕩運動。分塊式動子鐵芯降低動子質量，提高系統諧振頻率和功率密度，永磁體表貼于定子端齒，可避免裝設永磁體護套，縮小機械氣隙以增強定子與動子之間的耦合，且有利于永磁體散熱。

技術領域

本發明屬于直線振蕩電機領域，更具體地，涉及一種定子永磁型動子鐵芯分塊式直線振蕩電機及單元組。

背景技術

直線振蕩電機依據動子移動速度與行波磁場運動速度是否存在差距，可以分為直線異步振蕩電機和直線同步振蕩電機。其中，直線同步振蕩電機通常只需單相繞組，依靠電磁力及諧振彈簧共振，產生嚴格受輸入交流電頻率控制的直線往復運動，具有低損耗、高效率、大推力等性能優勢，在直線壓縮機領域得到廣泛應用。

動鐵式直線同步振蕩電機通過供給勵磁線圈交流電以產生交變磁鏈，與動子鐵芯作用產生直線往復電磁推力。相較于動圈式直線振蕩電機，動鐵式直線同步振蕩電機的動子結構具有更高的機械強度，因而可以適用于頻率較高的運動場合。相較于動磁式直線振蕩電機，動鐵式直線同步振蕩電機避免了低機械強度、易溫升的永磁體參與直線運動，因而電機的運行安全可靠性更高，且有效延長了永磁體材料的使用壽命。目前的動鐵式直線振蕩電機，其動子質量較大，使得電機系統的諧振頻率受限，并且較大質量的動子需要更大彈性系數的諧振彈簧，限制了動子直線往復運動的穩定性。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種定子永磁型動子鐵芯分塊式直線振蕩電機及單元組，其目的在于設計分塊式動子鐵芯，降低動子質量，提高系統諧振頻率和功率密度，相應地將永磁體表貼于定子端齒的表面，可避免裝設永磁體護套，縮小機械氣隙以增強定子與動子之間的耦合，且有利于永磁體散熱，避免永磁體由于溫升造成不可逆退磁，確保電機運行的安全可靠性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種定子永磁型動子鐵芯分塊式直線振蕩電機，包括：分塊式動子鐵芯、定子鐵芯、永磁體和電樞繞組；所述分塊式動子鐵芯包括多個彼此分立的動子鐵芯；所述定子鐵芯包括對稱分布在所述分塊式動子鐵芯運動平面兩側的兩部分，每部分均包括定子軛部和多個分布在所述定子軛部上的定子齒；所述永磁體表貼于所述定子鐵芯中位于端部的定子齒的表面，用于在所述分塊式動子鐵芯與定子鐵芯之間的氣隙中產生第一磁動勢；所述電樞繞組包括兩組同向串聯或并聯的線圈，所述線圈分別纏繞在所述定子鐵芯兩部分中位于中間的定子齒上；當所述電樞繞組中通入正弦交流電時，在所述氣隙中產生第二磁動勢行波，所述第一磁動勢與第二磁動勢行波用于在所述分塊式動子鐵芯中產生類正弦電磁推力，推動所述分塊式動子鐵芯做往復直線振蕩運動。

更進一步地，所述永磁體的寬度與所述定子鐵芯中位于端部的定子齒的寬度相等，所述定子鐵芯中位于端部的定子齒的高度H_se和位于中間的定子齒的高度H_sc不相等，且滿足：

H_sc＝H_se+H_pm

其中，H_pm為所述永磁體的高度。

更進一步地，所述永磁體的充磁方向垂直于所述分塊式動子鐵芯的運動平面，各所述永磁體的大小相等，且位于運動平面同一側的永磁體的極性相反，位于垂直于運動平面同一側的永磁體的極性相同。

更進一步地，所述分塊式動子鐵芯中動子鐵芯的數量以及所述定子鐵芯每部分中定子齒的數量均為3。