用于圆筒型直线电机的定子组件及圆筒型直线电机

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，特别是涉及一种用于圆筒型直线电机的定子组件及圆筒型直线电机。

背景技术

圆筒型直线电机与旋转电机的结构有所不同，但它们将电磁转化为机械运动的过程非常相似，圆筒型直线电机可以说是旋转电机的另一种形式，它可以看作是一台旋转电机沿着径向剖开，再将圆周展开成一条直线而成。圆筒型直线电机中的气隙磁场是沿着直线运动的，这种沿着直线运动的磁场又叫行波磁场，行波磁场的速度由电流的频率与极距决定的，绕组产生的行波磁场会产生与永磁体相反的磁极，利用同极相斥，异极相吸的原理使直线电机发生相对移动。

圆筒型直线电机具有比较好的定位精度以及更加简单的机械结构。它无须将复杂的旋转运动变为直线运动的方式，直接将电能转变为直线往复运动，使得其结构简单。直线电机定子与动子间没有直接接触，消除了接触带来的摩擦阻力，其灵敏度较高。

大多数的圆筒型直线电机定子结构未密封，这样能够提高电机的电磁推力，但是定子结构与外界液体进行接触，会导致线圈被液体腐蚀或者损坏。现有的圆筒型直线电机的定子结构，由于定子没有采用密封结构，其线圈绕组极易损坏。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于圆筒型直线电机的定子组件及圆筒型直线电机，能够防止线圈绕组损坏。

具体地，本发明提供了一种用于圆筒型直线电机的定子组件，包括定子铁芯、设置于所述定子铁芯内的多个线圈绕组和定子密封结构；所述线圈绕组处于所述定子铁芯的线圈安装槽内；所述定子密封结构包括：

密封筒，所述密封筒沿所述定子铁芯的轴线方向延伸，且设置于所述定子铁芯的内侧，以封闭所述定子铁芯的线圈安装槽；所述密封筒包括多个导磁段和多个隔磁段，所述导磁段与所述隔磁段交替布置；每个所述导磁段对应于所述定子铁芯的定子齿部铁芯，每个所述隔磁段对应于所述定子铁芯的线圈安装槽；

两个止挡环，两个所述止挡环套装于所述密封筒，并分别与所述定子铁芯的两端接触抵靠。

可选地，所述定子铁芯由交替设置的多个第一硅钢片组和多个第二硅钢片组沿所述定子铁芯的轴线方向至少在两个所述止挡环的挤压下叠压形成；

每个所述第一硅钢片组由多个第一硅钢片沿所述定子铁芯的轴线方向叠压形成，每个所述第二硅钢片组由多个第二硅钢片沿所述定子铁芯的轴线方向叠压形成；

每相邻的两个所述第一硅钢片组与该两个所述第一硅钢片组夹持的所述第二硅钢片组共同围出所述线圈安装槽和形成两个所述定子齿部铁芯。

可选地，每个所述第一硅钢片呈圆环状，沿所述第一硅钢片的径向开设有贯穿所述第一硅钢片的第一裂缝；每个所述第二硅钢片呈圆环状，沿所述第二硅钢片的径向开设有贯穿所述第二硅钢片的第二裂缝。

可选地，所述第一裂缝的宽度为1mm至2mm；所述第二裂缝的宽度为1mm至2mm；所述第二裂缝的宽度等于所述第一裂缝的宽度。

可选地，所述第一硅钢片的外圈直径与所述第二硅钢片的外圈直径相同，所述第一硅钢片的内圈直径小于所述第二硅钢片的内圈直径，以使每相邻的两个所述第一硅钢片组与该两个所述第一硅钢片组夹持的所述第二硅钢片组共同围出所述线圈安装槽和形成两个所述定子齿部铁芯，且使得所述线圈安装槽为环形。

可选地，所述第一硅钢片的外圈和所述第二硅钢片的外圈上均设置有多个凹槽；所述凹槽的形状为长方形、正方形和半圆形中的一种或多种。

可选地，所述第一裂缝和所述第二裂缝均为长方形裂缝。

可选地，所述导磁段与所述隔磁段通过焊接方式连接，所述止挡环与所述导磁段通过焊接方式连接；

最两侧的所述第一硅钢片组的厚度是其他所述第一硅钢片组的厚度的1/3至2/3，以允许两个所述止挡环与最两侧的所述第一硅钢片组对应的所述导磁段焊接。

本发明还提供了一种圆筒型直线电机，包括壳体、设置于所述壳体内的动子组件和上述任一项所述的定子组件；所述定子组件设置于所述壳体的内侧；所述动子组件设置于所述密封筒的内侧，每个所述导磁段对应于所述动子组件的一个动子磁极，且与所述动子磁极间隔设置。

可选地，所述壳体的内壁上设置有多个凸条，每个所述凸条的形状与一个所述凹槽的形状一致；每个所述凸条插入一个对应的所述凹槽内。

本发明的用于圆筒型直线电机的定子组件中，定子密封结构的密封筒能够封闭定子铁芯的线圈安装槽，能够防止外界液体进入线圈安装槽内，进而使得线圈绕组不被外界液体腐蚀或者损坏。而且，圆筒型直线电机在工作时，每个线圈绕组会产生磁场，该磁场的磁力线可穿过导磁段并进入定子齿部铁芯内，而隔磁段可阻止磁力线穿过。因此，导磁段和隔磁段可以有效的减小对磁路的磁阻，也可减小漏磁损失，导磁段、隔磁段与定子铁芯相互配合，能够提高圆筒型直线电机的推力。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的示意性爆炸图；

图2是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的示意性剖视图；

图3是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的定子密封结构的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的第一硅钢片的示意性结构图；

图5是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的第二硅钢片的示意性结构图。

具体实施方式

下面参照图1至图5来描述本发明实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件及圆筒型直线电机。在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦合”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。本领域的普通技术人员，应该可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。也即在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

图1是根据本发明一个实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件的示意性爆炸图，如图1所示，并参考图2至图5，本发明实施例提供了一种用于圆筒型直线电机的定子组件100，包括定子铁芯110、设置于定子铁芯110内的多个线圈绕组120和定子密封结构130。线圈绕组120处于定子铁芯110的线圈安装槽116内。定子密封结构130包括密封筒131和两个止挡环132，密封筒131沿定子铁芯110的轴线方向延伸，且设置于定子铁芯110的内侧，以封闭定子铁芯110的线圈安装槽116。密封筒131包括多个导磁段133和多个隔磁段134，导磁段133与隔磁段134交替布置。每个导磁段133对应于定子铁芯110的定子齿部铁芯，每个隔磁段134对应于定子铁芯110的线圈安装槽116。两个止挡环132套装于密封筒131，并分别与定子铁芯110的两端接触抵靠。

本发明实施例的用于圆筒型直线电机的定子组件100中，定子密封结构130的密封筒131能够封闭定子铁芯110的线圈安装槽116，能够防止外界液体进入线圈安装槽116内，进而防止线圈绕组120被外界液体腐蚀或者损坏。而且，圆筒型直线电机在工作时，每个线圈绕组120会产生磁场，该磁场的磁力线可穿过导磁段133并进入定子齿部铁芯内，而隔磁段134可阻止磁力线穿过。因此，导磁段133和隔磁段134可以有效的减小对磁路的磁阻，也可减小漏磁损失，导磁段133、隔磁段134与定子铁芯110相互配合，能够提高圆筒型直线电机的推力。

在本发明的一些实施例中，定子铁芯110由交替设置的多个第一硅钢片组和多个第二硅钢片组沿定子铁芯110的轴线方向至少在两个止挡环132的挤压下叠压形成。每个第一硅钢片组由多个第一硅钢片111沿定子铁芯110的轴线方向叠压形成，每个第二硅钢片组由多个第二硅钢片112沿定子铁芯110的轴线方向叠压形成。每相邻的两个第一硅钢片组与该两个第一硅钢片组夹持的第二硅钢片组共同围出线圈安装槽116和形成两个定子齿部铁芯。其中第一硅钢片111和第二硅钢片112均由硅钢材料制作而成，硅钢是一种导磁能力很强的磁性材料。由于第一硅钢片组由多个第一硅钢片111叠压形成，第二硅钢片组由多个第二硅钢片112叠压形成，在圆筒型直线电机工作时，也可防止定子铁芯110中涡流的产生，进而减小涡流损耗。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，每个第一硅钢片111呈圆环状，沿第一硅钢片111的径向开设有贯穿第一硅钢片111的第一裂缝113。每个第二硅钢片112呈圆环状，沿第二硅钢片112的径向开设有贯穿第二硅钢片112的第二裂缝114。由于设置有第一裂缝113和第二裂缝114，能够有效阻断定子铁芯110产生涡流，进而可防止定子铁芯110因涡流而发热，损坏定子铁芯110和其他零部件。

在本发明的一些实施例中，第一裂缝113的宽度为1mm至2mm。优选地，第一裂缝113的宽度为1.5mm。第二裂缝114的宽度为1mm至2mm。优选地，第一裂缝113的宽度为1.5mm。第二裂缝114的宽度等于第一裂缝113的宽度。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，第一裂缝113和第二裂缝114均为长方形裂缝。当然第一裂缝113和第二裂缝114也可为其他形状，例如正方形、三角形等。只要保证该裂缝贯穿第一硅钢片111和第二硅钢片112，阻断定子铁芯110产生涡流即可。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，第一硅钢片111的外圈直径与第二硅钢片112的外圈直径相同，第一硅钢片111的内圈直径小于第二硅钢片112的内圈直径，以使每相邻的两个第一硅钢片组与该两个第一硅钢片组夹持的第二硅钢片组共同围出线圈安装槽116和形成两个定子齿部铁芯，且使得线圈安装槽116为环形。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，第一硅钢片111的外圈和第二硅钢片112的外圈上均设置有多个开口朝外的凹槽115。凹槽115的形状为长方形、正方形和半圆形中的一种或多种。优选地，凹槽115的形状包括长方形、正方形和半圆形。凹槽115的深度不大于第二硅钢片112的沿径向长度的一半，以保证第一硅钢片111和第二硅钢片112具有较高的强度。

在本发明的一些实施例中，导磁段133与隔磁段134通过焊接方式连接，止挡环132与导磁段133通过焊接方式连接，焊接完成后将焊接部位打磨光滑。采用焊接方式，使得导磁段133与隔磁段134之间，止挡环132与导磁段133之间连接牢固，结构刚度大，整体性能好。最两侧的第一硅钢片组的厚度是其他第一硅钢片组的厚度的1/3至2/3，以允许两个止挡环132与最两侧的第一硅钢片组对应的导磁段133焊接。优选地，最两侧的第一硅钢片组的厚度是其他第一硅钢片组的厚度的1/2。

本发明还提供了一种圆筒型直线电机，包括壳体、设置于壳体内的动子组件和上述任一实施例中的定子组件100。定子组件100设置于壳体的内侧。动子组件设置于密封筒131的内侧，每个导磁段133对应于动子组件的一个动子磁极，且与动子磁极间隔设置。

在本发明的一些实施例中，壳体的内壁上设置有多个凸条，每个凸条的形状与一个凹槽115的形状一致。每个凸条插入一个对应的凹槽115内。凸条与凹槽115相配合，方便定子铁芯110安装于壳体内，且可阻止定子铁芯110相对于壳体发生转动。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。