一种直线电机及压缩机的制作方法

本发明涉及电机相关领域，尤其涉及一种直线电机及压缩机。

背景技术：

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轭部就闭合，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。

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。

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。

技术实现要素：

本发明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。

本发明的另一目的在于提供一种工作效率高、性能更佳的压缩机。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种直线电机，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。

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。

作为优选，所述隔磁件的厚度为动子谐振振幅的30％-55％。

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。

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。

作为优选，所述辅助磁石的宽度h1为所述齿部长度l1的40％-70％，厚度小于等于隔磁件的厚度。

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轭部，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。

作为优选，所述隔磁件轭部采用隔磁不导电材料或者导磁材料制成，当隔磁件轭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。

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。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种压缩机，包括上述的直线电机。

本发明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；

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1n以下，并且具有一定的自维持能力，保证气隙大小均匀。

本发明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

图1是本发明背景技术中直线电机的定子齿部磁力线走向示意图；

图2是本发明优选实施例一提供的直线电机的结构示意图；

图3是本发明优选实施例一提供的直线电机的部分结构示意图；

图4是本发明优选实施例一提供的直线电机的板型动子的结构示意图；

图5是本发明优选实施例一提供的直线电机的方形动子的结构示意图；

图6是本发明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；

图7是本发明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；

图8是本发明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；

图9是本发明优选实施例二提供的直线电机(动子未示出)隔磁件轭部采用导磁材料时的结构示意图；

图10是本发明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；

图11是本发明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。

图中：

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、隔磁件轭部；100、磁石；211、齿部；212、轭部；421、间隔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。

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。

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。

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。

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以及轭部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。

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。

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％。

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。

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相连接的隔磁件轭部42，其中隔磁件齿部41与定子铁芯21的齿部211形状相同，隔磁件轭部42与定子铁芯21的轭部212的形状相同。

本实施例中，上述隔磁件齿部41以及隔磁件轭部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，隔磁件轭部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。

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。

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及部分轭部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。

优选实施例二：

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5一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1n以下，并且具有一定的自维持能力，保证气隙大小均匀。

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。

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d1大于3mm，到齿部211边缘的距离d2大于1mm，到轭部212边缘的距离d3大于3mm。

上述辅助磁石5的宽度h1为齿部211长度l1的40％-70％，厚度小于等于隔磁件4的厚度。

参照图9，当隔磁件轭部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5一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。

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：

表1：性能仿真结果

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。

优选实施例三：

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。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。