用于斯特林冷却器的电磁线性驱动的制作方法_2

文档序号:8270179阅读:来源:国知局
的换能器。
[0022]现在将仅通过举例的方式、参考附图描述本发明的实施方案,在附图中相应的参考符号表示相应的部件,并且其中:
[0023]图1描绘了用于冷却电子部件的无油制冷系统的现有技术的电动机;
[0024]图2描绘了根据本公开的机电换能器;
[0025]图3描绘了安装在螺旋弹簧之间的线性悬挂系统里的机电换能器;
[0026]图4描绘了图3的换能器,其中在换能器的可见一侧除去可拆卸的第二磁芯;
[0027]图5描绘了图4的换能器,其中前螺旋弹簧和法兰被移除以显露突出的电枢和气体密闭结构;
[0028]图6描绘了图5的换能器,其中顶板被移除以显露模块化结构的细节;
[0029]图7描绘了图6的换能器,其中除了磁通模块对中的一对以外所有的磁通模块对都被移除;
[0030]图8描绘了图7的换能器的电枢,其中气体容器结构和后螺旋弹簧以及法兰被除去;
[0031]图9描绘了图8的电枢,其中磁通模块对的第二磁芯被除去;
[0032]图10描绘了图9的电枢,其中磁通模块对的第一磁芯被除去;
[0033]图11描述了完整的磁通模块对;
[0034]图12描述了其第二磁芯被除去的磁通模块对;
[0035]图13描述了显示替代的线圈布置的换能器的平面图;
[0036]图14描绘了被并入斯特林循环发动机的压缩机和膨胀机中的换能器。
[0037]图2是示例机电换能器的示意性剖面图。在本实施方案中,换能器包括多个磁通模块20。磁通模块20中的每一个包括限定磁路的磁芯。磁路具有间隙22,电枢24的一部分可以沿着纵轴穿过该间隙22移动。气体密闭结构26被提供在电枢24的外面。气体密闭结构26横向包围电枢24。气体密闭结构26被设置成对于体积内的气体密封(impermeable),电枢24移动穿过该体积。气体密闭结构26限定了与气体密闭结构26的外部部件所位于的体积所分离的体积。在示出的实施方案中,磁通模块20被整体地提供在气体密闭结构26的外侧。
[0038]为了避免对在平行于磁通横穿间隙的方向上(在附图的取向中的垂直方向上)过厚的间隙22的需求,电枢24被提供有在间隙22横向外侧的加强部分28。加强部分28被配置成在平行于间隙22里的磁通的方向上比间隙22自身中的至少一个更宽。在图中的取向中,加强部分28在垂直方向上的厚度大于间隙22的在垂直方向上的厚度。这种配置使电枢24被制作地较硬,从而抵抗例如作用在垂直方向上离轴阻力,而不需要间隙22被制作地过大。气体密闭结构26具有横截面形状,因此,即,中心区域比在间隙22的外部的一个或两个横向侧区域更薄。在所示实例中,横截面采用所谓的“狗骨”形。
[0039]图3是图2中所示的实施方案的示意性立体视图。所示的换能器安装在线性悬架系统的法兰30和螺旋弹簧32之间。在这种类型的布置中,电枢24被刚性地连接到螺旋弹簧32的内缘34,其允许电枢24相对于换能器的静态部分纵向移动。
[0040]在实施方案中,磁通模块20中的每一个包括限定间隙22的第一磁芯和支撑线圈38的第二磁芯36,该线圈38用于链接磁路22或在磁路22里产生磁通。在实施方案中,第一和第二磁芯彼此成为一体。在替代实施方案中,第二磁芯36被可拆卸地连接到第一磁芯。在图3中描绘的实施方案是后一种类型。
[0041]图4描述了图3的换能器,其中第二磁芯36和相应线圈38与第一磁芯40分离。
[0042]图5描述了图4中的换能器,其中最近的法兰30和螺旋弹簧32被除去。此处,电枢24的加强部分28的结构可以被清楚地看到。在所示布置中,电枢24从气体密闭结构26稍微突出。
[0043]图6描述了图5的换能器,其中顶板被除去以提供磁通模块的结构的细节。在示出的实施方案中,磁通模块被提供在多个磁通模块对42里。每个磁通模块对42包括两个磁通模块20。在实施方案中,在每个磁通模块对42里的两个磁通模块是相同的。示例的磁通模块对42的结构在图11和图12中更详细地示出。
[0044]提供相同的磁通模块对有助于模块化结构,从而降低了制造成本,特别是在要求生产需要不同数量的磁通模块的设备的情况下。
[0045]在图11和图12中所示的实施方案中,磁通模块对42包括将两个磁通模块20保持在一起以形成对42的框架45。每个磁通模块20包括限定间隙22的第一磁芯40以及(选择性地通过框架45)可拆卸地连接到第一磁芯40的第二磁芯36和关联线圈38。
[0046]图11描述了附接有第二磁芯36的磁通模块对42。图12描述了与第二磁芯36分离的磁通模块对42。在示出的实施方案中,对42的磁通模块20中的其中一个包括线圈38,该线圈38仅位于平行于间隙22的宽度的平面的一侧上并且沿着纵轴平放。其它磁通模块20包括仅位于在平面的另一侧上的线圈38。在这种方式中,在纵向上直接相邻的磁通模块20的线圈38不相互干扰。可拆卸线圈38因此可以更容易地被接入。线圈38周围增加的空间可以协助在线圈38内的电阻加热的热管理,例如,通过改善对流实现。
[0047]在实施方案中,磁通模块20和/或用于支撑磁通模块的框架45提供了表面,该表面在预定纵向长度上全部与气体密闭结构的外表面齐平,以便在预定长度上抵抗由于气体密闭结构内部和外部之间的压力差造成的气体密闭结构的变形。在图11和图12的实施方案中,框架45的内表面47和在第一磁芯40中限定的间隙22的内表面被配置成匹配(即,齐平)气体密闭体积26的外表面。这种匹配例如在图5-7中可以看出。这种匹配要求第一磁芯40和框架45的相对精确的加工。然而,有利地是,第二磁芯36所要求的加工在第二磁芯36被配置为可拆卸地情况下并不需要如此精确。将第二磁芯36配置为可拆卸地从而潜在地节省了成本,其中在此方式中气体密闭结构被横向地支承。
[0048]在实施方案中,对42的其中一个磁通模块20的线圈在纵向上与对42的另一磁通模块20的线圈38至少部分地重叠。如果相邻的磁通模块20的线圈没有位于纵轴的相对的侧上,那么这种重叠将是不可能的。增加由给定数目的线圈所占用的空间有利于线圈的制造和安装和/或可有助于热管理。
[0049]图7描述了图6中的布置,其中所有的磁通模块对42中除了一个之外都被除去。
[0050]图8示出图7中的布置,其中除了单个磁通模块对42、电枢24以及安装在电枢24内的多个磁体44以外的所有部件都被除去。在所示的实施方案中,磁体44被布置成具有多个交替。以这种方式,通过适当地交替通过磁通模块20的磁路所驱动的磁通,能够在纵向上驱动电枢24的移动。可选地,当换能器作为发电机运行时,在磁通模块20中通过间隙22的永久磁铁的纵向运动将导致磁通模块20的线圈38内的变化的磁链,其将产生电流。
[0051]图9描述了图8的布置,其中第二磁芯36和线圈38被除去。
[0052]图10描述了图9的布置,其中第一磁芯40被除去,而只剩下磁通模块对42的框架45。
[0053]在上述实施方案中,有偶数数量的磁芯被分组为磁通模块对。例如,十个磁芯被分组为具有九个磁体的五对磁通模块对。另外,也可以通过将奇数磁芯结合到端部凸缘之一以具有奇数数量的磁芯。例如,具有九个磁芯,其中八个形成四对磁通模块对,而第九个可以结合到端部凸缘。有奇数数量的磁芯的能力允许换能器的额定功率以较小的增量来改变。模块化结构允许通过仅改变磁芯和对应的磁体的数量来使用共同的部件以产生宽范围的额定功率。
[0054]在上述实施方案中,每个磁通模块20有它自己的线圈38。然而,这不是必须的。在其他实施方案中,线圈可以被提供来卷绕多于一个的第二磁芯。这样的线圈可以包括环路,其“包含”多于一个的第二磁芯(即,使得两个或更多个第二磁芯穿过环路)。在实例中,线圈被提供为在包含换能器的一侧上的所有第二磁芯的环路中。这样的实施方案在相邻的第二磁芯的线圈以相同
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