一种直线电机及压缩机的制作方法

文档序号:10860050阅读:468来源:国知局
一种直线电机及压缩机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直线电机以及应用其的压缩机,属于电机相关技术领域,该直线电机包括往复振动的动子以及位于动子外的若干对定子,定子包括定子铁芯,动子上设有至少两个间距设置的磁石,相邻的两个磁石同一侧的极性相反,定子铁芯对应相邻两个磁石的间距处嵌设有隔磁件。本实用新型通过在定子铁芯对应相邻两个磁石的间距处嵌设隔磁件,能够有效降低相邻两个磁石间的磁漏,有效地降低了定子铁损,降低电机重量,节省了电机成本;在隔磁件上设置辅助磁石,进一步降低两个磁石间磁漏的同时,能够升电机单位电流的出力能力,充分利用和发挥磁石的性能;而且辅助磁石也能够起到平衡动子的作用,能够有效降低动子侧偏导致的机械损耗和机械磨损。
【专利说明】
一种直线电机及压缩机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电机相关领域,尤其涉及一种直线电机及压缩机。
【背景技术】
[0002] 目前直线压缩机用直线振荡电机大多采用C型、E型、C型环形等,对于上述直线电 机来说,由于其定子齿部叠压方向较宽,通常会在动子上设置两片或多片等间距设置的磁 石,以保证该直线电机的性能。但是上述直线电机中存在着以下问题:参照图1所示的定子 齿部磁力线走向示意图,从图中可以看出:当该直线电机的动子处于平衡位置时,其上的两 个磁石100均有一端位于定子内部且极性相反,此时磁石100发出的一部分磁力线会直接通 过定子齿部而不交链定子辄部就闭合,造成较大漏磁,约超过30 %会因此漏掉,漏磁严重, 导致电机的出力受到损失,同时铁损增大、磁石用量增加。
[0003] 目前也有通过增大磁石间距的方式来降低上述存在的漏磁问题,但该种方式会导 致磁石另一边的端部漏磁更严重,不能充分利用和发挥磁石的性能。
[0004] 而且现有的直线电机的动子与定子之间存在着气隙不均匀的问题,动子垂直于齿 极面方向存在着严重的不平衡,存在较大的侧向力使动子发生侧偏,导致直线电机存在较 大的侧向磨损及机械磨损。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种能够有效降低磁石之间磁漏的直线电机。
[0006] 本实用新型的另一目的在于提供一种工作效率高、性能更佳的压缩机。
[0007] 为达此目的,一方面,本实用新型采用以下技术方案:
[0008] -种直线电机,包括往复振动的动子以及位于动子外的若干对定子,所述定子包 括定子铁芯,所述动子上设有至少两个间距设置的磁石,相邻的两个磁石同一侧的极性相 反,所述定子铁芯对应相邻两个磁石的间距处嵌设有隔磁件。
[0009] 作为优选,所述动子处于平衡位置时,隔磁件对应相邻两个磁石间距的中心位置 设置。
[0010]作为优选,所述隔磁件的厚度为动子谐振振幅的30%-55%。
[0011] 作为优选,所述隔磁件对应定子铁芯的齿部的位置设有辅助磁石,所述辅助磁石 一侧的极性与位于该侧的磁石靠近辅助磁石的一侧的极性相同。
[0012] 作为优选,所述隔磁件对应定子铁芯的齿部的位置设有安装槽,所述辅助磁石位 于所述安装槽内。
[0013] 作为优选,所述辅助磁石的宽度Hl为所述齿部长度Ll的40%-70%,厚度小于等于 隔磁件的厚度。
[0014] 作为优选,所述隔磁件包括隔磁件齿部以及与隔磁件齿部相连接的隔磁件辄部, 所述隔磁件齿部采用隔磁不导电材料制成,辅助磁石设置在隔磁件齿部上。
[0015] 作为优选,所述隔磁件辄部采用隔磁不导电材料或者导磁材料制成,当隔磁件辄 部采用导磁材料制成时,其连接隔磁件齿部的部分中心位置处设有间隔。
[0016] 作为优选,所述隔磁件上开设有若干通风槽,所述通风槽指向动子方向设置。
[0017] 另一方面,本实用新型采用以下技术方案:
[0018] 一种压缩机,包括上述的直线电机。
[0019] 本实用新型的直线电机通过在定子铁芯对应相邻两个磁石的间距处嵌设隔磁件, 能够有效降低相邻两个磁石间的磁漏、定子铁损以及电机重量,节省了电机成本;
[0020] 在隔磁件上设置辅助磁石,进一步降低两个磁石间磁漏的同时,能够提升电机单 位电流的出力能力,充分利用和发挥磁石的性能;而且辅助磁石也能够起到平衡动子的作 用,有效降低了动子侧偏导致的机械损耗和机械磨损,平均侧向力降低到IN以下,并且具有 一定的自维持能力,保证气隙大小均匀。
[0021] 本实用新型的压缩机采用上述直线电机,使其性能得到了显著的提升,提高了工 作效率。
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型【背景技术】中直线电机的定子齿部磁力线走向示意图;
[0023] 图2是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的结构示意图;
[0024] 图3是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的部分结构示意图;
[0025] 图4是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的板型动子的结构示意图;
[0026] 图5是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的方形动子的结构示意图;
[0027] 图6是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的定子齿部磁力线走向示意图;
[0028] 图7是本实用新型优选实施例一提供的直线电机的隔磁件上设有通风槽的结构示 意图;
[0029] 图8是本实用新型优选实施例二提供的直线电机(动子未示出)的部分结构示意 图;
[0030] 图9是本实用新型优选实施例二提供的直线电机(动子未示出)隔磁件辄部采用导 磁材料时的结构示意图;
[0031] 图10是本实用新型优选实施例二提供的直线电机的定子齿部磁力线走向示意图;
[0032] 图11是本实用新型优选实施例二提供的直线电机(动子未示出)的辅助磁石安装 位置示意图。
[0033] 图中:
[0034] 1、动子;2、定子;3、磁石;4、隔磁件;5、辅助磁石;6、通风槽;21、定子铁芯;41、隔磁 件齿部;42、隔磁件辄部;100、磁石;211、齿部;212、辄部;421、间隔。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0036] 优选实施例一:
[0037]在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、 "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描 述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以 特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0038] 具体的,参照图2以及图3,本实施例提供一种直线电机,包括动子1以及定子2,其 中动子1做往复振动,其可以一端固定弹簧,另一端接输出负载(例如接汽缸压缩气体),也 可以两端均固定弹簧,或者两端均接输出负载,固定弹簧时,弹簧刚度根据需要谐振的频率 设定。
[0039] 本实施例中,如图4所示,动子1为板型结构,其上设置至少两个平行设置的磁石3, 且相邻的两个磁石3之间设有间距,其采用钕铁硼材料制成,磁石3的充磁方向与动子1的运 动方向垂直,相邻的两个磁石3同一侧的极性相反。上述动子1并非仅限于板型结构,也可以 是方形结构(如图5所示),磁石3设置在该方形结构的四周,也可以是多边形、弧形、圆形结 构,磁石3根据具体结构进行设置。本实施例中,动子1选用为板型结构,磁石3设置为两个。
[0040] 定子2成对的设置在动子1的外侧,且定子2的极数为大于等于2的偶数,例如动子1 选用为方形结构时,定子2的极数为4;选用为板型结构时,定子2的极数为2。本实施例中定 子2的极数选用为2且定子2上下的置于动子1的外侧,并横跨两个磁石3设置。
[0041] 上述定子2包括定子铁芯21以及绕设在定子铁芯21上的绕组,其中在绕组中通入 一定频率的交流电,定子2会产生与磁石3极性相同或相斥的电磁力,使动子1谐振起来,并 具备输出做功的能力。上述绕组输入交流电一个周期对应动子1往复运动一个周期。参照图 3,定子2的极性与动子1上的前侧的磁石3的极性相斥时,由于两个磁石3同一侧的极性相 反,因此定子2的极性与后侧的磁石3的极性互相吸引,使得动子1受向前的力,动子1向前运 动;同理定子2的极性与后侧磁石3的极性相斥时,动子1受向后的力,向后运动。
[0042] 定子铁芯21通过多片硅钢片叠压而成,且当定子铁芯21的中心位置与上述两个磁 石3之间的间距的中心位置对齐时,动子1处于平衡位置。定子铁芯21包括齿部211以及辄部 212,绕组绕设在齿部211上,齿部211位于动子1的两侧。齿部211可采用平板类结构,也可采 用多边形、弧形、整圆等立体结构。
[0043]参照图3,在定子铁芯21对应相邻两个磁石3的间距处嵌设有隔磁件4,具体的,是 在定子铁芯21的中心位置设置有与其形状相一致的隔磁件4,即对定子铁芯21叠压制造时, 在其中心位置叠压隔磁件4,用于降低动子1上两个磁石3之间的磁漏。优选的,动子1处于平 衡位置时,隔磁件4对应相邻两个磁石3间距的中心位置设置。本实施例中,隔磁件4设置为 两个,分别置于上下两个定子铁芯21上。
[0044] 本实施例中,隔磁件4的厚度理论上越大越好,但是随着隔磁件4的厚度的增加,绕 设的绕组的用量也会加大,导致产生的铜损和成本也会相应的增加,因此,隔磁件4的厚度 不能无限制的增大,通过多次试验,将隔磁件4的厚度选用为动子1谐振振幅的30%-55%。
[0045] 本实施例中,将隔磁件4两侧的定子铁芯21的厚度设置为大于动子1的谐振振幅, 以保证动子1顺利的谐振。
[0046] 参照图9,上述隔磁件4包括隔磁件齿部41以及与隔磁件齿部41相连接的隔磁件辄 部42,其中隔磁件齿部41与定子铁芯21的齿部211形状相同,隔磁件辄部42与定子铁芯21的 辄部212的形状相同。
[0047]本实施例中,上述隔磁件齿部41以及隔磁件辄部42可均采用隔磁不导电材料制 成,具体可采用不导磁塑料件或其他隔磁不导电材料制成,也可仅隔磁件齿部41采用隔磁 不导电材料制成,隔磁件辄部42采用硅钢片等导磁较好的材料制成。上述两种结构均可,只 需保证隔磁件齿部41为隔磁不导电材料即可,以使两侧磁石3之间的磁漏降低。
[0048] 图6为本实施例提供的直线电机的定子齿部磁力线走向示意图,从该图中可以看 出,在设置隔磁件4之后,相对于现有未设隔磁件的直线电机(图1所示),本实施例的直线电 机的动子1上的两个磁石3之间的磁漏明显减少,有效地降低了定子铁损,同等磁石3用量 时,电机出力能力得到提升;而且也减少了硅钢片的使用,降低电机重量,节省了电机成本。
[0049] 作为优选的技术方案,如图7所示,在隔磁件4上开设有若干通风槽6,上述若干通 风槽6指向动子1方向设置,使气流可以通过定子2的齿部211及部分辄部212,降低绕组温 升,提升性能,也能够降低动子1上的磁石3的温度,提升其抗退磁能力。
[0050] 优选实施例二:
[0051] 本实施例在优选实施例一的基础上对直线电机的结构作了进一步的优化,具体 的,如图8所示,是在隔磁件4对应定子铁芯21的齿部211的位置设有辅助磁石5,即在隔磁件 齿部41上设置辅助磁石5。上述辅助磁石5-侧的极性与位于该侧的磁石3靠近辅助磁石5的 一侧的极性相同,其具体是指:参照图10所示方向,当动子1处于平衡位置时,两个磁石3分 别位于辅助磁石5的两侧,此时,位于上方的辅助磁石5的充磁方向与位于下方的辅助磁石5 的充磁方向相反,将位于上方的辅助磁石5左侧极性设置为N极,位于下方的辅助磁石5左侧 极性则为S极,而位于动子1上的左侧的磁石3上面的一侧的极性为N极,右侧的磁石3上面的 一侧的极性则为S极。通过设置上述辅助磁石5,能够进一步的降低两个磁石3之间的磁漏, 而且能够升电机单位电流的出力能力,充分利用和发挥磁石3的性能;同时辅助磁石5也能 够起到平衡动子1的作用,能够有效降低动子1侧偏导致的机械损耗和机械磨损,平均侧向 力降低到IN以下,并且具有一定的自维持能力,保证气隙大小均匀。
[0052] 本实施例中,该辅助磁石5可以由汝铁硼材料制成,当不考虑起到平衡动子1的作 用的时候,也可以使用铁氧体材料。本实施例优选采用汝铁硼材料。
[0053]在隔磁件齿部41上设有安装槽,上述辅助磁石5位于安装槽内。优选的,如图11所 示,辅助磁石5到齿部211端面的距离Dl大于3mm,到齿部211边缘的距离D2大于1mm,到辄部 212边缘的距离D3大于3mm。
[0054] 上述辅助磁石5的宽度Hl为齿部211长度LI的40%-70%,厚度小于等于隔磁件4的 厚度。
[0055]参照图9,当隔磁件辄部42采用硅钢片等导磁材料制成时,其连接隔磁件齿部41的 部分的中心位置处设有间隔421,该间隔421能够降低辅助磁石5-端的自交链产生的磁漏, 进而降低因辅助磁石5漏磁对直线电机的影响。优选的,上述间隔421的宽度D4大于4mm。
[0056] 下面通过3D有限元仿真测试对上述优选实施例一以及优选实施例二的两种方案 的性能加以测试,测试后的性能仿真结果如表1所示:
[0057] 表1:性能仿真结果
[0059] 通过上述仿真结果可以得知,当优选实施例一中只设置隔磁件4时,其相对于现有 技术,同等输入电流下,其铁损得到了降低;优选实施例二在优选实施例一的基础上设置辅 助磁石5,能够进一步起到引导磁路的作用,使得定子2的铁损进一步的降低,且同样驱动电 流下直线电机的输出能力得到了提升。
[0060] 优选实施例三:
[0061] 本实施例提供了一种压缩机,具体为一种直线压缩机,其采用上述优选实施例一 或优选实施例二所述的直线电机,使得其性能得到了显著的提升,工作效率也得到了提高。
[0062] 显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例,而 并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以 穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在 本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种直线电机,包括往复振动的动子(1)以及位于动子(1)外的若干对定子(2),所述 定子(2)包括定子铁芯(21),所述动子(1)上设有至少两个间距设置的磁石(3),相邻的两个 磁石(3)同一侧的极性相反,其特征在于,所述定子铁芯(21)对应相邻两个磁石(3)的间距 处嵌设有隔磁件(4)。2. 根据权利要求1所述的直线电机,其特征在于,所述动子(1)处于平衡位置时,隔磁件 (4)对应相邻两个磁石(3)间距的中心位置设置。3. 根据权利要求1所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件(4)的厚度为动子(1)谐振 振幅的30 %-55 %。4. 根据权利要求1所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件(4)对应定子铁芯(21)的 齿部(211)的位置设有辅助磁石(5),所述辅助磁石(5)-侧的极性与位于该侧的磁石(3)靠 近辅助磁石(5)的一侧的极性相同。5. 根据权利要求4所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件(4)对应定子铁芯(21)的 齿部(211)的位置设有安装槽,所述辅助磁石(5)位于所述安装槽内。6. 根据权利要求5所述的直线电机,其特征在于,所述辅助磁石(5)的宽度Hl为所述齿 部(211)长度Ll的40%-70%,厚度小于等于隔磁件(4)的厚度。7. 根据权利要求6所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件(4)包括隔磁件齿部(41) 以及与隔磁件齿部(41)相连接的隔磁件辄部(42),所述隔磁件齿部(41)采用隔磁不导电材 料制成,辅助磁石(5)设置在隔磁件齿部(41)上。8. 根据权利要求7所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件辄部(42)采用隔磁不导电 材料或者导磁材料制成,当隔磁件辄部(42)采用导磁材料制成时,其连接隔磁件齿部(41) 的部分中心位置处设有间隔(421)。9. 根据权利要求1-8任一所述的直线电机,其特征在于,所述隔磁件(4)上开设有若干 通风槽(6),所述通风槽(6)指向动子(1)方向设置。10. -种压缩机,其特征在于,包括如权利要求1-9任一所述的直线电机。
【文档编号】H02K16/00GK205544871SQ201620027530
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】胡余生, 高明世, 陈华杰
【申请人】珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司
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