一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构

技术领域

本发明属于永磁直线电机技术领域，具体涉及一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构。

背景技术

斯特林发电机是由斯特林热机和发电机耦合的一种将热能转换为电能的发电系统，斯特林热机通过斯特林循环将热能转换为机械能推动活塞往复运动，发电机则通过运动机构的转换将活塞运动的机械能转换为电能。若采用旋转电机，则需要通过中间转换装置将活塞的直线往复运动转换为旋转运动的方式，由于引入中间转换机构导致能量传递效率降低，而且影响系统的控制精度。采用直线电机，可以直接和活塞的运动耦合，省去中间的传递机构，能够提升系统的效率和控制精度，同时也提升了系统的可靠性。但是，现有直线电机仍存在功率和可靠性较低等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构，实现了大功率、高可靠的直线电机。

本发明提供的一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构，包括磁瓦罐前压板1、若干主磁瓦3、若干副磁瓦2、若干隔磁垫片4、磁瓦罐尾端法兰5和若干磁瓦嵌接固定杆6；

若干所述磁瓦嵌接固定杆6均固定安装于所述磁瓦罐尾端法兰5的同侧，使每个所述磁瓦嵌接固定杆的外表面均位于同一圆周上；所述磁瓦嵌接固定杆6的两个对称侧面上均具有凹槽；

所述主磁瓦3和副磁瓦2的外表面呈圆弧形，所述主磁瓦3和副磁瓦2的极性相反；所述主磁瓦3和副磁瓦2通过所述凹槽嵌接于两个所述磁瓦嵌接固定杆6之间沿圆周方向分布；所述主磁瓦3与副磁瓦2沿轴向间隔分布，相邻的所述主磁瓦3与副磁瓦2间采用所述隔磁垫片4分隔；所述隔磁垫片4的外表面呈圆弧形，所述隔磁垫片4嵌接于所述磁瓦嵌接固定杆6之间；

所述磁瓦罐前压板1与所述磁瓦嵌接固定杆6连接，所述磁瓦罐前压板1对所述主磁瓦3和副磁瓦2进行限位。

进一步地，所述主磁瓦3的轴向尺寸大于所述副磁瓦2的轴向尺寸。

进一步地，所述主磁瓦3和副磁瓦2均采用径向充磁方式充磁。

进一步地，所述主磁瓦3和副磁瓦2均为非等半径弧形结构，主磁瓦3外弧形表面为N/S极极面，副磁瓦2外弧形表面为S/N极极面。

进一步地，所述主磁瓦3和副磁瓦2均由烧结钕铁硼材料切割成型。

进一步地，所述磁瓦罐前压板1、磁瓦罐尾端法兰5和若干磁瓦嵌接固定杆6均由钛合金制成。

进一步地，所述隔磁垫片4由铝合金制成。

有益效果：

1、本发明通过两组主磁瓦与两组副磁瓦极性相反且轴向间隔布置的结构，使得电机动子在直线往复运动过程中可以通过磁弹簧效应控制电机的动子往复运动的行程，使得电机运行平稳，并起到行程超限保护的作用；同时，磁瓦采用嵌接方式固定在固定杆之间，避免了传统的粘接固定方式在高温、振动等环境下可能发生的脱落等失效现象，有效提升了电机的可靠性使用寿命。

2、本发明中通过主磁瓦和副磁瓦轴向尺寸的优化，找到了最优化的组合方式，实现了相同包络尺寸下电机的最大功率输出，有效提升了功率密度。

附图说明

图1为本发明提供的一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构的结构示意图。

图2为本发明提供的一种圆筒型动磁式直线电机的横截面结构图。

图3为本发明提供的一种圆筒型动磁式直线电机的透视图。

其中，1-磁瓦罐前压板，2-副磁瓦，3-主磁瓦，4-隔磁垫片，5-磁瓦罐尾端法兰，6-磁瓦嵌接固定杆。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种圆筒型动磁式直线电机的动子结构，如图1所示，包括磁瓦罐前压板1、若干主磁瓦3、若干副磁瓦2、若干隔磁垫片4、磁瓦罐尾端法兰5和若干磁瓦嵌接固定杆6。

其中，若干磁瓦嵌接固定杆6均固定安装于磁瓦罐尾端法兰5的同侧，如图3所示，使每个磁瓦嵌接固定杆的外表面均位于同一圆周上；磁瓦嵌接固定杆6的两个对称侧面上均具有凹槽。

主磁瓦3和副磁瓦2的外表面呈圆弧形，主磁瓦3和副磁瓦2的极性相反；主磁瓦3和副磁瓦2通过凹槽嵌接于两个磁瓦嵌接固定杆6之间沿圆周方向分布，如图2所示；副磁瓦2沿轴向分布于主磁瓦3两侧，主磁瓦3的轴向尺寸大于副磁瓦2的轴向尺寸；相邻的主磁瓦3与副磁瓦2间采用隔磁垫片4分隔；隔磁垫片4的外表面呈圆弧形，隔磁垫片4嵌接于磁瓦嵌接固定杆6之间。

本发明中，隔磁垫片可选用铝合金制成，起隔磁作用。

磁瓦罐前压板1与磁瓦嵌接固定杆6连接，磁瓦罐前压板1对主磁瓦3和副磁瓦2进行限位。

本发明中，各磁瓦，包括主磁瓦和副磁瓦均可由烧结钕铁硼材料切割成型，为非等半径弧形结构，充磁方式为径向充磁，主磁瓦外弧形表面为N/S极极面，副磁瓦外弧形表面为S/N极极面，两者极性相反。

为了便于电机动子轴向中心位置的保持，主磁瓦轴向尺寸较大，是气隙磁场的主要来源，副磁瓦轴向尺寸较小，其通过此路耦合可产生轴向定位力。

动子结构的结构件，包括磁瓦罐前压板1、磁瓦罐尾端法兰5和若干磁瓦嵌接固定杆6均可由钛合金制成，以保证结构强度并减轻电机动子质量，有利于高频运行。

例如，弧形磁瓦嵌接在12个固定杆之间，形成一个圆筒形结构，每两个固定杆之间共有4片磁瓦，两片主磁瓦，两片副磁瓦，主磁瓦与副磁瓦之间放置隔磁垫片隔开。主磁瓦共有两组，每组共有12片，分别嵌在固定杆之间，形成一个封闭环形。副磁瓦共有两组，每组共有12片，分别嵌在12个固定杆之间，形成一个封闭环形。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。