专利名称：动磁式直驱压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直驱压缩机领域，具体涉及一体式动磁直驱压缩机。
背景技术：
直线压缩机不存在将电机旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构，而是由 直线电机直接驱动活塞高速往复运动，其行程及上止点由程序控制，从而降低传动损耗，提 高系统效率及可靠性，并且可使压缩机结构更加紧凑。因此，直驱压缩机在压缩机领域成为 研究热点之一。现有的直驱压缩机包括缸体、活塞和缸盖，在缸体内形成一个压缩腔体，活塞被设 置在压缩腔体中可往复运动。根据驱动活塞进行往复运动的驱动装置的不同，直驱压缩机 分为动圈式、动铁式以及动磁式三种结构类型。动圈式结构动子质量轻，谐振频率高，但在 高频往复运动时导线易发生扯断等问题，且推力密度低，不适合用于压缩机领域。动铁式结 构推力密度高，但由于动子质量较高，导致谐振频率低，较少用于中高频直驱压缩机中。动 磁式结构则结合前两者的优点，具有动子质量轻，推力大等优点。随着高性能永磁材料的发 展，能在应用较少永磁材料的情况下产生更大推力。因此动磁式结构是高性能直驱压缩机 的主要发展方向。现有的动磁式直驱压缩机大多采用“C”型外定子结构，并由放置有永磁磁钢的支 架连接到活塞上，带动活塞进行直线往复运动。图1为现有结构纵向剖面图。如图1及图2 所示，已有技术的直驱压缩机大多由以下结构构成定子绕组、外定子铁芯、弹簧、排气阀、 出气阀弹簧、吸气阀、内定子铁芯、永磁体、吸气管、压缩腔、吸排气腔体、出气管口、活塞、永 磁体支架。绕组内嵌在外定子铁芯中，为饼式绕组。外定子铁芯由许多小定子铁芯块拼装 而成，构成小铁芯块的外定子冲片呈“C”型。电机的动子由永磁体和非导磁材料构成的永 磁体支架组成，内定子为内紧外松的辐射状结构(如图3所示)。当绕组中通入电流时，使“C”型外定子冲片左右两侧定子齿部产生极性相反的磁 极，永磁体磁极与电枢绕组产生的磁极相互作用，产生电磁推力。在电磁力的作用下，动子 沿轴向左右运动。动子上的永磁体极性确定后，振动方向由绕组中电流的正负决定。由于现有直驱压缩机的磁路走向决定了内定子必然需要采用内紧外松的辐射状 结构。而此种结构叠装难度大，加工困难，增加了加工成本。且由于组成内定子的硅钢片为 厚度均勻的矩形硅钢片，内定子外圆周各硅钢片之间必然存在缝隙，从而使得磁阻变大，导 致电机效率下降。另外，电机动子支撑弹簧位于端部，使得压缩机总体轴向长度变长，体积 增大。
发明内容本实用新型提供了一种动磁式直驱压缩机，采用横向磁路结构，使磁路与电机运 动方向呈垂直关系，从而电机的内外定子均可采用普通旋转电机内外定子结构，沿轴向叠 装，加工方便，能够提供大推力并且效率高，克服了已有直驱压缩机的缺点，从而解决现有技术中的问题。一种动磁式直驱压缩机，包括压缩腔体、位于压缩腔体内的活塞和活塞轴，其中， 驱动所述的活塞和活塞轴在压缩腔体内进行往复运动的电机包括相互配合的动子部件和 定子部件。所述的动子部件，由永磁体支架和镶嵌在永磁体支架的外圆面上的若干块N、S极 交替排列的永磁磁钢构成，所述的动子部件的端部与活塞轴连接；所述的定子部件，包括内、外定子；所述的外定子是由两个分离的定子沿轴向排列 而成，其中，每个定子的定子铁芯由定子冲片沿轴向叠压而成，每一片定子冲片上均布有定 子齿和齿槽，每个定子的定子绕组嵌于所述的齿槽中，所述的定子绕组采取集中式绕组；所 述的内定子的定子铁芯由圆环状定子冲片沿轴向叠压而成；所述的动子部件与定子部件同轴，所述的动子部件位于所述的内定子和外定子之 间；所述的永磁磁钢与所述的外定子的定子齿的数目相同并且位置一一对应；在所述的活塞轴两侧还设有用于活塞复位的恢复弹簧和用于支撑活塞轴的滑动 轴承。内定子、动子部件和外定子位于压缩腔体外部，沿筒形压缩腔体的径向由内至外 依次同轴设置，动子部件延伸出的一端(动子部件的端部)与压缩腔体内的活塞轴连接。所述的外定子的齿槽的槽型为半闭口槽，此槽型可减少铁芯表面损耗及齿内脉振 损耗，并使有效气隙长度较小，从而改善电机功率因数。所述的外定子中两定子的定子绕组反向串联。本实用新型中，定子绕组采取集中 绕组，绕组端接部分缩短，导线用量减少，绕组线圈电阻降低，铜耗减少，电机效率提高，成 本降低，制造周期缩短。所述的永磁体支架为非导磁材料，以减少磁场外泄造成的能量损耗。所述的永磁磁钢为瓦片状结构，径向充磁，便于装配，成本低。所述的滑动轴承为直线滑动轴承，配合活塞轴使用，摩擦阻力小。所述的滑动轴承通过卡簧与压缩腔体连接，安装方便。所述的恢复弹簧为圆柱状压缩弹簧，其结构简单，制造方便，且能满足本实用新型 对弹性变形和恢复的要求。本实用新型的动磁式直驱压缩机的工作原理如下工作时，当电机的定子绕组通以一定频率的交流电时，电机气隙内就会产生一个 往复振动的电枢磁场。永磁体在电枢磁场作用下产生电磁推力，推动动子及压缩弹簧往复 振动，从而使压缩机工作。外定子的两定子绕组相互反向串联形成单相绕组线圈，配以单相 电压调节装置即可控制振动幅值，也可配以单相变频器进行变压变频控制运行。本实用新型的有益效果是本实用新型压缩机中，驱动活塞和活塞轴在压缩腔体内进行往复运动的电机，采 用横向磁路结构，使磁路与电机运动方向呈垂直关系，从而电机的内外定子均可采用普通 旋转电机内外定子结构，沿轴向叠装，简化了电机铁芯安装；其定子铁芯的硅钢片沿轴向 叠装，其加工方式与普通旋转电机完全相同，工艺简单方便，极大降低了加工难度与加工成 本，并使得磁路的有效利用率提高，从而解决了现有结构内定子叠装困难及由于内定子外 圆周各硅钢片之间存在缝隙，使得磁阻变大、电机效率下降等问 ；此外，将恢复弹簧放置
4与压缩腔体内部，有效利用了腔体内部空间，使得压缩机体积更加紧凑。本实用新型的压缩 机磁阻力小，输出力平滑，可实现大推力大振幅高频往复运动。
图1为已有动磁式直驱压缩机结构纵向剖面图；图2为已有动磁式直驱压缩机结构横向剖面图；图3为已有结构的内定子铁芯结构横向及纵向示意图；图4为本实用新型的动磁式直驱压缩机的结构示意图；图5为本实用新型的动磁式直驱压缩机的横向切面图；图6为本实用新型的动磁式直驱压缩机中永磁体支架的结构示意图；图7为本实用新型的动磁式直驱压缩机中滑动轴承的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例来详细说明本实用新型，但本实用新型并不仅限于此。如图1及图2所示，已有技术的直驱压缩机包括定子绕组1、外定子铁芯2、弹簧 3、排气阀4、出气阀弹簧5、吸气阀6、内定子铁芯7、永磁体8、吸气管9、压缩腔10、吸排气 腔体11、出气管口 12、活塞13、永磁体支架14。定子绕组1内嵌在外定子铁芯2中，为饼式 绕组。外定子铁芯2由许多小定子铁芯块拼装而成，构成小铁芯块的外定子冲片呈“C”型。 电机的动子由永磁体和非导磁材料构成的永磁体支架组成，内定子为内紧外松的辐射状结 构(如图3所示)。与现有技术不同，本实用新型提供了结构不同的直驱压缩机。如图4所示为本实用新型的动磁式直驱压缩机的一个实施例，该动磁式直驱压缩 机包括外定子27、外定子的定子绕组28、滑动轴承15、恢复弹簧16、永磁体支架17、活塞 轴18、压缩腔体19、内定子20、端部固定螺母21、吸排气腔体22、外定子的定子铁芯23、永 磁磁钢24。其中，筒形的压缩腔体19内部设有活塞轴18，在活塞轴18的两侧还设有用于复位 的恢复弹簧16和用于支撑活塞轴18的滑动轴承15。滑动轴承15通过卡簧与压缩腔体19 连接并固定在一起；在压缩腔体19外，沿筒形的压缩腔体19的径向由内至外依次同轴设置 内定子20、永磁体支架17和外定子27，永磁体支架17延伸出的一端端部通过端部固定螺 母21与活塞轴18连接并固定在一起。图6给出了永磁体支架17的结构。在永磁体支架17上等间隔排列有6块瓦片状 永磁磁钢24，N、S极交替排列，永磁体支架17和永磁磁钢24构成动子部件。永磁体支架 17为圆筒型，采用非导磁材料，永磁磁钢24采用瓦片状结构。图7给出了滑动轴承15的结构示意图，滑动轴承15两侧为恢复弹簧底座25，用 于固定恢复弹簧16。恢复弹簧16设在压缩腔体19内部，可节省空间，缩小压缩机体积。滑 动轴承15采用直线滑动轴承，恢复弹簧16采用圆柱状压缩弹簧。动子部件与活塞轴18沿滑动轴承15左右运动，推动活塞在压缩腔体19内进行往 复振动，从而使得压缩腔体19内的气体进入吸排气腔体22，完成压缩机气体压缩功能。与动子部件相配合形成磁场作用以驱动活塞轴18往复运动的定子部件包括外定子27和内定子20。外定子27由两个分离的定子轴向排列而成，外定子的定子铁芯23由定 子冲片沿轴向叠压而成，每一片定子冲片上均布有定子齿和齿槽26，外定子的定子绕组28 嵌于外定子的定子铁芯23的齿槽26中，为集中式绕组，两定子绕组28反向串联，外定子27 的齿槽26的槽型为半闭口槽；内定子20的定子铁芯由圆环状定子冲片沿轴向叠压而成。 内定子20和外定27的加工及叠压均类似于普通旋转电机，工艺极为方便，且与图3所示的 已有结构相比，此结构有利于增大磁路面积。如本实用新型的横向切面图图5所示，永磁体支架17与外定子27、内定子20同 轴，且永磁体支架17位于外定子27和内定子20之间；永磁磁钢24与外定子27的定子齿 的数目相同，位置一一对齐；6块永磁磁钢24的N、S极交替排列，每块永磁磁钢均与外定子 27的定子齿相对应。工作时，当电机定子线圈通以一定频率的交流电时，电机气隙内就会产生一个往 复振动的电枢磁场。永磁体在电枢磁场作用下产生电磁推力，推动动子及压缩弹簧往复振 动。外定子的两定子绕组相互反向串联形成单相绕组线圈，配以单相电压调节装置即可控 制振动幅值，也可配以单相变频器进行变压变频控制运行。本实用新型的动磁式直驱压缩机加工方便，效率较高，结构较为紧凑且具有磁阻 力小，输出力曲线平滑等优点，较适用于制冷领域特别是冰箱用制冷压缩机。
权利要求一种动磁式直驱压缩机，包括压缩腔体、位于压缩腔体内的活塞和活塞轴，其特征在于，驱动所述的活塞和活塞轴在压缩腔体内进行往复运动的电机包括相互配合的动子部件和定子部件，其中，所述的动子部件，由永磁体支架和镶嵌在永磁体支架的外圆面上的若干块N、S极交替排列的永磁磁钢构成，所述的动子部件的端部与活塞轴连接；所述的定子部件，包括内、外定子；所述的外定子是由两个分离的定子沿轴向排列而成，其中，每个定子的定子铁芯由定子冲片沿轴向叠压而成，每一片定子冲片上均布有定子齿和齿槽，每个定子的定子绕组为集中式绕组并嵌于所述的齿槽中；所述的内定子的定子铁芯由圆环状定子冲片沿轴向叠压而成；所述的动子部件与定子部件同轴，所述的动子部件位于所述的内定子和所述的外定子之间；所述的永磁磁钢与所述的外定子的定子齿的数目相同并且位置一一对应；在所述的活塞轴的两侧还设有用于活塞复位的恢复弹簧和用于支撑活塞轴的滑动轴承。
2.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的外定子的齿槽的槽型 为半闭口槽。
3.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的外定子中两定子的定 子绕组反向串联。
4.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的永磁体支架为非导磁 材料。
5.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的永磁磁钢为瓦片状结构。
6.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的滑动轴承为直线滑动 轴承。
7.如权利要求1或6所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的滑动轴承通过卡 簧与压缩腔体连接。
8.如权利要求1所述的动磁式直驱压缩机，其特征在于所述的恢复弹簧为圆柱状压缩弹簧。
专利摘要本实用新型公开了一种动磁式直驱压缩机，包括压缩腔体、位于压缩腔体内的活塞和活塞轴，驱动所述的活塞和活塞轴在压缩腔体内进行往复运动的电机包括相互配合的动子部件和定子部件，其采用横向磁路结构，使磁路与电机运动方向呈垂直关系，从而电机的内外定子均可采用普通旋转电机内外定子结构，沿轴向叠装。本实用新型的动磁式直驱压缩机加工方便，效率较高，结构较为紧凑且具有磁阻力小，输出力曲线平滑等优点，较适用于制冷领域特别是冰箱用制冷压缩机。
文档编号F04B35/04GK201705609SQ201020199360
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者于明湖, 卢琴芬, 叶云岳, 姚泽勇, 杨贤诚 申请人:浙江井田机电股份有限公司;浙江大学