[其他]電磁式儀用直流直線電動機

無效

• 申請號: 85100292
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100292A
• 公開（公告）日: 1986-08-06
• 發明（設計）人: 丁志剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K41/035
• 分類號: H02K41/035;H02K33/12
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 韓介梅

本發明屬于測量儀器儀表上用的直流直線電動機。

在本發明作出以前，測量儀器儀表上用的直流直線電動機都為動圈型永磁式結構，蘇聯專家М.Г.ТЕР-МАРТИРОСЯН，Ю.М.ХОДЖАЯНЦ ИНЖ.А.А.СААРЯН于1977年在《ПРИБОРЫ И СИС ТЕМН УПРАВЛЕНИЯ》（儀器和系統控制）NO11期刊上，發表了有關儀用直線電動機的文章，對儀用的直流直線電動機曾作過詳細的分析和比較。但文章也只涉及到動圈型永磁式結構，他所推薦的最佳動圈型永磁式結構是在電機的芯軸上套上一只長管型永久磁鐵，在長管型永久磁鐵外又套上一只可動的圓柱型線圈，當可動線圈中通入直流電時，在電磁力作用下，該線圈便沿芯軸軸向作直線運動。

由于動圈型永磁式直流直線電動機是采用永久磁鐵，所以有以下幾個缺點：

①永久磁鐵所用的永磁材料價格高。

②永磁材料素質又硬又脆，機械加工困難，特別是長管型結構，更不易加工。

③長管型永磁材料徑向充磁很難做到沿軸向氣隙磁場分布均勻，因而不能保證電磁力和電流間呈線性關系，導致儀表線性度不夠理想。

④永久磁鐵在電機徑向所占的尺寸比例比較大，因而在電機外殼尺寸給定的情況下芯軸的直徑受到一定的限制。由理論分析和實驗數據表明，該類電機氣隙中的工作磁密正比于電機芯軸的直徑，而電機的動態性能指標：電機的機械時間常數反比于工作磁密的平方，由此可見，電機芯軸直徑的大小對電機動態性能有很大的影響。

鑒于上述已有技術存在的這些問題，本發明的任務是設計一種工作線性度高、動態性能好、加工方便、成本低的測量儀器儀表上用的直流直線電動機。

本發明的技術解決方案是采用兩套激磁線圈來代替永磁式直流直線電動機中的長管型永久磁鐵。所說的兩套激磁線圈，一套為主激磁線圈，用于在電機氣隙中建立起一定強度的單極型磁場。另一套為補償激磁線圈，是用來保證電機氣隙磁密沿軸向分布均勻。從電磁力表達式F＝Bli可見，當l＝常數，如沿氣隙各點B值為一常值時，則F和i為線性關系，這是儀表所希望的最理想情況。

本發明的主激磁線圈是由1對或n對（n為整數）集中線圈組成，該n對線圈對稱地分放在芯軸兩端，如圖1中5、6所示，或者對稱地分放在芯軸軸線兩側，補償激磁線圈是以芯軸中線為界，由均勻分布環繞在芯軸中線兩側的1對或n對（n為整數）線圈組成，如圖1中7、8所示。主激磁線圈和補償激磁線圈可以互相串聯，也可以互相并聯，但必須保證芯軸中線兩側線圈中的電流流向相反，即左半根芯軸上的主激磁線圈，補償激磁線圈中的電流流向和右半根芯軸上的主激磁線圈、補償激磁線圈中的電流流向相反。

由于本發明采用兩套激磁線圈，所以比永磁長管型結構加工方便，成本低，且其所占的徑向空間比永磁長管型結構所占徑向空間小，因而可以得到較大的芯軸直徑，獲得較高的工作磁密，使該電機的機械時間常數顯著減小，從而改善了電機的動態性能。而且本發明有補償激磁線圈的作用，所以還能使電機氣隙磁密沿軸向分布均勻，保證了電磁力和電流成線性關系，使儀器性能更好。

本發明有如下附圖：

圖1為電磁式直流直線電動機結構示意圖。

圖中1為電機機殼，2為電機端蓋，3為電機的芯軸，4為可動圓柱形線圈，5與6為主激磁線圈，7與8為補償激磁線圈。

圖2為電磁式直流直線電動機的氣隙磁密沿軸向分布情況。

圖1示出了本發明的一種實施例。為了簡化結構，我們采用一對主激磁線圈和一對補償激磁線圈。一對主激磁線圈5、6對稱地分套在芯軸的兩端，套在芯軸左端的線圈按逆時針方向繞行，套在芯軸右端的線圈按順時針方向繞行。一對補償激磁線圈7、8均勻地分布環繞在芯軸中線m的兩側，芯軸中線左側的補償激磁線圈是按逆時針方向環繞在芯軸上。芯軸中線右側的補償激磁線圈是按順時針方向環繞在芯軸上，一對主激磁線圈和一對補償激磁線圈互相串聯連接，這樣當激磁線圈中通以激磁電流時，左半根芯軸上的主激磁線圈，補償激磁線圈中的電流流向和右半根芯軸上的主激磁線圈，補償激磁線圈中的電流流向是相反的，將會在電機氣隙中建立起單極型徑向氣隙磁場，根據Fleming左手定則，載有電流的可動園柱形線圈4便會在徑向氣隙磁場作用下，沿芯軸軸向作直線運動。改變激磁電流的大小和方向，即可改變軸向電磁力的大小和方向。