一种磁性弹簧及具有其的直线电机和压缩机的制作方法_3

文档序号:9807049阅读:来源:国知局
一固定磁石组,所述第一固定磁石组包括四个固定磁石(例如:第一固定磁石51、第二固定磁石52、第三固定磁石53和第四固定磁石54),所述四个固定磁石在直线振荡磁石的垂直方向上呈田字形对称包罗于所述直线振荡磁石外围。通过固定磁石和直线振荡磁石的交错排布构成弹性振荡单元,磁场强度的稳定性和可靠性均可以得到保障。
[0060]例如:参见图4,作为本发明方案的主体方案一,动子上单边磁性弹簧采用6片磁石(例如:第一直线振荡磁石61和第二直线振荡磁石62,以及第一固定磁石51、第二固定磁石52、第三固定磁石53和第四固定磁石54),其中两片磁石(例如:第一直线振荡磁石61和第二直线振荡磁石62)固定在动子支撑架上,4片磁石(例如:第一固定磁石51、第二固定磁石52、第三固定磁石53和第四固定磁石54)固定在相应的固定件(例如:压缩机机架或机架延伸估计件)上,磁石的充磁方向(例如:极性)如图4所示,采用同性相斥的原理设计,能够有效的悬浮动子部分。其中,驱动部分(例如:驱动单元)为简化替代表示,可采用多种方案。
[0061 ]在一个实施方式中,所述第一固定磁石组围绕所述直线振荡磁石的一端设置。
[0062]其中,所述固定磁石组还包括第二固定磁石组,所述第二固定磁石组与所述第一固定磁石组结构相同,围绕所述直线振荡磁石的另一端设置。
[0063]由此,可以采用一个直线振荡磁石与相应的固定磁石组配合设置,实现支撑架的直线往复运动。例如:参见图6,上述主体方案一可调整为,省去动子支撑架上一片磁石,磁性弹簧也能够工作(保护衍生方案);本实施例的磁性弹簧采用磁极极性切向方向运动及受力设计,受力如图7所示。由于磁石的能量密度较大,相比钢制弹簧,能够将体积做到更小,所以,通过磁石的交错排布构成弹性振荡单元,磁场强度稳定。相反,采用如图9方案设计的磁性弹簧,无法保证动子在侧方向上稳定,会出现侧偏,会导致压缩机栗体较大的磨损。
[0064]在一个实施方式中,所述直线振荡磁石包括至少两个,至少两个直线振荡磁石沿着所述支撑架的直线往复运动方向设置;在每两个直线振荡磁石之间围绕设置有一组所述固定磁石组。通过至少两个直线振荡磁石可以增强磁场强度,进而增强固定磁石运动的可靠性和稳定性。
[0065]其中,每两个直线振荡磁石之间的间距,大于直线振荡的单边振幅。
[0066]例如:磁石可以使用强磁性材料,采用多块磁石交错排布的方式,如图4,支撑架40(例如:动子支撑架)上两片磁石(例如:第一直线振荡磁石61和第二直线振荡磁石62),该两片磁石的极性相同、且充磁方向均向上,磁石间距大于直线振荡的单边振幅,该单边振幅是第一弹性振荡单元或第二弹性振荡单元离开平衡位置的最大距离。其余4片磁石(例如:第一固定磁石51、第二固定磁石52、第三固定磁石53和第四固定磁石54)呈包罗形式包罗支撑架40端部固定的两片磁石,其余4片磁石呈田字形。
[0067]在一个实施方式中,所述直线振荡磁石包括至少两个(例如:第一直线振荡磁石61、第二直线振荡磁石62、第三直线振荡磁石63和第四直线振荡磁石64),至少两个直线振荡磁石沿着所述支撑架的直线往复运动方向设置;在每个直线振荡磁石的相同一端围绕设置有所述固定磁石组,形成串联结构(例如:与第一至四固定磁石串联的第五至六固定磁石,如第五固定磁石55、第六固定磁石56、第七固定磁石57和第八固定磁石58)。通过扩充与原来一组固定磁石的充磁方向相反的至少一组固定磁石,可以更好地控制直线往复运动,控制精度高,稳定性好。
[0068]例如:参见图12,可在动子支撑架末端继续增加串联,从而提升磁性弹簧的容量。图12仅表示单边增加,适合于单缸压缩场合,左边为排气端。
[0069]其中,通过将一个弹性振荡单元中多个固定磁石的充磁方向设置为一致、且两个直线振动磁石的充磁方向设置为相反,可以提高磁性弹簧的储能能力及稳定性。
[0070]在一个实施方式中,所述直线振荡磁石包括至少两行,每行所述直线振荡磁石包括一个直线振荡磁石;至少两行直线振荡磁石沿着所述支撑架的直线往复运动方向并行设置,在每行直线振荡磁石的相同一端围绕设置有所述固定磁石组,且两行之间的固定磁石共用,形成并联结构。例如:参见图14,可采用并联的方式增加磁性弹簧的容量。通过扩充固定磁石并调整直线振动磁石的排布方式,可以更好地扩充磁性弹簧的储能容量,并提高磁场稳定性。
[0071]在一个实施方式中,所述直线振荡磁石包括至少两行,至少两行直线振荡磁石沿着所述支撑架的直线往复运动方向并行设置;每行所述直线振荡磁石包括至少两个直线振荡磁石,至少两个直线振荡磁石沿着所述支撑架的直线往复运动方向设置;在两个直线振荡磁石之间围绕设置有一组所述固定磁石组,且两行之间的固定磁石共用。
[0072]由此,磁性弹簧容量可以采用并联或串联的形式,增加磁性弹簧的储能容量。如图4中增加4片田字形磁石在动子支撑架尾端,增加动子支撑架上直线振荡磁石3片或者更多。也可在动子支撑架上并行增加2片磁石,使得田字型磁石增加为6片或者更多,实现磁性弹簧的储能增加。通过适应性增加磁石的数量,可以扩充磁性弹簧的容量,增强磁场强度,进而更有利于提高直线往复运动的稳定性和可靠性。
[0073]优选地,当所述弹性振荡单元设置于所述支撑架两端时,设置于所述支撑架两端的弹性振荡单元分别为第一弹性振荡单元与第二弹性振荡单元,所述第一弹性振荡单元与所述第二弹性振荡单元,具有相同的结构,对称于所述驱动单元设置。其中,通过采用较好的对称设计,可以有效降低动子在垂直于纸面方向的力,使其在非运动方向上平衡作用力,实现永磁磁悬浮。如图9所示,如果不采用对称设计,动子很容易侧偏,处于不稳定状态。
[0074]或者,所述第一弹性振荡单元与所述第二弹性振荡单元,具有不同的结构,不对称于所述驱动单元设置。通过支撑架两端弹性振荡单元的不对称结构,可以根据需要调整支撑架相应端磁石的数量和排布方式,从而提升磁性弹簧的容量。通过调整多个磁石的充磁方向和排布方式,可以调节磁性弹簧的储能效果,从而扩大磁性弹簧的应用范围和提高磁性弹簧的适应能力。
[0075]优选地,当所述弹性振荡单元设置于所述支撑架一端时,设置于所述支撑架一端的弹性振荡单元包括第一弹性振荡单元与第二弹性振荡单元,所述第一弹性振荡单元与所述第二弹性振荡单元具有相同的结构或具有不同的结构,且所述第一弹性振荡单元与所述第二弹性振荡单元之间隔开预设距离以使所述驱动单元平衡。通过将弹性振荡单元设置于支撑架一端,可以加大磁性弹簧的应用范围,增强其通用性。
[0076]例如:参见图13,作为上述衍生方案一改变充磁方向的方案,图12中单边磁性弹簧出力方向有两个方向,更类似于钢制弹簧的压缩拉伸状态。图12中动子(例如:驱动单元)目前位置为零点位置,向左运动、受力向右,向右运动、受力向左。而图13中的磁性弹簧,相当于钢制弹簧进行了预压,图12中所示平衡位置,动子左边部分一直受向右的作用力。图12、图13中两边弹簧大小不一致,初始平衡不在图示位置,这种形式,有利于设计特殊使用条件使用。
[0077]由此,通过将各固定磁石的充磁方向设置为一致、并与一个直线振动磁石的充磁方向相反,可以提高直线往复运动的稳定性和可靠性。
[0078]例如:参见图5,作为上述主体方案一的二维效果图,该方案3号磁石(参见图4的S3)的极性方向可对调,能够明显提升磁性弹簧的储能效果。
[0079]由此,通过对调直线振荡磁石的极性方向,可以根据需要提升磁性弹簧的储能能力,并减小装配难度。例如:参见图7,单边磁性弹簧采用9片磁石设计,动子支撑架(例如:支撑架40)上采用I片磁石设计,磁石充磁方向如图5描述可调整。由于该磁石的极性方向可对调,能够明显提升磁性弹簧的储能效果。
[0080]更具体地,上述直线振荡磁石与固定磁石之间的垂向距离为0.5mm-1.2mm,所述直线振荡磁石的厚度小于
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