[发明专利]一种高推力密度圆筒型横向磁通永磁直线电机

说明书

本发明公开了一种高推力密度圆筒型横向磁通永磁直线电机，涉及直线电机技术领域，包括次级和初级，所述次级包括内侧次级和外侧次级，所述初级位于所述内侧次级与外侧次级形成的圆环状空间内，所述初级的运动方向与直线电机的轴线方向平行，所述内侧次级与初级之间、所述外侧次级与初级之间均形成电机的气隙。本发明构成的圆筒型横向磁通永磁直线电机能够提高直线电机初级侧的空间利用率，提高气隙磁通密度和推力密度；同时，能够实现直线电机各相间磁隔离，消除绕组间互感，控制简单，易模块化设计，解决了现有圆筒型直线电机铁心装配工艺复杂、空间利用率低、推力密度低的问题。

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，具体为一种高推力密度圆筒型横向磁通永磁直线电机。

背景技术

采用直线电机直接驱动负载进行单向或往复直线运动可避免传统旋转电机间接驱动负载时由中间机械转换传动装置带来的位置精度下降、系统效率降低、磨损加重、噪声增大等问题，具有显著的性能优势和良好的应用前景，高性能直线电机及其驱动系统成为了电机领域的一个重点研究方向。

相比于平板型直线电机，圆筒型直线电机可以有效规避横向端部效应，提升直线电机的推力密度。与此同时，鉴于传统圆筒型永磁直线电机的结构与磁路特点，该类电机往往存在着铁心加工复杂，装配难度大等问题。横向磁通电机技术是近年来的电机本体拓扑领域的新型技术，该类电机中主磁通回路所处平面与电机运动方向垂直，电机的电磁负荷在空间内相对解耦，能在一定范围内同时提高以实现电机推力密度的大幅提升。将横向磁通电机技术与圆筒型永磁直线电机技术相互结合，可在增大直线电机推力密度的同时降低电机铁心的加工及装配难度。然而，现有圆筒型横向磁通直线电机拓扑中，励磁永磁体的漏磁现象严重，有效磁通占比不高，气隙磁密较低，推力密度受限；同时，受横向磁通电机中磁通分布特点限制，现有横向圆筒型磁通直线电机的初级铁心间距为永磁体极距的2倍，相邻初级铁心间存在大量的冗余空间，造成了电机空间的浪费；综合上述因素，现有圆筒型横向磁通永磁直线电机的推力密度有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高推力密度圆筒型横向磁通永磁直线电机，提高电机初级空间利用率，提高气隙磁通密度，有效增大电机的推力密度，同时消除初次极间法向力的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高推力密度圆筒型横向磁通永磁直线电机，包括次级和初级，所述次级包括内侧次级和外侧次级，所述初级位于所述内侧次级与外侧次级形成的圆环状空间内，所述初级的运动方向与直线电机的轴线方向平行，所述内侧次级与初级之间、所述外侧次级与初级之间均形成电机的气隙。

进一步地，所述初级包括三个单相初级，三个所述单相初级分别形成直线电机的U相、V相和W相，所述初级的轴向长度小于所述次级的轴向长度。

进一步地，所述单相初级包括多个铁心组件，多个所述铁心组件沿着直线电机的轴向紧密排布，相邻两个所述铁心组件之间设置有初级间隔板，所述铁心组件包括初级铁心单元一和初级铁心单元二，所述初级铁心单元二与初级铁心单元一之间贴合设置有所述初级间隔板，所述初级上套有绕组，所述绕组为跑道形集中式。

进一步地，所述初级铁心单元一和初级铁心单元二均为圆环形状，所述初级铁心单元一内外侧和初级铁心单元二的内外侧均沿自身圆周方向均匀开设有多个齿槽，所述初级铁心单元一内侧的齿槽与外侧的齿槽沿圆周方向交错排布，所述初级铁心单元二内侧的齿槽与外侧的齿槽沿圆周方向交错排布，所述初级铁心单元一的内侧齿中心线与相邻所述初级铁心单元二内侧的槽中心线对齐，所述初级铁心单元一的外侧齿中心线与相邻所述初级铁心单元二外侧的槽中心线对齐，所述初级铁心单元一与相邻所述初级铁心单元二的间距与所述次级的极距相同。

进一步地，所述绕组置于所述初级铁心单元一与初级铁心单元二内外侧齿槽围绕而成的内外侧导体槽之中，同一相内的所述绕组依次首尾串联形成单相初级绕组。