一種輕型直流直線電機的製作方法
2023-05-24 03:53:46 1
專利名稱：一種輕型直流直線電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於直線電機領域，特別是涉及一種重量輕的直流直線電機裝置。
背景技術：
式直流直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉 換機構的傳動裝置，它利用放於磁場中的電樞線圈和磁場相互作用，產生安培力，推動 電樞線圈往返運動。直流直線電機具有如下特點無旋轉運動轉換為直線運動的過程， 實現了 「直接驅動」或「零傳動」；電樞質量輕，反應靈敏，動態響應非常好；電樞骨 架為非導磁體，消除了永磁電機固有的電樞和磁極之間的吸力，降低了啟動電壓；整體 結構簡單，散熱效果好，可以應用於熱負荷高的場合；電樞和磁極無接觸、無磨損，運 行噪聲極低。美國Smac公司推出了 LAS系列直流直線電機，新加坡BEI公司和美國USAS公 司也分別推出了 LA系列VLR系列直流直線電機，上述廠家生產的直線電機產品均存在 體積大、笨重等弊端，限制了其應用範圍。中國專利公開號CN101068090A，
公開日2007年11月7日，發明創造的名稱為
一種直流直線音圈電機，該申請案公開了一種音圈電機結構，包括鐵殼、鐵芯、音圈支 架、漆包線圈、環形磁鋼或瓦形磁鋼組和圓柱形磁鋼。該方案的直流直線音圈電機也存 在重量大這一缺陷，在實際使用中帶來諸多不便。直流直線電機的重量主要來自鐵芯、磁鋼、外殼三部分，從這三個構件入手， 減輕單個構件重量，並採用高強度、低比重的新材料替代電機的傳統製造材料，是實現 電機輕型化的一個有效途徑。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種輕型直流直線電機，該直流直線電機包括 外殼、主磁鋼、鐵芯、電樞骨架、電樞線圈和底座，採用低比重、高強度的新型工程塑 料製作電機外殼，並改進鐵芯結構，該直流直線電機具有重量輕、結構簡單、推力大的 特點。本發明通過下述技術方案予以實現本發明包括外殼、主磁鋼、鐵芯、電樞骨架、電樞線圈和底座；外殼的材質是 聚甲醛，薄層軟鐵鑲嵌在外殼的內壁上；鐵芯位於外殼的中心處，鐵芯中心部分是中空 的，薄層磁鋼緊貼鐵芯外壁；沿徑向方向，薄層磁鋼的外部磁極和主磁鋼內部磁極是相 反的；底座的中心部分伸入到鐵芯的底部，底座和鐵芯的底部、薄層軟鐵的底部相連 接；電樞骨架由工程塑料製作而成，電樞骨架是一個空心圓筒，電樞骨架的外側一端開 有凹槽，纏繞金屬絲。與現有技術相比，本發明有益效果是1.重量輕。本發明的直流直線電機的外殼採用低比重的聚甲醛製作，用於勵磁 的鐵芯中心部分也是中空的，因而整機重量遠遠輕於同類電機。
2.結構簡單。直流直線電機由外殼、磁鋼、鐵芯、電樞等組成，組成部件少， 整機結構簡單。3.推力大。薄層磁鋼緊貼鐵芯外壁，作為磁軛；採用A3鋼的底座中心部分伸 入到鐵芯的底部，底座和鐵芯的底部、薄層軟鐵的底部相連接，使得主磁鋼的內、外磁 場貫通，增加了氣隙磁密，增大了電機推力。
圖1是直流直線電機的整機剖視圖，圖中101-外殼，102-薄層軟鐵、103-主 磁鋼、104-電樞線圈、105-薄層磁鋼、106-鐵芯、107-電樞骨架、108-底座。圖2是主磁鋼的磁極方位圖。圖3是鐵芯、薄層磁鋼和底座的剖視圖。圖4是電樞結構剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1是直流直線電機的整機結構，包括定子、動子和磁場氣隙。定子包括外殼 101和薄層軟鐵102、主磁鋼103、薄層磁鋼105和鐵芯106、底座108。動子包括電樞線 圈104和電樞骨架107。外殼採用的材質是聚甲醛(POM)，聚甲醛是一種性能優良的工程塑料，具有金 屬的硬度、強度和鋼性，在很寬的溫度和溼度範圍內都具有良好的耐疲勞性，並富有彈 性，還有較好的耐化學品性。聚甲醛的價格低於其他許多工程塑料，可替代鋼、鋅、黃 銅和鋁等金屬零件。聚甲醛的比重為1.39，遠遠小於鋼材的比重7.8，用聚甲醛製作電機 外殼，降低了整機重量。如圖1和圖2所示，薄層軟鐵102位於外殼101和主磁鋼103 之間，鑲嵌在外殼101的內壁上，作為外部磁軛，用來傳輸主磁鋼103的外部磁場。薄 層軟鐵102是一圓筒狀結構，採用A3鋼製造。主磁鋼103採用永磁材料製造，如鋁鎳鈷、釹鐵硼等。如圖2所示，主磁鋼 103呈扇形，均勻分布於外殼內側，主磁鋼103的磁性為S極在內，N極在外，各片主 磁鋼互斥，緊貼薄層軟鐵102。主磁鋼103的片數越多，磁場越均勻，氣隙磁密越大，數 量可以為3、6、9、12等，但考慮裝配工藝，通常選用3片。如圖3所示，沿軸向方向，鐵芯106的中心部分利用率很低，既不導磁，也不承 擔機械載荷，但鐵芯106通常由A3鋼製作，重量大。因此，本發明的鐵芯中心部分是 中空的，薄層磁鋼105緊貼鐵芯106外壁，作為內部磁軛。與主磁鋼103類似，薄層磁 鋼105圍繞成圓柱狀，每片薄層磁鋼105包括外部磁極和內部磁極；沿徑向方向，薄層磁 鋼105的外部磁極和主磁鋼103內部磁極是相反的。底座108的中心部分是一圓柱。底 座採用A3鋼製作，用來支撐鐵芯106及薄層磁鋼105、主磁鋼103及薄層軟鐵102;底 座108的中心部分伸入到鐵芯106的底部，底座108和鐵芯106的底部、薄層軟鐵102的 底部相連接，使得主磁鋼103的內、外磁場貫通，增加了氣隙磁密，有助於增大電機推 力，而且，由於鐵芯106是中空的，這減輕了定子重量。如圖4所示，動子包括電樞骨架107和電樞線圈104。電樞骨架107由工程塑料製作而成，以減輕其質量使其能夠快速響應，電樞骨架107呈空心筒狀，在電樞骨架107 的外側一端開有凹槽，纏繞金屬絲。電樞骨架107位於鐵芯106的外側、主磁鋼103的 內側，電樞骨架107的內徑大於鐵芯106的外徑，在電磁場作用下，推動動子往返直線運動。
權利要求
1. 一種輕型直流直線電機，包括外殼、主磁鋼、鐵芯、電樞骨架和電樞線圈，鐵芯 位於外殼的中心處，電樞骨架是一個空心圓筒，電樞骨架的外側一端開有凹槽，纏繞金 屬絲，其特徵在於還包括底座，外殼的材質是聚甲醛，薄層軟鐵鑲嵌在外殼的內壁上； 鐵芯中心部分是中空的，薄層磁鋼緊貼鐵芯外壁；沿徑向方向，薄層磁鋼的外部磁極和 主磁鋼內部磁極是相反的；底座的中心部分伸入到鐵芯的底部，底座和鐵芯的底部、薄 層軟鐵的底部相連接；電樞骨架由工程塑料製作而成。
全文摘要
本發明公開了一種輕型直流直線電機，包括外殼、主磁鋼、鐵芯、電樞骨架、電樞線圈和底座。外殼採用聚甲醛材料製作，薄層軟鐵鑲嵌在外殼的內壁上；鐵芯位於外殼的中心處，鐵芯中心部分是中空的，薄層磁鋼緊貼鐵芯外壁；底座的中心部分伸入到鐵芯的底部，底座和鐵芯的底部、薄層軟鐵的底部相連接；電樞骨架是一個空心圓筒，電樞骨架的外側一端開有凹槽，纏繞金屬絲。本發明的直流直線電機具有重量輕、結構簡單、推力大等特點。
文檔編號H02K33/18GK102013783SQ201010601539
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者周喜, 王利強, 董欣 申請人:天津職業技術師範大學, 王利強