一种具有双层气隙的圆筒形直线电机制造技术

一种具有双层气隙的圆筒形直线电机，涉及电机领域，它提高了现有电机体积空间和电机的绕组利用率。外层初级轭为圆筒状导磁铁心，外层初级齿为圆环形导磁铁心，齿和外层绕组沿电机动子运动方向依次间隔排列在轭的内壁上；内层初级非导磁轴为圆筒状非导磁轴，内层初级内层导磁铁心为外表面沿电机动子运动方向依次间隔开有若干个环形槽的导磁铁心，环形槽内绕制有内层初级内层绕组，内层导磁铁心套装在非导磁轴上；中间次级中间导磁铁心为圆筒形导磁铁心，中间次级外和内层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列分别粘贴在中间导磁铁心的外和内表面；外层初级与中间次级之间形成外层气隙，内层初级与中间次级之间形成内层气隙。它是具有双层气隙的圆筒形直线电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直线电机领域，具体涉及圆筒形直线电机。
技术介绍
传统的直线运动经常由旋转电机输出的旋转运动，经滚珠丝杆副和其他中间传动 机构转换为直线运动来实现。复杂中间传动机构的存在，引起误差积累、惯量增大、振动噪 声等问题，从而限制了系统的精度和动态响应性能。现在，基于直线运动的直接传动技术， 省去了中间复杂传动机构，已在机床、电梯等直线运动场合应用，而且其应用领域正逐渐扩 大到生产及生活的各领域。其中，圆筒形直线电机具有绕组利用率高、无横向端部绕组、无 单边磁拉力等优点，在直线运动场合有很高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术为了提高现有电机体积空间和电机的绕组利用率的问题，而提出了一种具 有双层气隙的圆筒形直线电机。 本专利技术由外层初级、内层初级和中间次级组成；外层初级由轭、齿和外层绕组组 成，轭为圆筒状导磁铁心，齿为圆环形导磁铁心，齿和外层绕组沿电机动子运动方向依次间 隔排列在轭的内壁上；内层初级由内层导磁铁心、内层绕组和非导磁轴组成；非导磁轴为 圆筒状非导磁轴，内层导磁铁心为外表面沿电机动子运动方向依次间隔开有若干个环形槽 的导磁铁心，所述的环形槽内绕制有内层绕组，内层导磁铁心套装在非导磁轴上；中间次级 由外层Halbach永磁阵列、中间导磁铁心和内层Halbach永磁阵列组成；中间导磁铁心为圆 筒形导磁铁心，外层Halbach永磁阵列和内层Halbach永磁阵列分别粘贴在中间导磁铁心 的外表面和内表面；外层初级与中间次级之间形成外层气隙，内层初级与中间次级之间形 成内层气隙。 本专利技术的具有双层气隙的圆筒形直线电机，当电机为动电枢结构时，两个运动电 枢可以独立向外输出力和运动，也可以通过合理的电流或电压控制，实现两个电枢以相同 的运动状态运动，而输出推力为两个单元圆筒形直线电机产生的推力之和。当电机为动磁 钢结构时，中间永磁阵列作为共用动子，其输出推力为两个单元圆筒形直线电机的推力之 和。本专利技术提高了空间和电机的绕组利用率，增大了圆筒形直线电机的推力体积比。本发 明中，当圆筒形直线电机的轴径比较小时，采用双层气隙的结构方案，在相同的而体积内， 有效气隙面积增大，有效绕组的长度增加，电机的推力增大，从而提高了空间利用率和电机 的推力体积比。附图说明 图1为动电枢结构具有双层气隙的圆筒形直线电机示意图；图2为中间次级11单 对极的充磁方向示意图；图3为中间次级11形成的磁场示意图；图4为本专利技术电机的工作 原理示意图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式的圆筒形直 线电机由外层初级9、内层初级10和中间次级11组成；外层初级9由轭1、齿16和外层绕 组2组成，轭1为圆筒状导磁铁心，齿16为圆环形导磁铁心，齿16和外层绕组2沿电机动 子运动方向依次间隔排列在轭1的内壁上；内层初级10由内层导磁铁心4、内层绕组5和 非导磁轴6组成；非导磁轴6为圆筒状非导磁轴，内层导磁铁心4为外表面沿电机动子运动 方向依次间隔开有若干个环形槽的导磁铁心，所述的环形槽内绕制有内层绕组5，内层导磁 铁心4套装在非导磁轴6上；中间次级11由外层Halbach永磁阵列3、中间导磁铁心7和 内层Halbach永磁阵列8组成；中间导磁铁心7为圆筒形导磁铁心，外层Halbach永磁阵列 3和内层Halbach永磁阵列8分别粘贴在中间导磁铁心7的外表面和内表面，外层Halbach 永磁阵列3和内层Halbach永磁阵列8中位于同一轴径向位置的一对极充磁方向相反；外 层初级9与中间次级11之间形成外层气隙12，内层初级10与中间次级11之间形成内层气 隙13。 外层Halbach永磁阵列3和内层Halbach永磁阵列8之间的中间导磁铁心7，既作 为粘贴外层Halbach永磁阵列3和内层Halbach永磁阵列8的骨架。 同时，外层Halbach永磁阵列3产生的第一外层主磁通17、第二外层主磁通19和 外层漏磁通18，外层Halbach永磁阵列3产生的第一外层主磁通17经外层气隙12、外层初 级9形成闭合主磁路，外层Halbach永磁阵列3产生的第二外层主磁通19经中间导磁铁心 7、外层气隙12、外层初级9形成闭合主磁路，外层Halbach永磁阵列3产生的外层漏磁通 18经中间导磁铁心7形成闭合回路。同理，内层Halbach永磁阵列8产生的第一内层主磁 通22、第二内层主磁通21和内层漏磁通20，内层Halbach永磁阵列8产生的第一内层主磁 通22经内层气隙13、内层初级IO形成闭合主磁路，内层Halbach永磁阵列8产生的第二内 层主磁通21经中间导磁铁心7、内层气隙13、内层初级10上的内层导磁铁心4形成闭合主 磁路，内层Halbach永磁阵列8产生的内层漏磁通20经中间导磁铁心7形成闭合回路。中 间导磁铁心7作为外层Halbach永磁阵列3和内层Halbach永磁阵列8产生的磁场之间起 到屏蔽作用，从而减小磁场耦合。具体实施方式二 结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同 点在于外层Halbach永磁阵列3中的永磁体均匀粘贴在中间导磁铁心7的外表面上，沿轴 向方向每相邻的两个永磁体的轴向中轴线相互重合，沿圆周方向每相邻的两个永磁体的圆 周方向中轴线位于同一圆周线上，外层Halbach永磁阵列3的每极有n个永磁体，沿轴向方 向位于同一轴向中轴线的永磁体由左往右每极中n个永磁体的充磁方向依次逆时针递增 a = 180° /n角度。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。以逆时针旋转方向为 正方向，外层Halbach永磁阵列3上，每极下有三个永磁体，每对极下每个永磁体的充磁方 向排列为沿轴向由左往右分别以180° /3递增，设定永磁体3-1沿径向方向充磁30° ，永 磁体3-2沿径向方向充磁90° ，永磁体3-3沿径向方向充磁150° ，永磁体3-4沿径向方向 充磁210° ，永磁体3-5沿径向方向充磁270° ，永磁体3-6沿径向方向充磁330° 。 具体实施方式三结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同 点在于内层Halbach永磁阵列8中的永磁体均匀粘贴在中间导磁铁心7的内表面上，沿轴向方向每相邻的两个永磁体的轴向中轴线相互重合，沿圆周方向每相邻的两个永磁体的圆 周方向中轴线位于同一圆周线上，内层Halbach永磁阵列8的每极有m个永磁体，沿轴向方 向位于同一轴向中轴线的永磁体由左往右每极中m个永磁体的充磁方向依次逆时针递减 13 =180° /m角度。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。以逆时针旋转方向为 正方向，内层Halbach永磁阵列8上，每极下有三个永磁体，每对极下每个永磁体的充磁方 向排列为沿轴向由左往右分别以180° /3递减，设定永磁体8-l沿径向方向充磁330° ， 永磁体8-2沿径向方向充磁270 ° ，永磁体8-3沿径向方向充磁210°，永磁体8-4沿径向 方向充磁150° ，永磁体8-5沿径向方向充磁90° ，永磁体8-6沿径向方向充磁30° 。 具体实施方式四本实施方式与具体实施方式二或三不同点在于所述的n、m为整 数，当n ^且m > 5时，外层Halbach永磁阵列3在外层气隙12产生正弦形气隙磁场，内层 Halbach本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双层气隙的圆筒形直线电机，其特征在于它由外层初级（９）、内层初级（１０）和中间次级（１１）组成；外层初级（９）由轭（１）、齿（１６）和外层绕组（２）组成，轭（１）为圆筒状导磁铁心，齿（１６）为圆环形导磁铁心，齿（１６）和外层绕组（２）沿电机动子运动方向依次间隔排列在轭（１）的内壁上；内层初级（１０）由内层导磁铁心（４）、内层绕组（５）和非导磁轴（６）组成；非导磁轴（６）为圆筒状非导磁轴，内层导磁铁心（４）为外表面沿电机动子运动方向依次间隔开有若干个环形槽的导磁铁心，所述的环形槽内绕制有内层绕组（５），内层导磁铁心（４）套装在非导磁轴（６）上；中间次级（１１）由外层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（３）、中间导磁铁心（７）和内层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（８）组成；中间导磁铁心（７）为圆筒形导磁铁心，外层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（３）和内层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（８）分别粘贴在中间导磁铁心（７）的外表面和内表面；外层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（３）和内层Ｈａｌｂａｃｈ永磁阵列（８）中位于同一轴径向位置的一对极充磁方向相反；外层初级（９）与中间次级（１１）之间形成外层气隙（１２），内层初级（１０）与中间次级（１１）之间形成内层气隙（１３）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李立毅，黄旭珍，曹继伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]