专利名称：用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及振动电机领域，具体涉及一种带有永磁体的振动式直线电动机。
背景技术：
直线振动电机能够产生高频往复直线运动，可直接替代现有的“旋转电机+曲柄 连轴”驱动系统，从而降低传动损耗，降低噪音，提高系统效率和可靠性。因此，直线振动电 机可广泛应用于需要高频往复运动的场合如压缩机等领域。现在用于直驱压缩机的永磁直线振动电机大多采用“C”型外定子结构，图1给出 了该结构的纵向剖面图。如图所示，该直线振动电机主要由以下结构构成定子绕组，外定 子铁芯，弹簧，内定子铁芯，永磁体，活塞，永磁体支架。定子绕组内嵌在外定子铁芯中，为饼 式绕组。外定子铁芯由很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 (图1中看不出C字型铁芯)。内定子为内紧外松的辐射状结构(如图2所示)，电机动子 由永磁体和非导磁永磁体支架组成。当定子绕组中通入电流时，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。由于现有直线振动电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。另外，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。
发明内容本实用新型提供了一种用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机，采用横 向磁通电路，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，极大降低了加工难度与加工成本，并使磁路有效利用率提 高，克服已有直线振动电机的缺点，从而提供一种加工方便，能够提供大推力并且高效率的 直线振动电机。一种用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机，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所述的外定子之间；所述的永磁磁钢与外定子的定子齿的数目相同并且位置一一对应。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。采取本实用新型的动磁式横向磁通直线振动电机驱动压缩机时，将内定子、圆筒 型动子部件和外定子在压缩机的圆筒形压缩腔体的外部沿圆筒形压缩腔体的径向由内至 外依次同轴设置，圆筒型动子部件延伸出的一端端部与圆筒形压缩腔体内的活塞轴连接。 在圆筒形压缩腔体内活塞轴两侧设置用于活塞复位的恢复弹簧和用于支撑活塞轴的滑动 轴承。滑动轴承为直线滑动轴承。恢复弹簧为圆柱状压缩弹簧。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。最后，由直线电机输出带动负载 运行。外定子的两定子绕组相互反向串联形成单相绕组线圈，配以控制器即可控制振动幅 值及频率。本实用新型的有益效果是基于横向磁通电机原理，提出了新型结构直线振动电 机，本电机定子铁芯硅钢片沿轴向叠装，其加工方式与普通旋转电机完全相同，工艺简单方 便，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、电机效率下降等问题。本电机磁阻力小，输出力平滑，可实现大推力大振幅高 频往复运动。
图1为现有技术中应用于压缩机的直线振动电机结构纵向剖面图。图2为现有技术中直线振动电机的内定子铁芯叠装示意图。图3为本实用新型的动磁式横向磁通直线振动电机的结构示意图。图4为本实用新型的动磁式横向磁通直线振动电机的横向切面图。
具体实施方式
图1为现有技术中应用于压缩机的直线振动电机的纵向剖面图。如图中所示，该 直线振动电机主要由以下结构构成定子绕组1，外定子铁芯2，弹簧3，内定子铁芯7，永磁 体8，活塞13，永磁体支架14。绕组内嵌在外定子铁芯中，为饼式绕组。外定子铁芯由很多 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(图1中看不出C字型铁芯)。 内定子为内紧外松的辐射状结构(如图2所示)，电机动子由永磁体和非导磁永磁体支架组 成。 与现有技术不同，本实用新型提供了结构不同的动磁式横向磁通直线振动电机。 如图3所示为本实用新型的动磁式横向磁通直线振动电机的一个实施例，该动磁 式横向磁通直线振动电机包括外定子27、永磁体支架17、内定子20、永磁磁钢24。[0023]外定子27和内定子20构成直线振动电机的定子部件。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和外定子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。永磁体支架17和永磁磁钢24构成直线振动电机的动子部件。永磁体支架17为 圆筒型，在其外圆面上等间隔排列有6块瓦片状永磁磁钢24，N、S极交替排列。永磁体支架 17采用非导磁材料，永磁磁钢24采用瓦片状结构。为了实现动子部件与定子部件的配合，设置永磁体支架17与外定子27、内定子20 同轴，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，如本实用新型的横向切面图4所示，6块永磁磁钢24的N、S极 交替排列，每块永磁磁钢24均与外定子27的定子齿相对应。为了将本实用新型的动磁式横向磁通直线振动电机应用于压缩机中，将永磁体支 架17的延伸出的一端端部与设在压缩腔体19内的活塞轴18相连接，并通过端部固定螺母 21固定。这样，动子部件运动时会带动活塞轴18沿轴线产生往复振动以压缩在压缩腔体 19内的气体。在压缩腔体19内活塞轴18的两侧设置滑动轴承15，支撑活塞轴18仅沿轴线运 动，滑动轴承15通过卡簧22与压缩腔体19固定在一起。在压缩腔体19内活塞轴18的两侧还设有恢复弹簧16，使得活塞轴18往复振动中 及时复位。在滑动轴承15两侧设有恢复弹簧底座，以固定恢复弹簧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。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横向磁通直线振动电机加工方便，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。
权利要求一种用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机，包括相互配合的动子部件和定子部件，其特征在于所述的动子部件，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。
2.如权利要求1所述的动磁式横向磁通直线振动电机，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所述的动磁式横向磁通直线振动电机，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所述的动磁式横向磁通直线振动电机，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所述的动磁式横向磁通直线振动电机，其特征在于所述的永磁磁钢 为瓦片状结构。
专利摘要本实用新型公开了一种用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机，包括相互配合的动子部件和定子部件，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横向磁通直线振动电机加工方便，效率较高，且具有磁阻力小，输出力曲线平滑等优点，易于实现大推力大振幅高频往复振动。
文档编号H02K33/18GK201708678SQ20102019935
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