直线电机动子及其应用的制作方法

本发明涉及直线电机，尤其涉及一种直线电机动子以及所述直线电机动子在压缩机上的应用。

背景技术：

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。国内对直线电机的研究起步较晚，依然在很多方面存在很多待研究解决的技术问题，尤其是将直线电机应用于实用商品化阶段。直线电机的生产工艺是很关键，尤其是直线电机动子的生产工艺，这极大影响直线电机的性能。而目前直线电机动子存在以下工艺实现问题：第一，永磁体支架质量较大，使得直线电机动子整体质量偏大，产生较大的振荡惯量，这会直接影响直线电机性能和运转的稳定性；第二，直线电机动子采用的永磁体其安装和定位较为困难，需要使用高强度粘接剂。

已有专利公开了采用镁合金等金属材质作为直线电机动子的永磁体支架，并设有减重孔等结构来实现减重的目的，但是这样的直线电机动子整体质量仍然较大而且需要粘接剂来安装和定位永磁体。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种直线电机动子及其应用，解决现有技术中直线电机动子质量较大，在生产过程中永磁体的安装和定位比较困难的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种采用碳纤布作为动子骨架的直线电机动子，使得直线电机动子的结构和生产得到改善和优化，从而提高和优化直线电机的性能。具体地，本发明提供一种直线电机动子，包括动子骨架、多个磁铁、多个磁铁挡环、碳纤布。多个磁铁呈环形排布形成多个磁环。磁铁挡环和形成的磁环交替排布形成两端具有开口的筒状体。磁铁挡环为非导磁体，磁铁挡环限制磁铁的位置和间距，使得形成的任意相邻两个磁环由磁铁挡环隔开。动子骨架接合于形成的筒状体一端的开口。碳纤布包裹于筒状体的外壁并将磁铁、磁铁挡环以及动子骨架接合固化为一体。

根据本发明一实施例，动子骨架的外壁具有用于防滑的滚花或者滚纹。

根据本发明一实施例，磁铁的规格种类为至少两种。

根据本发明一实施例，磁铁挡环的横截面形状和形成的磁环的横截面形状相同。

根据本发明一实施例，磁铁挡环包括一环状体和均匀分布于环状体的多个间隔齿，磁铁挡环的每个间隔齿填充于同一磁环的相邻两个磁铁之间，且磁铁挡环的间隔齿的长度小于或等于磁铁沿着筒状体中心轴线方向的尺寸。

根据本发明一实施例，动子骨架具有多个流通孔和多个弹簧安装孔，流通孔和弹簧安装孔均间隔分布，流通孔和弹簧安装孔均和筒状体的内部连通。

根据本发明一实施例，碳纤布从动子骨架的外沿翻折以形成接合于动子骨架表面的翻边。

根据本发明一实施例，动子骨架具有多个流通孔和多个弹簧安装孔，流通孔和弹簧安装孔均间隔分布，流通孔和弹簧安装孔均和筒状体的内部连通，翻边不覆盖流通孔和弹簧安装孔。

根据本发明一实施例，动子骨架的外壁具有用于防滑的滚花或者滚纹，以防止动子骨架相对碳纤布转动。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供上述任一项所述的直线电机动子在线性压缩机上的应用，动子骨架的中心具有连接轴，连接轴和线性压缩机的活塞连接。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明采用碳纤布代替传统技术中的高强度粘接剂将动子骨架、磁铁以及磁铁挡环包裹接合起来并固化制作成直线电机动子，相比于传统技术中质量较大的支架，本发明的结构采用较薄的碳纤布作为所述直线电机动子中起支撑作用的支架，可以减小所述直线电机动子的壁厚，使气隙减小，同时降低直线电机动子的惯量，提高电机的性能和运转的稳定性。第二，采用碳纤布固化磁铁的方式，相比于采用高强度粘接剂粘接的方式，省去了将磁铁往动子骨架内安装和定位的繁琐。

本发明在动子骨架的外壁设置防滑的滚花或者滚纹，这些防滑设计可以防止碳纤布固化后动子骨架转动。

附图说明

图1是本发明提供的直线电机动子在一个视角下的立体结构示意图；

图2是本发明提供的直线电机动子在另一个视角下的立体结构示意图；

图3是本发明提供的直线电机动子的半剖视图；

图4是本发明提供的直线电机动子的动子骨架的俯视图；

图5是本发明提供的直线电机动子中的动子骨架的侧视图；

图6展示了本发明提供的直线电机动子中的多个磁铁的排布方式；

图7是发明提供的直线电机动子中的碳纤布的结构示意图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

本发明提供一种直线电机动子，尤其是一种应用于线性压缩机上的直线电机动子。所述直线电机动子包括多个磁铁10、动子骨架20、多个磁铁挡环30、碳纤布40。

磁铁10为磁瓦式结构的永磁体，磁铁10的数量为多个并间隔分布。磁铁10的规格种类为至少两种，即磁铁10可选用各种不同的规格。例如，于本实施例中，磁铁10的规格种类为至少三种，即所述直线电机动子包括至少三种不同规格的磁铁10。其中，磁铁10的不同规格包括充磁方向的不同和尺寸的不同。于本实施例中，所有的磁铁10均沿径向方向充磁。磁铁10呈环形排列形成多个磁环11。例如，如图1所示，于本实施例中，所有的磁铁10共形成三个磁环11。但是于其他实施例中，根据磁铁10的个数不同和所述直线电机动子实际尺寸需求不同，所有的磁铁10最终形成的磁环11的个数可以不同，例如，形成4个或5个磁环11。磁铁10的轴向尺寸需根据定子齿的尺寸和所述直线电机动子的行程合理设定。如果磁铁10的轴向尺寸相同且都为大尺寸，则造成磁铁的浪费及电磁能量的损失浪费；反之，如果磁铁10的轴线尺寸过小则会导致电机性能差。其中磁铁10的轴向尺寸基于图1所示的方向，磁铁10沿着所述直线电机动子的中心轴线方向的尺寸。

动子骨架20为对所述直线电机动子起支撑作用且具有机械传动作用的结构。动子骨架20呈圆筒状并采用航空铝材质，动子骨架20的外壁具有用于防滑的滚花或者滚纹，如图5中a位置所示。如图1和图2所示，动子骨架20具有多个流通孔201和多个弹簧安装孔202，流通孔201和弹簧安装孔202均间隔分布。流通孔201和弹簧安装孔202用于所述直线电机动子和其他部件的安装连接。此外，动子骨架20的中心具有连接轴21，在应用时，连接轴21用于和外部部件连接。但是于其他实施例中，连接轴21也可以作为单独的配件在所述直线电机动子制作完成之后再后期装配于动子骨架20，只要动子骨架20上预留装配结构和空间即可。

磁铁挡环30具有一定的厚度，且磁铁挡环30的横截面形状和形成的磁环11的横截面形状相同。磁铁挡环30和形成的磁环11交替排布形成两端具有开口的筒状体50。可以理解的是，由于磁铁挡环30和形成的磁环11两者为横截面形状相同的环状，因此以一个磁环11和一个磁铁挡环30的方式可以叠成具有一定长度的筒状体50。磁铁挡环30为非导磁体且为绝缘材质，磁铁挡环30限制磁铁10的位置和间距，使得形成的任意相邻两个磁环11由磁铁挡环30隔开，也即不同磁环11上的磁铁10均由磁铁挡环30隔开。动子骨架20接合于形成的筒状体50一端的开口。

值得一提的是，于本实施例中，筒状体50具体地为圆筒状，机筒状体50的横截面为圆形。但是于其他实施例中，磁铁挡环30和形成的磁环11可以交替排布形成任意多边形的筒状体50，例如横截面为正五边形的筒状体，或者横截面为矩形的筒状体。

碳纤布40也叫碳素纤维布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布、碳布、碳纤维织物、碳纤维带、碳纤维片材(预浸布)等。碳纤布40包裹于筒状体50的外壁并将磁铁10、磁铁挡环30以及动子骨架20接合固化为一体，从而制得所述直线电机动子。在应用中，利用成型工装使得碳纤布40将动子骨架20、磁铁10、磁铁挡环30包裹成预定的形状，然后在一定温度下固化接合为一体。碳纤布40可选用不同规格，例如，可选用0.111mm和0.167mm两种中的一种的厚度尺寸；可选用100mm、150mm、200mm、300mm、500mm中的一种宽度尺寸。

如图1和图2所示，碳纤布40从动子骨架20的外沿翻折以形成接合于动子骨架20表面的翻边41，翻边41不覆盖流通孔201和弹簧安装孔202，即翻边41不能堵住流通孔201和弹簧安装孔202。

另外，可以理解的是，动子骨架20的外壁具有用于防滑的滚花或滚纹等防滑设计，可以防止碳纤布40固化后，动子骨架20和碳纤布40之间发生相对转动，强化碳纤布40和动子骨架20之间的接合强度。此外，也可以将整个动子骨架20设置成防滑的形状，以使碳纤布40和动子骨架20接合稳固，防止动子骨架20相对碳纤布40转动。第二，采用磁铁挡环30隔开不同的磁铁10，具有一定厚度的磁铁挡环30可以增加磁阻。

需要说明的是，实际上对于同一个磁环11上的磁铁10而言，任意相邻两个磁铁10之间实际上是具有一定间距的，即磁铁10之间是间隔分布而没有连接的。磁铁10实质上是通过碳纤布40固定而排布成环形，这样形成所述磁环10。

于另一实施例中，磁铁挡环30包括一环状体和均匀分布于环状体上的多个间隔齿。磁铁挡环30和形成的磁环11交替排布形成两端具有开口的筒状体50后，磁铁挡环30的每个间隔齿填充于同一磁环11的相邻两个磁铁10之间，即磁铁挡环30的间隔齿填补磁铁10之间的间隙。而且磁铁挡环30的间隔齿的长度小于磁铁10的轴向尺寸，即间隔齿的长度小于或等于磁铁10沿着筒状体50中心轴线方向的尺寸。

所述直线电机动子在实际成型过程中是通过工装来完成制作的，由于磁铁10本身有磁性，先将磁铁10吸附在工装上形成磁环11；接着将磁铁挡环30套在工装上，以使磁铁挡环30和磁环11交替排布；然后再裹上本身有粘性且强度高的碳纤布40；最后将碳纤布40固化，以将碳纤布40裹住的磁铁10、磁铁挡环30以及动子骨架20粘结在一起。

本发明采用碳纤布40代替传统技术中的高强度粘接剂将动子骨架20、磁铁10以及磁铁挡环30包裹接合起来并固化制作成直线电机动子。相比于传统技术中质量较大的支架，本发明的结构采用较薄的碳纤布40作为所述直线电机动子中起支撑作用的支架，碳纤布40几乎不增加所述直线电机动子的壁厚和质量，从而可以减小所述直线电机动子的壁厚，使气隙减小，同时降低直线电机动子的惯量，提高电机的性能和运转的稳定性，增强反应灵敏性和抗震性。本发明针对现有技术的不足，提供了一种以碳纤布40作为直线电机动子支架的结构，使得直线电机的性能得到优化。第二，采用碳纤布40固化磁铁10的方式，相比于采用高强度粘接剂粘接的方式，省去了将磁铁10往动子骨架20内安装和定位的繁琐。第三，磁铁挡环30为非导磁体，可以降低所述直线电机动子的启动电流。

本发明还提供所述直线电机动子在线性压缩机上的应用。所述直线电机动子应用于线性压缩机时，动子骨架20的连接轴21和线性压缩机的活塞连接。但是所述直线电机动子的应用不限于线性压缩机，只要是电机做直线运动的设备其电机都可采用本发明提供的动子结构。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。