基于径向磁筒动子的直线电机制造技术

一种基于径向磁筒动子的直线电机，由动子和定子两大部分组成，动子的主要构件为安装于动子的径向磁筒和套在动子磁筒内壁的驱动线圈，构成一个成为动子的厚壁筒；定子构造为一个长外磁筒WCT里面套一个等长的内磁轴NCZ，两端部用连接体固定，使外磁筒与内磁轴之间形成一个间隙筒，动子通电后可以在间隙筒中穿行。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术是一种直线电机，属于电机领域。本专利技术简称径向磁筒动子电机或磁筒电机。
技术介绍
：直线电机种类繁多，如：交流直线感应电动机(LIM)，交流直线同步电动机(LSM)，直流直线电动机(LDM)，直线步进电动机(LPM)，直线电磁螺线管电动机(LES)，直线振荡电动机(LOM)，等，其中，交流直线感应电动机在动力驱动中得到了很好的应用，比如高铁、航母的电磁弹射器等，但是，其技术复杂性很高，导致可靠性难以保证。直线电磁螺线管电动机(LES)的优点是结构简单，直流无刷驱动；直线电磁螺线管电动机(LES)俗称为音圈电机，采用与喇叭中的音圈相同的工作原理，一个外圆筒磁极套一个内圆轴磁极，内外磁极间形成圆筒形空隙，环形音圈套在空隙中可以沿内圆轴滑动。就目前而言，LES的缺点很明显，主要是没有解决长距离大功率驱动的问题。专利技术目的：本专利技术的目的是解决LES式电机无法长距离大功率驱动的问题，经过结构改造，得到一种新型直流直线电机，直流、驱动力大、效率高、驱动力可调的电机。本专利技术基本原理：一种基于径向磁筒动子的直线电机，由动子和定子两大部分组成，动子的主要构件为动子磁筒和套在动子磁筒内壁的驱动线圈，构成一个成为动子的厚壁筒；定子构造为一个长外磁筒WCT里面套一个等长的内磁轴NCZ，两端部用连接体固定，使外磁筒与内磁轴之间形成一个间隙筒，动子可以在间隙筒中穿行。为了叙述简便，本文中词汇先给出以下定义和约定：●单一截面和复合型截面：外磁筒、内磁轴和动子磁筒的截面形状包括单一截面和复合型截面，单一截面包括各种曲线形状截面(圆形截面、椭圆形截面、抛物线截面)和多边形截面(矩形截面、梯形截面)，复合型截面是多个单一截面的组合，典型的为拱门截面，其上部为半圆截面，下部为矩形截面，本文以圆形截面代表所有的单一截面，以拱门截面代表所有的复合型截面。●筒截面：各种截面的统称，包括：内磁轴截面、间隙筒截面、动子磁筒截面、驱动线圈截面、滑动子截面。X型截面是单一截面和复合型截面的统称。●主标号与下标：附图中，同类器件或同一器件的不同视图采用相同的主标号和不同的下标，不写下标则表示泛指，如：WCT泛指外磁筒，下标1-4为圆筒形器件下标，下标5-9为拱门型器件下标，如WCT1、WCT2、WCT3、WCT5、WCT6、WCT7、分别表示圆筒形外磁筒外观、圆筒形外磁筒剖视、圆筒形外磁筒截面、拱
门型外磁筒外观、拱门型外磁筒剖视、拱门型外磁筒截面。内磁轴(NCZ)：是用铁磁性材料做成的长轴，内磁轴筒截面外表面相同于并微小于动子筒截面内孔表面，微间隙地套在动子内孔表面。●外磁筒(WCT)：是用铁磁性材料做成的长筒，外磁筒筒截面内表面相同于并微大于动子筒截面外壁表面，微间隙地套在动子外壁表面。由于固定于动子的驱动钩需要穿过外磁筒拖动被加速体加速，所以需要在外磁筒上开驱动槽，统一约定，外磁筒带有驱动槽，以下不再说明。●内磁轴(NCZ)：是用铁磁性材料做成的长轴。●连接体：位于内磁轴与外磁筒的两端，将其两者连接固定，连接体有永磁体和铁磁体两类，永磁体又分径向磁筒和轴向磁筒两种。●等长：内磁轴与外磁筒的长度差小于连接体的长度，即，可以用连接体将内磁轴与外磁筒连接和固定，就认为内磁轴与外磁筒等长。●准直线：一根弯曲的定子，当曲率半径为无穷大时就成了直线定子，为了叙述简洁，本文定义曲率半径大于动子长度20倍时，称该曲线称为准直线，所以，准直线包括缓慢弯曲的曲线。●径向磁筒(JXCT)：其磁力线方向为径向辐射方向的永磁筒，即筒的内壁为一极，而外壁为另一极，以内壁极性标记为径向磁筒的极性，即：内壁为N极的径向磁筒称之为N径向磁筒nJXCT，内壁为S极的径向磁筒称之为S径向磁筒。径向磁筒包括动子磁筒和端部磁筒两种。●动子磁筒(DZCT)：全称为“安装于动子的径向磁筒”，内壁为N极的动子磁筒称之为N动子磁筒nDZCT，内壁为S极的动子磁筒称之为S动子磁筒sDZCT，动子磁筒可以用包括铁氧体在内的非金属永磁体和包括铷铁硼在内的金属永磁体制造，如果用金属永磁体制造，应该在径向沿轴向切割至少一条绝缘缝，或者采用磁瓦拼接，以避免涡流的形成。●径向磁筒动子：基于径向磁筒和驱动线圈的动子。●端部磁筒(DBCT)：全称为“安装于定子端部的径向磁筒”。●反向磁筒：sDZCT与nDBCT为反向磁筒。●动子：动子主体由外到内的构件分别为：护套、动子磁筒、驱动线圈、线骨架，护套的外壁即动子的外壁，线骨架的内壁即动子的内壁，护套和线骨架的厚薄根据实验确定，当薄至为零时，就是去掉护套和线骨架了，动子主体和滑动子固定为一
体构成动子，附图中驱动方向朝左，回退方向朝右。●滑动子：包括滑动式滑套和滚轮式滑套，固定于动子主体两端，动子主体在滑动子的支撑下，动子外壁与外磁筒内壁为微间隙，动子内壁与内磁轴外壁为微间隙，动子可零摩擦或微摩擦地在外磁筒与内磁轴形成的间隙筒中穿行，即，滑动子是动子沿轴向运动的载体。●间隙筒：外磁筒内壁与内磁轴外壁之间形成一个大间隙的间隙筒，动子可以在间隙筒中穿行。●零间隙：指两邻面紧密接触且无滑动，其间隙视为零。●微间隙：指两邻面不接触，相对运动时无摩擦但间隙很小，也包括两邻面为润滑式接触，摩擦力很小。●驱动线圈(QDXQ)：是一个圆筒状或复合筒状螺线管线圈，导线圆周向或复合型周向环绕在称为线骨架XGJ的非磁性材料薄壁筒上，形成圆筒状或复合筒状的驱动线圈，将所述线骨架和线圈粘接固定，合称为线圈体，驱动线圈零间隙地嵌套在动子磁筒内表面，线骨架内壁微间隙地套在内磁轴外表面。本文中导体包括超导体。●驱动铁芯：在动子磁筒外面加一个护套称为驱动铁芯。●内环间隙、外环间隙：动子外壁(即驱动铁芯外壁)与外磁筒内壁之间的间隙称外环间隙；动子内壁(即驱动线圈内壁)与内磁轴外壁之间的间隙称内环间隙。●驱动钩：固定于动子的钩子，伸到驱动槽的外面，勾住被驱动物体。动子由动子主体和滑动子构成，动子主体由外到内的构件分别为：护套、动子磁筒、驱动线圈、线骨架，动子磁筒的磁力线方向为径向辐射方向，即筒的内壁为一极，而外壁为另一极，动子磁筒在该动子磁筒电机中形成磁回路的路径为：动子磁筒外壁→动子磁筒内壁→驱动线圈→内磁轴→内磁轴端部→连接体→外磁筒→动子磁筒外壁，护套为固定和保护动子磁筒，导线周向环绕在线骨架上，形成筒状的驱动线圈，驱动线圈零间隙地嵌套在动子磁筒内孔中；动子磁筒的磁力线方向正好垂直于驱动线圈筒壁面，线圈通电后受到轴向力，带动整个动子沿着内磁轴在间隙筒中穿行，调节线圈电流大小即可以调节动子受到的轴向力大小，动子上装有驱动钩，驱动钩从外磁筒上的驱动槽中伸出到外面，带动被驱动体运动；为了减小动子穿行时的摩擦力，需要在动子主体两端安装滑动子。定子构造为一个长外磁筒WCT内套一个等长的内磁轴NCZ，两端部用连接体固定，使外磁筒与内磁轴之间形成一个间隙筒，动子可以在间隙筒中穿行；外磁筒沿轴向开有一条驱动槽，驱动钩和动子的导线从驱动槽伸出，连接体可以是永磁材料和铁磁材料，采用
与动子磁筒磁力线同方向的永磁材料，可以加强动子磁筒的磁通密度，可加大动子驱力。在定子端部安装缓冲器以减小动子对端部的冲击力。实施例1：圆筒形磁筒电机。圆筒形磁筒电机由定子和动子两大部分组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于径向磁筒动子的直线电机，由动子和定子两大部分组成，其特征是：动子的主要构件为动子磁筒和套在动子磁筒内壁的驱动线圈，构成一个成为动子的厚壁筒，动子磁筒即安装于动子的径向磁筒，其磁力线方向为径向辐射方向的永磁筒，即筒的内壁为一极，而外壁为另一极；定子的主要构件为外磁筒和内磁轴以及用于固定两者的连接体，外磁筒是一个钢筒，沿轴向开有一个驱动槽，内磁轴是一根钢轴，定子长度为任意长。

【技术特征摘要】
1.一种基于径向磁筒动子的直线电机，由动子和定子两大部分组成，其特征是：动子的主要构件为动子磁筒和套在动子磁筒内壁的驱动线圈，构成一个成为动子的厚壁筒，动子磁筒即安装于动子的径向磁筒，其磁力线方向为径向辐射方向的永磁筒，即筒的内壁为一极，而外壁为另一极；定子的主要构件为外磁筒和内磁轴以及用于固定两者的连接体，外磁筒是一个钢筒，沿轴向开有一个驱动槽，内磁轴是一根钢轴，定子长度为任意长。2.根据权利要求1所述的基于径向磁筒动子的直线电机，其进一步的特征是：动子由动子主体和滑动子构成，动子主体由外到内的构件分别为：护套、动子磁筒、驱动线圈、线骨架，动子磁筒的磁力线方向为径向辐射方向，即筒的内壁为一极，而外壁为另一极，动子磁筒在该动子磁筒电机中形成磁回路的路径为：动子磁筒外壁→动子磁筒内壁→驱动线圈→内磁轴→内磁轴端部→连接体→外磁筒→动子磁筒外壁，护套为固定和保护动子磁筒，导线周向环绕在线骨架上，形成筒状的驱动线圈，驱动线圈零间隙地嵌套在动子磁筒内孔中，驱动线圈的导线与驱动钩固定在一起，通过驱动槽伸出到外磁筒外面，与电源和开关接通；动子磁筒的磁力线方向正好垂直于驱动线圈筒壁面，线圈通电后受到轴向力，带动整个动子沿着内磁轴在间隙筒中穿行，调节线圈电流大小即可以调节动子受到的轴向力大小，动子上装有驱动钩，驱动钩从外磁筒上的驱动槽中伸出到外面，带动被驱动体运动；为了减小动子穿行时的摩擦力，需要在动子主体两端安装滑动子。3.根据权利要求1所述的基于径向磁筒动子的直线电机，其进一步的特征是：定子构造为一个长外磁筒WCT里面套一个等长的内磁轴NCZ，两端部用连接体固定，使外磁筒与内磁轴之间形成一个间隙筒，动子可以在间隙筒中穿行；外磁筒沿轴向开有一条驱动槽，驱动钩和动子的导线从驱动槽伸出，连接体可以是永磁材料和铁磁材料，采用与动子磁筒磁力线同方向的永磁材料，可以加强动子磁筒的磁通密度，可加大动子驱力；在定子端部安装缓冲器以减小动子对端部的冲击力。4.根据权利要求1所述的基于径向磁筒动子的直线电机，其进一步的特征是：动子磁筒可以用包括铁氧体在内的非金属永磁体和包括铷铁硼在内的金属永磁体制造，如果用金属永磁体制造，应该在径向沿轴向切割至少一条绝缘缝，或者采用磁瓦拼接，以避免涡流的形成。5.根据权利要求2所述的基于径向磁筒动子的直线电机，其进一步的特征是：筒截面包括圆形在内的单一截面，和包括拱门截面在内的复合型截面。6.根据权利要求2所述的动子，其进一步的特征是：其滑动子由非磁性材料饼和外环间隙滚轮、内环间隙滚轮组成，非磁性材料饼固定于动子主体，充当固定滚轮和驱动钩的支撑体，外环间隙滚轮和内环间隙滚轮的作用是使动子保持外环间隙和内环间隙的同时避免大的阻力，滑动子采用非磁性材料，对于高铁类超长定子，内磁轴会往下垂，需要解决内磁轴居中的问题，其中一种是铲起法，内磁轴下垂掉到外磁筒的凹槽中，头一辆车体的动子带有滑动铲，当列车过来时，滑动铲将内磁轴铲起，待列车全部动子通过后，内磁轴又自然垂落到凹槽中。7.根据权利要求2所述的动子，其进一步的特征是：其护套的要求是导磁性强、强度高、不太厚、不形成涡流，有多种方法：1、采用卷绕式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启星，
申请(专利权)人：陈启星，
类型：发明
国别省市：湖南;43