矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机；具体涉及一种矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，包括电机轴和壳体，所述壳体内壁设置定子组件，电机转轴上设置转子组件，定子组件和转子组件之间设有气隙，所述转子组件包括转子磁轭和永磁体，转子磁轭设为中空的矩形管，矩形管的四个面上平铺永磁体，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯设为套设在转子磁轭外周的矩形管，所述定子铁芯内壁设置绕线槽，定子绕组固定在绕线槽内。本发明专利技术降低加工难度，提升电机模块化程度，消除定子端部效应，减小电机损耗，提高推力密度。

【技术实现步骤摘要】
矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机
本专利技术涉及一种电机；具体涉及一种矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机。
技术介绍
线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广针对这一问题，现有的直线电机方案是采用平板型直线电机和圆筒形直线电机的设计方案。但这两种现有的直线电机方案都存在一定问题：传统的平板型直线电机存在不可避免的端部效应，直线电机的端部磁场的畸变影响了行波磁场的完整性，使得电机的损耗增加，推力减小，而且存在较大的推力波动；传统的圆筒型直线电机主磁路是由径向磁路和轴向磁路共同构成的复合磁路，其定子铁芯冲片都是轴向叠片，磁力线只能在冲片内部流通，当磁力线穿出冲片时将会带来较大的磁压降损失，影响电机的反电动势。同时，用硅钢片叠放其圆筒状定子铁芯结构加工工艺困难，若采用延伸结构的定子铁芯叠放方式，铁芯被分成多块，每块采用径向叠片结构，空间中不在铁芯内部的绕组是无法进行发电的，功率密度不高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，降低加工难度，提升电机模块化程度，消除定子端部效应，减小电机损耗，提高推力密度。本专利技术所述矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，包括电机轴和壳体，所述壳体内壁设置定子组件，电机转轴上设置转子组件，定子组件和转子组件之间设有气隙，所述转子组件包括转子磁轭和永磁体，转子磁轭设为中空的矩形管，矩形管的四个面上平铺永磁体，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯设为套设在转子磁轭外周的矩形管，所述定子铁芯内壁设置绕线槽，定子绕组固定在绕线槽内。本专利技术采用长转子短定子结构，矩形块状永磁体无缝均匀设置于转子磁轭上，定子铁芯既是定子绕组的安装和支撑结构，也是电机的磁路组成部分，改变了原来的圆筒形铁芯结构，改为矩形直线型，使电机实现直线运动。定子铁芯为中空矩形管结构，采用径向叠片是既可以是磁力线在冲片内部流通不穿出冲片，又可以避免圆形结构的制造困难性，提高磁能利用率。转子磁轭为中空矩形管状，永磁体为块状，紧密平铺在磁轭的四个面上，从横截面看，磁力线仅在四个角附近较为稀疏，其余部分的磁力线密度优于传统的圆筒型直线电机，提高电机的推力密度。优选地，所述定子铁芯包括四个相同的铁芯模块，所述铁芯模块包括背板，背板上垂直设置多片并排的冲片，所述冲片两端分别设置拼接台，四个铁芯模块拼接后矩形管内壁也为规整的矩形，结构紧凑牢靠。优选地，所述拼接台为直角台阶、燕尾槽或锯齿，形状规整、加工简单、拼接紧凑，为方便加工，锯齿尖角不宜过小，常用加工角度为30°、45°或60°。优选地，冲片粘接在背板上，冲片初始为矩形片，在粘结完毕后，通过线切割或铣床加工，将两侧加工出拼接台。优选地，背板上均匀设置13片冲片，围成12个绕线槽。优选地，定子绕组采用方饼形绕组，绕制工艺简单、成型尺寸可控、嵌线工艺性良好、槽满率高的显著优点。优选地，定子铁芯四个面分别预留一排绕线口，大大降低生产过程中的绕线排布难度，同时，预留绕线口还可以作为定子绕组多个线圈间的二次接线出线口，解决了接线困难和二次接线空间放置的困难。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.定子铁芯采用中空矩形管状的叠片结构，转子结构为中空矩形管状，转子磁轭表面贴矩形块状永磁体，结构创新；2.铁芯模块采用镜像叠片定子，粘接完毕后，经过线切割或铣床加工，将两侧加工出拼接台，四个铁芯模块即可在空间中拼接为正方形或矩形铁芯，结构紧凑牢靠；3.定子铁芯由四块相同铁芯组成，进一步减轻了加工难度，提升了电机的模块化程度；4.相较于平板型直线电机，该电机定子结构不存端部，因此没有了端部效应，使电机损耗和推力波动减小；5.相较于圆筒形直线电机，该电机定子结构将不存在磁力线在定子齿或定子轭中穿越冲片的现象，提升绕组反电势；6.矩形截面结构相较于圆筒型结构其剖面相同空间的铁芯利用率高，提高了推力密度。附图说明图1实施例1内部结构图。图2实施例1外部结构图。图3转子结构图。图412槽硅钢片结构图铁芯模块剖视图。图5铁芯模块立体图。图6方饼形绕组结构图。图7定子铁芯结构图。图8定子绕组展开图。图中：1、转子磁轭；2、定子铁芯；3、绕线槽；4、永磁体N；5、永磁体S；6、定子绕线接线口；7、背板；8、冲片。具体实施方式实施例1：如图1-8所示，本专利技术所述矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，包括电机轴和壳体，所述壳体内壁设置定子组件，电机转轴上设置转子组件，定子组件和转子组件之间设有气隙，所述转子组件包括转子磁轭1和永磁体，转子磁轭1设为中空的矩形管，矩形管的四个面上平铺永磁体，所述定子组件包括定子铁芯2和定子绕组，所述定子铁芯2设为套设在转子磁轭1外周的矩形管，所述定子铁芯2内壁设置绕线槽3，定子绕组固定在绕线槽3内。其中，定子铁芯2包括四个相同的铁芯模块，所述铁芯模块包括背板7，背板7上垂直设置多片并排的冲片8，所述冲片8两端分别设置拼接台，冲片采用硅钢片，四个铁芯模块拼接后矩形管内壁也为规整的矩形，结构紧凑牢靠；拼接台为直角台阶、燕尾槽或锯齿，形状规整、加工简单、拼接紧凑，为方便加工，锯齿尖角不宜过小，常用加工角度为30°、45°或60°；冲片8粘接在背板7上，冲片8初始为矩形片，在粘结完毕后，通过线切割或铣床加工，将两侧加工出拼接台；背板7上均匀设置13片冲片8，围成12个绕线槽3；定子绕组采用方饼形绕组具备绕制工艺简单、成型尺寸可控、嵌线工艺性良好、槽满率高的显著优点，定子铁芯四个面分别预留一排绕线口6，大大降低生产过程中的绕线排布难度，同时，预留的绕线口6还可以作为定子绕组多个线圈间的二次接线出线口，解决了接线困难和二次接线空间放置的困难。。本专利技术采用长转子短定子结构，转子由转子磁轭1及其表面交替分布的永磁体N4和永磁体S5组成，每面永磁体为十极结构，其中五块永磁体极性为N，五块永磁体极性为S，沿轴向相邻两个永磁体的磁化方向相反，能在相邻定子齿上形成横向磁通，切割绕组，进行发电。转子磁轭1为中空矩形管状，永磁体为块状紧密平铺在磁轭的四个面上，从横截面看，磁力线仅在四个角附近较为稀疏，其余部分的磁力线密度优于传统的圆筒型直线电机，提高电机的推力密度。定子铁芯2既是定子绕组的安装和支撑结构，也是电机的磁路组成部分，改变了原来的圆筒形铁芯结构，改为矩形直线型，使电机实现直线运动。定子铁芯2为中空矩形管结构，采用径向叠片是既可以是磁力线在冲片内部流通不穿出冲片，又可以避免圆形结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，包括电机轴和壳体，其特征在于，壳体内壁设置定子组件，电机转轴上设置转子组件，定子组件和转子组件之间设有气隙，所述转子组件包括转子磁轭(1)和永磁体，转子磁轭(1)设为中空的矩形管，矩形管的四个面上平铺永磁体，所述定子组件包括定子铁芯(2)和定子绕组，所述定子铁芯(2)设为套设在转子磁轭(1)外周的矩形管，所述定子铁芯(2)内壁设置绕线槽(3)，定子绕组固定在绕线槽(3)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，包括电机轴和壳体，其特征在于，壳体内壁设置定子组件，电机转轴上设置转子组件，定子组件和转子组件之间设有气隙，所述转子组件包括转子磁轭(1)和永磁体，转子磁轭(1)设为中空的矩形管，矩形管的四个面上平铺永磁体，所述定子组件包括定子铁芯(2)和定子绕组，所述定子铁芯(2)设为套设在转子磁轭(1)外周的矩形管，所述定子铁芯(2)内壁设置绕线槽(3)，定子绕组固定在绕线槽(3)内。


2.根据权利要求1所述的矩形截面管状结构三相永磁直线往复电机，其特征在于，所述定子铁芯(2)包括四个相同的铁芯模块，所述铁芯模块包括背板(7)，背板(7)上垂直设置多片并排的冲片(8)，所述冲片(8)两端分别设置拼接台...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，刘剑，张铁柱，鲁炳林，尹文良，李存贺，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37