[發(fā)明專利]一種定子模塊化雙定子交替極圓筒型永磁直線電機

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• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114531001A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小梅;王明杰;賈宛英;邱洪波;楊存祥;陳文博;季玉琦;王豪苒
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K41/02;H02K1/34;H02K1/14;H02K1/18
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發(fā)明公開了一種定子模塊化雙定子交替極圓筒型永磁直線電機，涉及直線伺服電機技術(shù)領(lǐng)域。采用交替極的結(jié)構(gòu)，降低了永磁體的用量，降低了成本；內(nèi)定子單元和外定子單元錯開設(shè)置，動子鐵芯兩側(cè)的環(huán)形永磁體和環(huán)形磁極錯開設(shè)置，能有效的降低電機的推力波動，提高電機的電磁性能；內(nèi)定子和外定子由模塊化內(nèi)定子單元和外定子單元軸向疊加而成，內(nèi)定子單元和外定子單元均由徑向固定設(shè)置的“極靴模組、齒部模組、背鐵模組”單元組成，同時進一步對極靴模組、齒部模組、背鐵模組進行周向模塊化處理，能夠降低電機定子的渦流損耗，提高電機的效率；內(nèi)外雙定子結(jié)構(gòu)增加了電機的空間利用率，提高了電機的推力密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直線伺服電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種定子模塊化雙定子交替極圓筒型永磁直線電機。

背景技術(shù)

圓筒型永磁直線電機因其結(jié)構(gòu)簡單、推力密度高、且不存在橫向端部效應(yīng)及單邊磁拉力的特點等，廣泛應(yīng)用于振動與電能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)、電磁主動懸架系統(tǒng)、壓縮機系統(tǒng)、心臟泵系統(tǒng)等直驅(qū)系統(tǒng)。從20世紀(jì)50年代開始，世界上許多大學(xué)、公司及科研機、發(fā)電機、飛機推進器等領(lǐng)域的圓筒直線電機的研究。目前圓筒永磁直線電機本體的研究已經(jīng)較多，但是目前圓筒直線電機的應(yīng)用仍受限制，其仍存在電機推力波動較大、效率不高等問題，此外，定子渦流損耗抑制問題的研究方面仍然沒有成熟的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種定子模塊化雙定子交替極圓筒型永磁直線電機，解決了現(xiàn)有技術(shù)中推力密度低、定子渦流損耗高、推力波動大的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種定子模塊化雙定子交替極圓筒型永磁直線電機，包括電機芯軸，電機芯軸與電機殼固定連接，電機芯軸外側(cè)設(shè)有內(nèi)定子，電機殼內(nèi)側(cè)設(shè)有外定子，外定子和內(nèi)定子之間滑動設(shè)有動子，外定子、內(nèi)定子、電機芯軸、動子同軸設(shè)置，所述動子包括動子鐵芯，動子鐵芯內(nèi)部和外部沿軸向均交替固定設(shè)有環(huán)形永磁體和環(huán)形磁極，動子鐵芯內(nèi)部和外部的環(huán)形永磁體部分對應(yīng)設(shè)置，動子鐵芯內(nèi)部和外部的環(huán)形磁極部分對應(yīng)設(shè)置；所述內(nèi)定子和外定子分別包括沿動子軸向模塊化設(shè)置的內(nèi)定子單元和外定子單元，相鄰內(nèi)定子單元之間或相鄰?fù)舛ㄗ訂卧g均設(shè)有餅式繞組，內(nèi)定子單元和外定子單元均部分對應(yīng)設(shè)置；所述內(nèi)定子單元和外定子單元均包括沿動子徑向固定設(shè)置的極靴模組、齒部模組、背鐵模組；內(nèi)定子單元的背鐵模組與電機軸固定連接，內(nèi)定子單元的極靴模組與動子之間留有氣隙；外定子單元的背鐵模組與電機殼固定連接，外定子單元的極靴模組與動子之間留有氣隙。

優(yōu)選的，所述極靴模組包括周向設(shè)置的至少兩組極靴疊片，背鐵模組包括周向設(shè)置的至少兩組背鐵，齒部模組包括周向設(shè)置的至少兩組定子齒。

優(yōu)選的，定子齒數(shù)量與背鐵數(shù)量一致，每個定子齒所連接的極靴疊片數(shù)量為定子齒數(shù)量的整數(shù)倍。

優(yōu)選的，極靴模組與動子之間的氣隙寬度為1mm。

優(yōu)選的，所述背鐵為硅鋼背鐵，所述環(huán)形磁極為硅鋼環(huán)形磁極，所述永磁體為稀土永磁體。

優(yōu)選的，所述定子齒為軟磁復(fù)合材料齒，周向相鄰極靴、相鄰定子齒之間均填充有軟磁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，軟磁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與軟磁復(fù)合材料齒一體成型。

優(yōu)選的，軸向相鄰定子齒之間的餅式繞組共設(shè)置兩層，餅式繞組緊密設(shè)置在軸向相鄰定子齒之間。

優(yōu)選的，所述動子鐵芯通過軸承滑動設(shè)置在電機殼上。

本發(fā)明的有益效果：

1：電機芯軸固定與電機殼相連接起到對內(nèi)定子的支撐的作用；動子滑動設(shè)置于外定子與內(nèi)定子之間，動子分別與外定子和內(nèi)定子留有氣隙。內(nèi)外雙定子結(jié)構(gòu)增加了電機的空間利用率，提高了電機的推力密度。優(yōu)選氣隙寬度為1mm，在1mm時能夠使電機結(jié)構(gòu)在達(dá)到最佳空間利用率的同時保證推力密度要求。