圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热良好的永磁直线振荡电机，属于永磁电机领域。
【背景技术】
[0002]直线电机可看成是旋转电机沿着径向剖开，并展开成定子和动子而衍生出的一种电机。在需要直线运动或者直线往复运动的场合，传统的方式是旋转电机通过曲轴连杆结构，将旋转运动转换成直线运动，这种系统具有结构复杂，加速度不高，动态响应慢等缺点。采用直线电机，可以直接驱动负载做直线运动，无需中间机构，使得系统具有高动态性、高加速度，高精度等优点。
[0003]在活塞式压缩机系统中，电机带动曲轴旋转，通过连杆、十字头、活塞杆，带动活塞在气缸中作往复运动。在这种系统中，很多能量消耗在曲轴连杆和活塞与气缸中间的摩擦中，结构复杂，噪声大，效率低。一体化的直线振荡压缩机结构，其活塞是由直线振荡电机直接驱动，省去了将旋转运动转化为直线运动的中间机构，具有加工难度小、动态特性好，体积小和能效高等优点。因此，直线振荡电机的具有较大的应用前景。
[0004]传统的动磁式直线振荡电机，永磁体安装在直线电机的动子上，为了防止永磁体因为高频振荡或者受到巨大冲击而脱落，需要在动子上安装不锈钢或者玻璃纤维等不导磁材料制成的固定装置，导致动子质量增加，动子运动加速度受限制，且动磁式结构还会在铁轭中形成很大涡流。这些缺点导致发热大，散热困难，可能造成永磁体不可逆退磁，从而影响限制电机出力，减小功率密度等。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决传统直线振荡电机在动子上安装不锈钢或者玻璃纤维等不导磁材料制成的固定装置，导致散热困难、永磁体发生不可逆退磁，减小功率密度低的问题，提供了一种圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机。
[0006]本发明所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，它包括定子和动子，定子位于动子的外部，且定子和动子之间存在径向气隙；
[0007]动子包括动子铁心和主轴，动子铁心设置在主轴的外圆表面，动子铁心的外圆表面设置有两个平行的圆环形凹槽，使得动子铁心的轴截面为E型；
[0008]定子包括两个定子铁心、永磁体环和定子绕组；两个圆环形的定子铁心之间夹持永磁体环，定子铁心的轴截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向动子，电枢绕组嵌在所述“凹”字形的开口内，两个定子铁心“凹”字形的开口内定子绕组反向串联。
[0009]永磁体环的轴截面为矩形，永磁体环沿轴向平行充磁；
[0010]永磁体环的径向厚度与定子铁心的径向厚度相等。
[0011]定子铁心和动子铁心由硅钢片叠加制成，或由实心钢制成。
[0012]定子铁心“凹”字形的开口为半开口或全开口。
[0013]定子铁心和动子铁心由非晶态铁磁复合材料或SMC软磁复合材料制成。
[0014]定子铁心具有“凹”字形的开口，定子铁心的定子齿是面向动子的；动子铁心为面向定子的E型结构，其三个动子齿也是面向定子的。
[0015]本发明的优点:本发明电机结构简单可靠。本发明提出的圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，永磁体安装在定子上，动子上既无永磁体又无绕组，定子铁心和动子铁心均可由硅钢片叠制，具有加工装配容易、结构简单可靠、成本低，功率密度高等优点，适用于高频振荡等应用场合。
【附图说明】
[0016]图1是本发明所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机的结构示意图。
[0017]图2是h时刻圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机的主磁通，电枢绕组不通电。
[0018]图3是^时刻圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机的主磁通，电枢绕组不通电。
【具体实施方式】
[0019]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，它包括定子和动子，定子位于动子的外部，且定子和动子之间存在径向气隙；
[0020]动子包括动子铁心4和主轴5，动子铁心4设置在主轴5的外圆表面，动子铁心4的外圆表面设置有两个平行的圆环形凹槽，使得动子铁心4的轴截面为E型；
[0021]定子包括两个定子铁心1、永磁体环2和定子绕组3 ;两个圆环形的定子铁心I之间夹持永磁体环2，定子铁心I的轴截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向动子，电枢绕组3嵌在所述“凹”字形的开口内，两个定子铁心I “凹”字形的开口内定子绕组3反向串联。
[0022]永磁体环2的轴截面为矩形，永磁体环2沿轴向平行充磁；
[0023]永磁体环2的径向厚度与定子铁心I的径向厚度相等。
[0024]定子铁心I和动子铁心4由硅钢片叠加制成，或由实心钢制成。
[0025]定子铁心I “凹”字形的开口为半开口或全开口。
[0026]定子铁心I和动子铁心4由非晶态铁磁复合材料或SMC软磁复合材料制成。
[0027]定子铁心I具有“凹”字形的开口，定子铁心I的定子齿是面向动子的；动子铁心4为面向定子的E型结构，其三个动子齿也是面向定子的。
[0028]工作原理:该圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机通过定子与动子之间的相对直线运动，在电枢绕组3中产生变化的磁场，从而感应出变化的电势，以实现交流运行。当在图2所示的h时刻，动子铁心4的右边两个齿与右边的定子铁心I的齿对齐，此时左边的环形线圈不工作，只有右边环形线圈工作，交链的磁通达到最大，假定此时为磁通方向为正。当在图3所示的h时刻，动子铁心4的左齿与左边的定子铁心I的左齿对齐，此时只有左边环形线圈工作，右边环形线圈不工作，此时绕组交链的磁通也达到最大。由于二个环形线圈反向串联，所以此时与电枢绕组3交链的磁通方向与h时刻相反，即磁通方向为负。随着动子的直线往复运动，电枢绕组3交链的磁通的幅值和方向会随之改变。因此任何时刻均可以获得永磁体2产生的感应电势，避免了永磁体无效工作区，提高了永磁体的利用率。
[0029]电枢绕组3通入合适的电流，即可实现直线往复运动。通过改变电枢绕组3供电电流的频率和幅值，就可以控制动子的运动速度和推力。
[0030]该圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，永磁体2安装在定子上，定子铁心I和动子铁心4均可由硅钢片叠制而成，可以有效的降低加工制造成本，结构简单可靠，适用于高频率的振汤运动。
[0031]本实施方式电机可做发电机使用，即当自由活塞式原动机驱动动子做往复运动时，电枢绕组输出交流电压，经整流，升压，逆变等电路，给负载供电。
[0032]本实施方式电机也可做直线电动机使用。
【主权项】
1.圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，其特征在于，它包括定子和动子，定子位于动子的外部，且定子和动子之间存在径向气隙； 动子包括动子铁心(4)和主轴(5)，动子铁心(4)设置在主轴(5)的外圆表面，动子铁心(4)的外圆表面设置有两个平行的圆环形凹槽，使得动子铁心(4)的轴截面为E型； 定子包括两个定子铁心(I)、永磁体环(2)和定子绕组(3);两个圆环形的定子铁心(I)之间夹持永磁体环(2)，定子铁心(I)的轴截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向动子，电枢绕组3嵌在所述“凹”字形的开口内，两个定子铁心(I) “凹”字形的开口内定子绕组⑶反向串联。 永磁体环⑵的轴截面为矩形，永磁体环⑵沿轴向平行充磁； 永磁体环(2)的径向厚度与定子铁心(I)的径向厚度相等。
2.根据权利要求1所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，其特征在于，定子铁心(I)和动子铁心⑷由硅钢片叠加制成，或由实心钢制成。
3.根据权利要求1所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，其特征在于，定子铁心(I)“凹”字形的开口为半开口或全开口。
4.根据权利要求1所述圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，其特征在于，定子铁心(I)和动子铁心(4)由非晶态铁磁复合材料或SMC软磁复合材料制成。
【专利摘要】圆筒型开关磁链永磁直线振荡电机，属于电机领域，本发明为解决传统直线振荡电机在动子上安装不锈钢或者玻璃纤维等不导磁材料制成的固定装置，导致散热困难、永磁体发生不可逆退磁，减小功率密度低的问题。本发明包括定子和动子，定子位于动子的外部，且定子和动子之间存在径向气隙；动子包括动子铁心和主轴，动子铁心设置在主轴的外圆表面，动子铁心外圆表面设置有两个平行的圆环形凹槽，使得动子铁心的轴截面为E型；定子包括两个定子铁心、永磁体环和定子绕组；两个圆环形的定子铁心之间夹持永磁体环，定子铁心的轴截面为“凹”字形，开口面向动子，电枢绕组嵌在所述“凹”字形的开口内，两个定子铁心“凹”字形的开口内定子绕组反向串联。
【IPC分类】H02K3-28, H02K1-17, H02K1-22, H02K1-16, H02K33-18
【公开号】CN104811008
【申请号】CN201510275461
【发明人】郑萍, 朱少洪, 王伟男, 张书宽, 周承豫
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月26日