永磁直线电机及柔腔压缩机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种永磁直线电机及柔腔压缩机。
【背景技术】
[0002]电机已经成为工业生产中至关重要的关键部件之一，广泛应用于各种工业机器中，例如，用在压缩机中驱动活塞。压缩机通常使用旋转电机驱动机械部件压缩做功，螺杆、曲轴等装置的存在会消耗部分能量，往复式压缩机通过机械系统将旋转运动转化为直线运动消耗的能量更大，能效转换率相对较低。因此，压缩机更趋向于采用直线电机。
[0003]韩、美等国已采用直线电机驱动活塞汽缸实现压缩而生产线性压缩机，国内还无此类应用先例。有缸压缩机因为活塞杆与活塞缸长期摩擦，致使能耗较高、机械部件磨损大容易损坏，影响电机功率提升和电机使用寿命。
[0004]目前常用的直线电机主要是永磁直线电机，一般来说，永磁直线电机都包括有定子和永磁动子。永磁动子连接在支架上，传统的动子是将多片弧形动子拼接成一个圆环状动子，例如用八片弧形动子拼接成整个环动子，八片弧形动子充磁相同。定子采用两个或以上，例如双极定子，这两个定子的N、S极交替错开排列，这样就构成一个永磁直线电机。显然，在这种电机中，需要至少两个定子，每个定子都采用硅钢材料制成，再进行线圈绕组，由此需要双倍的定子制作成本，而且定子相对于动子用料较多，制作更难。另外，八片弧形动子之间有隔片间隔，隔片通过支架连接到传动轴。这种拼接结构方式的环动子在各片弧形动子之间有干涉，影响永磁磁性利用，功率低，而且容易漏磁，导致电机效率低下，功率难以有效提尚。
[0005]另外，传统的定子采用多个硅钢片，并分成η对，每一对硅钢片对向缠绕同一条线圈，例如采用八个硅钢片时，则采用四条线圈绕组，这样就构成一个永磁电机。电机定子的这种缠绕方式将使得各对线圈之间产生的磁力线相互干扰，造成磁力损失，影响永磁磁性利用，降低了电机功率，而且磁力线的强度分布不均匀，导致永磁电机效率低下，功率难以有效提尚。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，有必要提供一种结构紧凑、防止磁漏、磁性利用率高、高效节能、制作简便且成本低的永磁直线电机及柔腔压缩机。
[0007]—种永磁直线电机，其包括定子和动子，所述动子为永磁辐射环动子，所述环动子包括传动轴和装于传动轴的环状永磁体，所述环状永磁体是一体成型并经辐射充磁的永磁闭环，所述定子包括由多层硅钢片重叠而成的硅钢外环以及由硅钢外环内表面径向延伸的多个内硅钢片，每个内硅钢片上绕有线圈绕组，每个定子的多个内硅钢片上的线圈绕组由一条铜线依次绕成。
[0008]进一步地，所述环状永磁体在轴向上分成两个以上永磁辐射环，每个永磁辐射环是一体成型并经辐射充磁的永磁闭环，相邻两个永磁辐射环同一侧的磁极性相异，所述环状永磁体内侧设有隔磁环，相邻两个永磁辐射环之间具有间隔环。
[0009 ]进一步地，所述环状永磁体也可以是一个永磁辐射环，所述定子是双层定子，所述双层定子上的线圈绕组电流方向相异而使得双层定子形成两个极性反向的感应磁场以驱动永磁辐射环动子产生直线往复运动，所述永磁辐射环内侧设有隔磁环。
[0010]进一步地，所述隔磁环通过连轴支架安装于传动轴上，所述连轴支架包括连接于传动轴和隔磁环之间呈辐射状排列的多个支板，所述硅钢外环为闭环结构，所述多个内硅钢片与硅钢外环为一体成型结构。
[0011]进一步地，每个内硅钢片的末端具有硅钢齿部，相邻两个内硅钢片以及各自的硅钢齿部与硅钢外环内表面构成收容线圈绕组的腔体，每个硅钢齿部呈弧形，多个弧形硅钢齿部相互间隔并环绕在同一个圆周上或者多个弧形硅钢齿部相连时构成与硅钢外环共轴的内环。
[0012]进一步地，每个内硅钢片上线圈都是从靠近硅钢外环的一侧或者都是靠近硅钢齿部位置开始缠绕，各个内硅钢片上的线圈绕组的缠绕方向相同，各个的线圈绕组在内硅钢片上的走向一致。
[0013]进一步地，每个永磁辐射环的磁力线方向是向心的或辐射状的，每个永磁辐射环的磁力线经过传动轴的轴心。
[0014]以及，一种柔腔压缩机，其包括永磁直线电机和装于永磁直线电机两端的压缩腔，所述永磁直线电机是如上所述的永磁直线电机。
[0015]进一步地，所述压缩腔为安装在永磁直线电机的传动轴端部的柔性伸缩腔，所述柔性伸缩腔与传动轴相连。
[0016]进一步地，所述柔腔压缩机具有外壳，所述外壳与定子的内硅钢片之间紧贴一个固定压盘，每个固定压盘具有让传动轴穿过的通孔，每个柔性伸缩腔与传动轴的端部连接处为凸环结构，所述凸环结构与固定压盘之间夹设一个助力弹簧。
[0017]上述永磁直线电机采用一体成型的永磁辐射环动子，结构更加紧凑，简单巧妙，制作方便，省时省料，节能环保。而且，由于永磁辐射环是一体成型并经辐射充磁的闭环结构，没有拼接，制作方便，节省材料，降低成本，避免了现有技术中因使用拼接永磁体出现的漏磁和反向磁力现象，提高了磁利用率，提升了电机的功率和效率。在电机定子结构中，多个内硅钢片上的线圈缠绕方向相同且由一条线圈绕成，且为依次缠绕，相邻的两个内硅钢片的线圈互不影响，也没有交叠，产生的磁力线基本没有干涉或重叠，提高了磁利用率，提升了永磁电机的功率。而且上述永磁直线电机定子的线圈绕组中磁力线分布均匀，协同作用强，能充分发挥各自磁性作用，使电机功率得到更加有效的提升。这样，通过闭环结构的永磁辐射环结合特定缠绕方式的内硅钢片线圈绕组，两者协同作用，相互配合，更有效地发挥磁性利用率，增加磁功率，提升电机效率。
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例的柔腔压缩机及其永磁直线电机的轴向剖视结构示意图。
[0019]图2是图1的永磁直线电机的动子立体结构示意图。
[0020 ]图3是图1的永磁直线电机的定子立体结构示意图。
[0021 ]图4是本发明实施例二永磁直线电机的轴向剖视结构示意图。
[0022]图5是本发明实施例二永磁直线电机的径向剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
[0024]请参阅图1，示出本发明实施例一的永磁直线电机，其包括定子10和动子20，所述动子20为永磁辐射环动子20，所述环动子20包括传动轴21和装于传动轴21的环状永磁体，所述环状永磁体在轴向上分成两个以上永磁辐射环22，多个永磁辐射环22沿着轴向排列，图中以两个为例，分别为永磁辐射环22a、22b，即本实施例一的永磁直线电机是双环永磁辐射体搭配一个定子。
[0025]每个永磁辐射环22是一体成型并经辐射充磁的永磁闭环，相邻两个永磁辐射环22同一侧的磁极性相异，所述定子10包括由多层硅钢片重叠而成的硅钢外环11以及由硅钢外环11内表面径向延伸的多个内硅钢片16，每个内硅钢片16上绕有线圈绕组13，多个内硅钢片16上的线圈绕组13缠绕方向相同且由一条线圈依次绕成。具体地，永磁闭环结构是由永磁材料烧结或注塑而成并采用辐射充磁。
[0026]如图1和图2所示，环状永磁体内侧设有隔磁环23，相邻两个永磁辐射环22之间具有间隔环24，所述间隔环24是由隔磁环23外表面一体延伸出的凸环。隔磁环23通过连轴支架25安装于传动轴21上，所述连轴支架25包括连接于传动轴21和隔磁环23之间呈辐射状排列的多个支板251。两个永磁辐射环22同一侧的磁极性相反，例如，永磁辐射环22a的外侧为S极，内侧为N极，此时，永磁辐射环22b的外侧为N极，内侧为S极。当然，在其它实施例中，可以采用三个或更多的永磁辐射环22a或22b，轴向并排设置，相当于是串接在传动轴21上，永磁辐射环22a、22b的轴向宽度可以设置为较小尺寸，这样可以大幅地增加磁功率，增强电机效率和压缩功率。进一步地，每个永磁辐射环22的磁力线方向是向心的或辐射状的，每个永磁辐射环22的磁力线经过传动轴21的轴心。
[0027]如图1和3所示，在定子10中，硅钢外环11为闭环结构，多个内硅钢片16与硅钢外环11为一体成型结构。进一步地，每个内硅钢片16的末端具有硅钢齿部15，相邻两个内硅钢片16以及各自的硅钢齿部15与硅钢外环11内表面构成收容线圈绕组13的腔体18，每个硅钢齿部15呈弧形，多个弧形硅钢齿部15相互间隔并环绕在同一个圆周上或者多个弧形硅钢齿部15相连时构成与硅钢外环11共轴的内环。
[0028]进一步地，每个内硅钢片16上线圈都是从靠近硅钢外环11的一侧或者都是靠近硅钢齿部15位置开始缠绕，各个内硅钢片16上的线圈绕组13的缠绕方向相同，各个的线圈绕组13在内硅钢片16上的走向一致。这样，定子10就能形成方向一致(都是径向辐射状)、分布均匀的磁力线。此外，如图1和3所示，所述定子10的硅钢外环11上具有通孔或螺孔17，通过紧固件171贯穿通孔或螺孔17将定子10固定于一个电机外壳19上