專利名稱：磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，屬于電機技術領域。
背景技術：
現有的圓筒型永磁直線同步電機的結構如圖20所示。當電樞鐵心采用硅鋼片疊成時，由于疊片方向為軸向，永磁體以及繞組通電產生的電樞磁場方向有一部分會與疊片方向相同，在鐵心中形成較大的渦流，產生較大的渦流損耗，并且鐵心疊片工藝復雜，加工成本高；如果采用實心鐵心，雖然工藝簡單、成本低，但鐵心會產生更大的渦流損耗，大大降低電機的效率。同時，由于相與相之間都存在磁耦合，一方面會因互感的存在影響電流的控制精度和電機的動態特性；另一方面也會因每一相繞組通電產生的磁通所經過的磁路較長而使定子鐵耗較大，從而限制了電機效率的進一步提高。
發明內容
為了解決現有圓筒型永磁直線同步電機由于存在相間互感而影響電機的電流控制精度及電機的動態特性的問題，提供一種磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機。本發明提供的第一種技術方案磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元由單元電樞鐵心和相單元電樞繞組組成，單元電樞鐵心為圓筒形，由多個圓環形初級鐵心齒和多個圓環形隔磁環沿軸向緊密相間排列組成，每相鄰兩個圓環形初級鐵心齒之間均固定有一個圓環形隔磁環，沿單元電樞鐵心軸向，在所有圓環形初級鐵心齒的氣隙側表面上均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，每個圓環形初級鐵心齒沿圓周方向形成初級鐵心小齒與線圈槽的相間排列，單元電樞鐵心上位于與軸線平行的同一直線上的所有初級鐵心小齒形成一個初級鐵心大齒，每個初級鐵心大齒上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組，多個相單元電樞繞組串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心和多個次級永磁體，次級鐵心沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心的軸向，相鄰次級鐵心段沿次級鐵心的軸向形成次級鐵心齒與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒的圓周方向長度， 次級鐵心齒的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒的圓周方向長度，每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體，該次級永磁體為瓦片形，次級永磁體的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個圓環形初級鐵心齒的齒距τ 111與相鄰兩個次級鐵心齒的齒距τρ 之間滿足關系τω= τρ。本發明提供的第二種技術方案磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心和相單元電樞繞組，單元電樞鐵心為圓筒形，單元電樞鐵心的氣隙側表面上均勻開有多個周向槽，并且，單元電樞鐵心的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心的軸向，沿單元電樞鐵心周向，形成初級鐵心大齒與線圈槽的相間排列，沿單元電樞鐵心軸向，形成初級鐵心小齒與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組，多個相單元電樞繞組串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心和多個次級永磁體，次級鐵心沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心的軸向，相鄰次級鐵心段沿次級鐵心的軸向形成次級鐵心齒與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒的圓周方向長度， 次級鐵心齒的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒的圓周方向長度，每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體，該次級永磁體為瓦片形，次級永磁體的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒的齒距τ >與相鄰兩個次級鐵心齒的齒距τρ之間滿足關系Tm= τ ρ。初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體，沿單元電樞鐵心軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體，所述初級永磁體為瓦片形，初級永磁體為徑向充磁或平行充磁，所有初級永磁體的充磁方向相同；初級永磁體的充磁方向與次級永磁體的充磁方向相同。本發明提供的第三種技術方案磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心和相單元電樞繞組，
單元電樞鐵心為圓筒形，單元電樞鐵心的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η 個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心的軸向，沿單元電樞鐵心周向，形成初級鐵心大齒與線圈槽的相間排列，每個初級鐵心大齒上均勻開有多個周向槽，沿單元電樞鐵心軸向，形成初級鐵心小齒與周向槽相間排列，并且，沿單元電樞鐵心周向，所有初級鐵心大齒形成初級鐵心小齒與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組，多個相單元電樞繞組串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心和多個次級永磁體，次級鐵心為圓筒形，次級鐵心的氣隙側表面上沿軸向均勻開有多個次級鐵心通槽，沿次級鐵心軸向，形成次級鐵心齒與次級鐵心通槽的相間隔排列，每個次級鐵心通槽內嵌放一個次級永磁體，該次級永磁體為圓環形，次級永磁體為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒的齒距τ >與相鄰兩個次級鐵心齒的齒距τρ之間滿足關系Tm= τ ρ。初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體，沿單元電樞鐵心軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體，所述初級永磁體為瓦片形，初級永磁體為徑向充磁或平行充磁，所有初級永磁體的充磁方向相同；初級永磁體的充磁方向與次級永磁體的充磁方向相同。本發明的優點是本發明提出了一種特殊的電磁結構，構成磁場調制式橫向磁通， 提高了電機的推力密度、可靠性與安全性；能夠消除電機相與相之間的互感，提高了電機的電流及電磁力控制精度和動態特性。本發明具有容錯能力強、結構簡單、推力密度高、動態特性好以及易實現模塊化等優點。
圖1為本發明實施方式一的結構示意圖；圖2為圖1的A-A視圖；圖3為圖1的B-B視圖；圖4為圖1中的單元電樞鐵心沿A-A剖開后初級鐵心小齒與線圈槽分布的展開視圖；圖5為圖1中去除單元電樞鐵心后次級鐵心的一個側面的次級鐵心齒與次級鐵心槽分布的展開視圖；圖6為本發明實施方式二的結構示意圖；圖7為圖6的C-C視圖；圖8為圖6的D-D視圖；圖9為圖6中的單元電樞鐵心沿C-C剖開后初級鐵心小齒與線圈槽及周向槽分布的展開視圖；圖10為圖6中去除單元電樞鐵心后次級鐵心的一個側面的次級鐵心齒與次級鐵心槽分布的展開視圖；圖11為圖6沿C-C剖開獲得的實施方式三的結構示意圖；圖12為圖6沿D-D剖開獲得的實施方式三的結構示意圖；圖13為本發明實施方式四的結構示意圖；圖14為圖13的E-E視圖；圖15為圖13的F-F視圖；圖16為圖13中的單元電樞鐵心沿C-C剖開后初級鐵心小齒與線圈槽及周向槽分布的展開視圖；圖17為圖13中去除單元電樞鐵心后次級鐵心的一個側面的次級鐵心齒與次級鐵心通槽分布的展開視圖；圖18為圖13沿E-E剖開獲得的實施方式五的結構示意圖；圖19為圖13沿F-F剖開獲得的實施方式五的結構示意圖；圖20為現有的圓筒型永磁直線同步電機的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元由單元電樞鐵心1-1和相單元電樞繞組1-2組成，單元電樞鐵心1-1為圓筒形，由多個圓環形初級鐵心齒1-11和多個圓環形隔磁環 1-12沿軸向緊密相間排列組成，每相鄰兩個圓環形初級鐵心齒1-11之間均固定有一個圓環形隔磁環1-12，沿單元電樞鐵心1-1軸向，在所有圓環形初級鐵心齒1-11的氣隙側表面上均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，每個圓環形初級鐵心齒1-11沿圓周方向形成初級鐵心小齒1-111與線圈槽的相間排列，單元電樞鐵心1-1上位于與軸線平行的同一直線上的所有初級鐵心小齒1-111形成一個初級鐵心大齒1-13，每個初級鐵心大齒1-13上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒1-13上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心1-1上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組1-2，多個相單元電樞繞組1-2串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心2-1和多個次級永磁體2-2，次級鐵心2-1沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒1-13的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心2-1的軸向， 相鄰次級鐵心段沿次級鐵心2-1的軸向形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒1-111的圓周方向長度，次級鐵心齒2-11的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒1-111的圓周方向長度，
每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體2-2，該次級永磁體2-2為瓦片形，次級永磁體2-2的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體2-2為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個圓環形初級鐵心齒1-11的齒距τ m與相鄰兩個次級鐵心齒2_11 的齒距τρ之間滿足關系、=τρ。本實施方式中每個次級鐵心段沿圓周方向形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列；所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，即所有次級永磁體2-2的氣隙側同為N 極或S極。
具體實施方式
二 下面結合圖6至圖10說明本實施方式，本實施方式所述磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心1-1和相單元電樞繞組1-2，單元電樞鐵心1-1為圓筒形，單元電樞鐵心1-1的氣隙側表面上均勻開有多個周向槽，并且，單元電樞鐵心1-1的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心1-1的軸向，沿單元電樞鐵心1-1周向，形成初級鐵心大齒1-13與線圈槽的相間排列，沿單元電樞鐵心1-1軸向，形成初級鐵心小齒 1-111與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒1-13上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒 1-13上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心1-1上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組1-2，多個相單元電樞繞組1-2串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心2-1和多個次級永磁體2-2，次級鐵心2-1沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒1-13的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心2-1的軸向， 相鄰次級鐵心段沿次級鐵心2-1的軸向形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒1-111的圓周方向長度，次級鐵心齒2-11的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒1-111的圓周方向長度，每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體2-2，該次級永磁體2-2為瓦片形，次級永磁體2-2的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體2-2為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒1-111的齒距τ m與相鄰兩個次級鐵心齒2_11的齒距τρ之間滿足關系Tm= τρ。本實施方式中每個次級鐵心段沿圓周方向形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心槽的相間隔排列；所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，即所有次級永磁體2-2的氣隙側同為N 極或S極。
具體實施方式
三下面結合圖6、圖11和圖12說明本實施方式，本實施方式為對實施方式二的進一步說明，本實施方式所述初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體 1-3，
沿單元電樞鐵心1-1軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒1-111之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體1-3，所述初級永磁體1-3為瓦片形，初級永磁體1-3為徑向充磁或平行充磁， 所有初級永磁體1-3的充磁方向相同；初級永磁體1-3的充磁方向與次級永磁體2-2的充磁方向相同。
具體實施方式
四下面結合圖13至圖17說明本實施方式，本實施方式所述磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心1-1和相單元電樞繞組1-2，單元電樞鐵心1-1為圓筒形，單元電樞鐵心1-1的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心1-1的軸向，沿單元電樞鐵心1-1周向，形成初級鐵心大齒1-13與線圈槽的相間排列，每個初級鐵心大齒1-13上均勻開有多個周向槽，沿單元電樞鐵心1-1軸向，形成初級鐵心小齒1-111與周向槽相間排列，并且，沿單元電樞鐵心1-1周向，所有初級鐵心大齒1-13形成初級鐵心小齒1-111與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒1-13上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒 1-13上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心1-1上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組1-2，多個相單元電樞繞組1-2串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心2-1和多個次級永磁體2-2，次級鐵心2-1為圓筒形，次級鐵心2-1的氣隙側表面上沿軸向均勻開有多個次級鐵心通槽，沿次級鐵心2-1軸向，形成次級鐵心齒2-11與次級鐵心通槽的相間隔排列，每個次級鐵心通槽內嵌放一個次級永磁體2-2，該次級永磁體2-2為圓環形，次級永磁體2-2為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒1-111的齒距τ m與相鄰兩個次級鐵心齒2_11的齒距τρ之間滿足關系Tm= τρ。本實施方式中，所有次級永磁體2-2的充磁方向相同，即所有次級永磁體2-2的氣隙側同為N極或S極。
具體實施方式
五下面結合圖13、圖18和圖19說明本實施方式，本實施方式為對實施方式四的進一步說明，本實施方式所述初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體 1-3，沿單元電樞鐵心1-1軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒1-111之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體1-3，所述初級永磁體1-3為瓦片形，初級永磁體1-3為徑向充磁或平行充磁， 所有初級永磁體1-3的充磁方向相同；初級永磁體1-3的充磁方向與次級永磁體2-2的充磁方向相同。
具體實施方式
六本實施方式為對實施方式一、二、三、四或五的進一步說明，所述次級鐵心2-1由高導磁材料制成。
具體實施方式
七本實施方式為對實施方式一或六的進一步說明，所述圓環形隔磁環1-12由非磁性材料制成。
具體實施方式
八本實施方式為對實施方式四、五或六的進一步說明，所述次級永磁體2-2由多個相同的分段瓦片形永磁體組成，分段瓦片形永磁體為徑向充磁或平行充磁。本實施方式中分段瓦片形永磁體為徑向充磁或平行充磁，則相應的次級永磁體 2-2也可為徑向充磁或平行充磁，所有瓦片形永磁體與次級永磁體2-2的充磁方向相同。
具體實施方式
九本實施方式為對實施方式一、二、三、四、五或六的進一步說明， 所述直線電機為外初級內次級結構，或為內初級外次級結構。
具體實施方式
十本實施方式為對實施方式一、二、三、四、五或六的進一步說明， 所述直線電機為動初級結構，或為動次級結構。本發明中所述所有瓦片形永磁體為徑向充磁或平行充磁，其中徑向充磁是指永磁體的充磁方向沿半徑方向，平行充磁是指瓦片形永磁體的中心點處充磁方向沿其半徑方向，其余處的充磁方向與該半徑方向的充磁方向相平行。
權利要求
1.一種磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，其特征在于初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元由單元電樞鐵心(1-1)和相單元電樞繞組 (1-2)組成，單元電樞鐵心(1-1)為圓筒形，由多個圓環形初級鐵心齒(1-11)和多個圓環形隔磁環 (1-12)沿軸向緊密相間排列組成，每相鄰兩個圓環形初級鐵心齒(1-11)之間均固定有一個圓環形隔磁環(1-12)，沿單元電樞鐵心(1-1)軸向，在所有圓環形初級鐵心齒(1-11)的氣隙側表面上均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，每個圓環形初級鐵心齒(1-11)沿圓周方向形成初級鐵心小齒(1-111)與線圈槽的相間排列，單元電樞鐵心(1-1)上位于與軸線平行的同一直線上的所有初級鐵心小齒(1-111)形成一個初級鐵心大齒(1-13)，每個初級鐵心大齒(1-1 上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒(1-1 上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心(1-1)上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組(1-2)，多個相單元電樞繞組(1-2)串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心(2-1)和多個次級永磁體(2-2)，次級鐵心沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒0-11)與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒(1-13)的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心的軸向，相鄰次級鐵心段沿次級鐵心的軸向形成次級鐵心齒0-11)與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒(1-111)的圓周方向長度，次級鐵心齒0-11)的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒(1-111)的圓周方向長度，每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體0-2)，該次級永磁體(2- 為瓦片形，次級永磁體0-2)的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體(2- 為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體0-2)的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個圓環形初級鐵心齒(1-11)的齒距、與相鄰兩個次級鐵心齒Q-11) 的齒距τρ之間滿足關系、=τρ。
2.一種磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，其特征在于初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心(1-1)和相單元電樞繞組(1-2)，單元電樞鐵心(1-1)為圓筒形，單元電樞鐵心(1-1)的氣隙側表面上均勻開有多個周向槽，并且，單元電樞鐵心(1-1)的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心(1-1)的軸向，沿單元電樞鐵心(1-1)周向，形成初級鐵心大齒(1-13)與線圈槽的相間排列，沿單元電樞鐵心(1-1)軸向，形成初級鐵心小齒(1-111)與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒(1-1 上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒 (1-13)上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心(1-1)上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組(1-2)，多個相單元電樞繞組(1-2)串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心(2-1)和多個次級永磁體(2-2)，次級鐵心(2-1)沿軸向均分為多個次級鐵心段，每個次級鐵心段上沿其圓周方向均勻開有m個次級鐵心槽，形成次級鐵心齒(2-11)與次級鐵心槽的相間隔排列，m的取值為初級鐵心大齒(1-13)的齒數的一半，所述次級鐵心槽的開槽方向平行于次級鐵心(2-1)的軸向，相鄰次級鐵心段沿次級鐵心(2-1)的軸向形成次級鐵心齒(2-11)與次級鐵心槽的相間隔排列，次級鐵心槽的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒(1-111)的圓周方向長度，次級鐵心齒(2-11)的圓周方向長度大于或者等于相應的初級鐵心小齒(1-111)的圓周方向長度，每個次級鐵心槽內均嵌放一個次級永磁體(2-2)，該次級永磁體(2-2)為瓦片形，次級永磁體(2-2)的圓周方向長度小于或者等于次級鐵心槽的圓周方向長度，次級永磁體(2-2)為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體(2-2)的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒(1-111)的齒距τ ]與相鄰兩個次級鐵心齒(2-11)的齒距τρ之間滿足關系Tm= τρ。
3.根據權利要求2所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體(1-3)，沿單元電樞鐵心(1-1)軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒(1-111)之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體(1-3)，所述初級永磁體(1-3)為瓦片形，初級永磁體(1-3)為徑向充磁或平行充磁，所有初級永磁體(1-3)的充磁方向相同；初級永磁體(1-3)的充磁方向與次級永磁體(2-2)的充磁方向相同。
4.一種磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，其特征在于初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元包括單元電樞鐵心(1-1)和相單元電樞繞組(1-2)，單元電樞鐵心(1-1)為圓筒形，單元電樞鐵心(1-1)的氣隙側表面上沿圓周方向均勻開有2η個線圈槽，η為正整數，所述線圈槽的開槽方向平行于單元電樞鐵心(1-1)的軸向， 沿單元電樞鐵心(1-1)周向，形成初級鐵心大齒(1-13)與線圈槽的相間排列，每個初級鐵心大齒(1-13)上均勻開有多個周向槽，沿單元電樞鐵心(1-1)軸向，形成初級鐵心小齒(1-111)與周向槽相間排列，并且，沿單元電樞鐵心(1-1)周向，所有初級鐵心大齒(1-13)形成初級鐵心小齒(1-111)與周向槽的相間排列，線圈槽的開槽深度大于周向槽的開槽深度；每個初級鐵心大齒(1-13)上纏繞一個線圈，沿圓周方向，相鄰兩個初級鐵心大齒 (1-13)上線圈的繞向相反，每個相電樞單元的單元電樞鐵心(1-1)上所有的線圈串聯在一起形成相單元電樞繞組(1-2)，多個相單元電樞繞組(1-2)串聯或并聯形成電機的一相電樞繞組；次級包括次級鐵心(2-1)和多個次級永磁體(2-2)，次級鐵心(2-1)為圓筒形，次級鐵心(2-1)的氣隙側表面上沿軸向均勻開有多個次級鐵心通槽，沿次級鐵心(2-1)軸向，形成次級鐵心齒0-11)與次級鐵心通槽的相間隔排列，每個次級鐵心通槽內嵌放一個次級永磁體0-2)，該次級永磁體(2- 為圓環形，次級永磁體(2- 為徑向充磁或平行充磁，所有次級永磁體0-2)的充磁方向相同，沿軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒(1-111)的齒距τ ]與相鄰兩個次級鐵心齒Q-11)的齒距τρ之間滿足關系Tm= τρ。
5.根據權利要求4所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于初級的每個相電樞單元還包括多個初級永磁體(1-3)，沿單元電樞鐵心(1-1)軸向，相鄰兩個初級鐵心小齒(1-111)之間的周向槽內嵌放一個初級永磁體(1-3)，所述初級永磁體(1- 為瓦片形，初級永磁體(1- 為徑向充磁或平行充磁，所有初級永磁體(1- 的充磁方向相同；初級永磁體(1- 的充磁方向與次級永磁體0-2)的充磁方向相同。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于所述次級鐵心由高導磁材料制成。
7.根據權利要求1所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于所述圓環形隔磁環(1-1 由非磁性材料制成。
8.根據權利要求4或5所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于所述次級永磁體0-2)由多個相同的分段瓦片形永磁體組成，分段瓦片形永磁體為徑向充磁或平行充磁。
9.根據權利要求1、2、3、4或5所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于所述直線電機為外初級內次級結構，或為內初級外次級結構。
10.根據權利要求1、2、3、4或5所述的磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，其特征在于所述直線電機為動初級結構，或為動次級結構。
全文摘要
磁場調制式圓筒型橫向磁通直線電機，屬于電機技術領域。它解決了現有圓筒型永磁直線同步電機由于存在相間互感而影響電機的電流控制精度及電機的動態特性的問題。它包括初級和次級，初級和次級之間為氣隙，初級包括多個相電樞單元，每個相電樞單元由單元電樞鐵心和相單元電樞繞組組成，單元電樞鐵心為圓筒形，次級包括次級鐵心和多個次級永磁體。本發明形成的磁場調制式橫向磁通，提高了電機的推力密度、可靠性與安全性；能夠消除電機相與相之間的互感，提高了電機的電流及電磁力控制精度和動態特性。
文檔編號H02K41/03GK102497081SQ20111039027
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者寇寶泉, 張子嬌, 羅俊 申請人:哈爾濱工業大學