专利名称：有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种斯特林制冷机用直线电机，特别涉及一种有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构。
背景技术：
随着在军事及深空探测方面红外探测技术的发展，具有体积小、重量轻、寿命长等特点的直线斯特林制冷机得到了越来越多的应用。而直线电机是该类制冷机的关键驱动部件，和制冷机一体化设计，其结构和性能对制冷机具有至关重要作用。目前先进的斯特林制冷机用直线电机均为动磁式结构，按照定子铁芯形状分为无极靴、有极靴两种结构。其中无极靴直线电机典型结构示意图如图1所示(图中给出纵向切面的一半)。该结构直线电机主要由定子铁芯1、线圈2 (右线圈2a、左线圈2b)、动子铁芯
3(右动子铁芯3a、左动子铁芯3b)、磁钢4 (轴向充磁)等组成。其中，磁钢4充磁方向为轴向；左线圈和右线圈电流方向相反。这种结构的优点是在动子行程范围内，电机推力基本不变，仅端部有所降低，不会和制冷机板弹簧的作用力抵消。不足之处是电机的等效气隙包含线圈部分较大，导致气隙磁密不高，从而电机比推力受限。图2所示为一种有极靴的直线电机结构。该结构直线电机主要由外定子铁芯11、线圈12、内定子铁芯13、磁钢14 (径向充磁)等组成。其中，磁钢14充磁方向为径向，单极性(环内为一个极性，环外为另一个极性)。这种结构外定子铁芯11具有两个极靴(11a、11b)，使得电机等效气隙很小，可以获得较大的气隙磁密，从而比推力较大。这种结构的不足之处是由于两个极靴的存在，使得电机动子与定子之间存在齿槽拉力，越到动子行程的两边，这种拉力越大，由于拉力的方向和制冷机板弹簧的拉力方向相反，使得弹簧的作用力被部分抵消，不利于制冷机的谐振工作。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种气隙磁密大，提高制冷机整机工作谐振性的有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构，所述动子磁钢由一段主磁钢和左、右各一段辅磁钢构成，主磁钢和左、右辅磁钢安装于磁钢骨架上，磁钢外侧套有磁钢保护套；所述两段辅磁钢的极性相同，两段辅磁钢和主磁钢的极性相反，各磁钢均为单极性、径向充磁。所述磁钢骨架和磁钢保护套均为非导磁的金属材料。本实用新型的优越功效在于I)直线电机为有极靴结构，气隙磁密大，可获得较高的比推力；2)动子磁钢为三段式结构，其中中间一段为主磁钢，两端的两段为辅助磁钢，主磁钢和辅助磁钢极性相反，均为径向充磁，使得动子磁钢和定子铁芯的齿槽磁拉力效果与制冷机板弹簧效果一致，而不是互相抵消，提高制冷机整机的工作谐振性；[0011]3)三段磁钢外侧套有非导磁金属材料制成的磁钢保护套，提高动子的整体机械强度，防止因电机运行产生的振动或外力造成磁钢脱落。
图1是现有无极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机原理结构示意图；图2是现有有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机原理结构示意图；图3是本实用新型有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机原理结构示意图；图4是本实用新型的动子结构示意图；图5是本实用新型直线电机的应用示意图。图中标号说明I—定子铁芯；2a—右线圈；2b一左线圈；3a—右动子铁芯；3b一左动子铁芯；4一磁钢(轴向充磁)；11一外定子铁芯；Ila—外定子铁芯右极靴；Ilb一外定子铁芯左极靴； 12—线圈；13一内定子铁芯；14一磁钢(径向充磁)；24一主磁钢；25a—左辅磁钢；25b—右辅磁钢；31—磁钢骨架；32—磁钢保护套；41 一缸套；42—活塞；43—板弹簧；44 一壳体。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。如图3和图4所示，本实用新型提供了一种有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构，所述动子磁钢由一段主磁钢24和左、右各一段辅磁钢构成，主磁钢24和左辅磁钢25a、右辅磁钢25b采用胶粘方式安装于磁钢骨架31上，磁钢外侧套有磁钢保护套32 ;所述两段辅磁钢25a、25b的极性相同,两段辅磁钢25a、25b和主磁钢24的极性相反,各磁钢均为单极性、径向充磁，内圈为一个极性，外圈为相反的极性。所述磁钢骨架31和磁钢保护套32均为非导磁的金属材料。如图5所示，其中动子组件通过制冷机活塞42和板弹簧43连在一起，通过主、辅三段磁钢的磁场调制作用，使得动子、定子铁芯之间的齿槽拉力方向和板弹簧43作用力方向一致，不会相互抵消，有利于调整制冷机的工作谐振性能。
权利要求1.一种有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构，其特征在于所述动子磁钢由一段主磁钢和左、右各一段辅磁钢构成，主磁钢和左、右辅磁钢安装于磁钢骨架上，磁钢外侧套有磁钢保护套；所述两段辅磁钢的极性相同，两段辅磁钢和主磁钢的极性相反，各磁钢均为单极性、径向充磁。
2.根据权利要求1所述的有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构，其特征在于所述磁钢骨架和磁钢保护套均为非导磁的金属材料。
专利摘要本实用新型公开一种有极靴动磁式斯特林制冷机用直线电机的动子结构，所述磁钢由一段主磁钢和左、右各一段辅磁钢构成，主磁钢和左、右辅磁钢安装于磁钢骨架上，磁钢外侧套有磁钢保护套；所述两段辅磁钢的极性相同，两段辅磁钢和主磁钢的极性相反，各磁钢均为单极性、径向充磁。本实用新型的优点是气隙磁密大；动子磁钢和定子铁芯的齿槽磁拉力效果与制冷机板弹簧效果一致，提高制冷机整机的工作谐振性；三段磁钢外侧套有非导磁金属材料制成的磁钢保护套，提高动子的整体机械强度，防止因电机运行产生的振动或外力造成磁钢脱落。
文档编号H02K41/03GK202840904SQ20122050144
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者郑文鹏, 包广清, 鲁华 申请人:中国电子科技集团公司第二十一研究所