[实用新型]圆筒式永磁直线电机结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别是一种细长型圆筒直线运动电机。

背景技术

直线电机也称线性电机、线性马达等，在实际工业应用中应用日益广泛。理论上，每一种旋转电机都可以对应至少一种直线电机，并且都可分为短定子和长定子直线电机，但由于技术和经济指标的限制，最常用的是直线感应电机和直线同步（包括永磁）电机。近年来，由于电力电子技术和材料技术的进步，其他特种直线电机也相继问世，永磁式直线电机就是其中的一种。这种电机其转子不再用电激磁，而是采用永磁磁极。永磁式直线电机的最大优点是单边激磁而且磁密较高，所以体积小，效率高。但是，由于永磁不像电磁那样容易调节磁通，所以永磁直线电机弱磁控制性能较差。永磁式直线电机通常分为有槽式和圆筒式，有槽式直线电机需专用控制器，控制方式复杂。圆筒形直线电机由于结构简单、绕组利用率高、无需控制器等特点被广泛使用。然而，圆筒式永磁直线电机都为一对极，磁轭较厚、漏磁严重，单位体积出力小，因此，现有的圆筒式永磁直线电机还是不理想。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型的圆筒式永磁直线电机结构，这种电机采用至少两对磁极，可以减少漏磁，提高电机出力，减小磁轭厚度。

本实用新型的技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型的一种圆筒式永磁直线电机结构，由前端盖、磁钢、轴、线圈、线圈骨架、磁轭、后端盖组成，所述磁钢在电机前端和后端之间呈线性间隔布置，每相邻的两块磁钢并排组成一对磁极，其中，所述磁极有至少两对。由于磁极有两对以上，而每相邻的两块磁钢并排组成一对磁极，则磁钢的数量应为三块以上。另外，位于电机前端和后端的两块磁钢的长度为位于中间的磁钢的长度的一半。这样是为了使相邻的磁钢之间的磁力分布更加均衡。

相比现有的圆筒式永磁直线电机结构中的一对磁极的设计，本实用新型采用两对以上磁极的多极式直线电机结构，将一个磁路回路转化为多个回路，可以减少漏磁，在同样体积下提高电机出力，在同样体积下可提高电机出力15%左右。有效地减小了磁轭厚度、在同样磁轭下可降低磁轭的磁密有效地减少了漏磁，提高气隙磁密增加电机出力，在同样体积下还能降低电机重量。

附图说明  

图1是两对磁极的圆筒式永磁直线电机结构示意图；

图2是单对磁极的电机磁力线分布图；

图3是两对磁极的电机磁力线分布图；

图4是三对磁极的电机磁力线分布图。

附图标记说明：1-前端盖，2-磁钢，3-轴，4-线圈，5-线圈骨架，6-磁轭，7-后端盖。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的圆筒式永磁直线电机是根据这样一个原理，将普通圆筒形直线电机的单个磁路回路转化为多个磁路回路，降低了磁轭中磁密分布，减少了漏磁，减小了磁轭厚度，从而在有限体积内可增加绕组槽面积，可以增加匝数，减小电阻，达到增加出力的效果。

该圆筒式永磁直线电机结构如图1所示，主要由前端盖1、磁钢2、轴3、线圈4、线圈骨架5、磁轭6、后端盖7组成，所述磁钢2在电机前端和后端之间呈线性间隔布置，每相邻的两块磁钢2并排组成一对磁极。

看图1，图1展示的是由三块磁钢2组成两对磁极的情况，磁钢2沿轴向分为N极（长度为L）、S极（长度为2L）、N极（长度为L），磁力线由N极出发S极回去形成闭合回路，将一对磁极磁路划分为多个磁路，两对磁极情况下的磁力线分布如图3所示。当磁钢2随轴移动时，磁力线沿磁轭6也会随之移动，只要保证对应磁极下电流方向一致就可输出连续推力，根据左手定则可以产生规定方向的推力，推力F计算如下式：

                           

上式中：N—每极下的线圈匝数；

—气隙磁密；

I—线圈电流；

D—每匝线圈平均直径；

看图2、图3和图4，其中图2是现有技术的单对磁极的电机磁力线分布图，图3和图4分别是本实用新型改进型的两对和三对磁极情况下的磁力线分布图。由三个图的对比可见，一对磁极下所有磁通都经过磁轭6同一位置，漏磁较大，对磁轭6厚度要求较高。而采用多极式结构后，磁通分为多个回路，降低了对磁6轭厚度的要求，漏磁也相对减小，在同样体积下多极式结构能够有效提高电机出力。