專利名稱：線性電機(jī)以及具有上述電機(jī)的線性壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性電機(jī)，尤其是涉及應(yīng)用于小型制冷系統(tǒng)中線性壓縮機(jī)的線性電機(jī)，其設(shè)置有電機(jī)疊層組的簡易安裝裝置，從而可以提高上述電機(jī)的效率。
背景技術(shù)：
線性電機(jī)是眾所周知的設(shè)備，線圈或磁性元件中的一個(gè)和一固定件相連，另一個(gè)和一可移動(dòng)件相連。施加的電路通過上述線圈，從而產(chǎn)生磁力線和磁鐵相互作用，使上述可移動(dòng)件線性運(yùn)動(dòng)。這樣的線性電機(jī)通常用于制冷壓縮機(jī)，可移動(dòng)件由壓縮機(jī)的活塞所限定，上述磁鐵就安裝到上述活塞上。線圈和上述壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的外部固定相連，該壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形成內(nèi)有活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸。
附1示出專利US5,945,748公開的一現(xiàn)有技術(shù)中的線性壓縮機(jī)。在該現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有一密閉殼體10，在殼體內(nèi)部安裝有一具有預(yù)定內(nèi)部空間的圓柱形內(nèi)罩20。線性電機(jī)的一外疊層組結(jié)構(gòu)30固定連接到上述內(nèi)罩20的內(nèi)表面上。和一凸緣61相連的一盤型蓋板40在中心位置具有一孔，上述凸緣61分別和氣缸60的上端以及上述內(nèi)罩20、外疊層組30的上端部相結(jié)合。一盤型下蓋50和上述內(nèi)罩20的下端部相連。氣缸60的上部延伸穿過上述蓋板40的開口中心部，氣缸60上部中心安裝有一閥系統(tǒng)70密閉蓋住上述氣缸60上部穿過的孔。也可以使用具有吸氣閥和排氣閥的傳統(tǒng)閥板。氣缸60內(nèi)部安裝有一活塞80，由線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而以一種已知的方式壓縮制冷氣體。上述線性電機(jī)的內(nèi)疊層組90沿氣缸60外周面的一部分環(huán)繞安裝設(shè)置，上述內(nèi)疊層組90和上述外疊層組30保持預(yù)定距離。
一環(huán)形線圈95位于上述內(nèi)疊層組90外周面的一缺口部分內(nèi)，線圈95的端部和將電路供給線圈95的引線(未示出)相連。如果需要，線圈95也可以設(shè)置在外疊層組30上。一盤型連接件將上述活塞80的下端連接到一圓柱形致動(dòng)器85，上述致動(dòng)器85的上端86連有一通常由多個(gè)永磁鐵(未示出)形成的磁性件86。上述磁性件86在上述內(nèi)外疊層組90、30之間的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
從

圖1中可以看出，上述線性電機(jī)包括外疊層組30，攜帶線圈95的內(nèi)疊層組30，以及上述連接有磁性件86的致動(dòng)器85。
在連接件65和支撐件68之間設(shè)置有一內(nèi)螺旋彈簧66，附連于上述內(nèi)疊層組90的底部，從而可以彈性的支撐上述活塞80的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在上述連接件65和下蓋50之間設(shè)置有外螺旋彈簧67，以便于在活塞80往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候支撐壓縮機(jī)。沿著氣缸60的上部還至少設(shè)置有一制冷氣體通路80a，在活塞80的一預(yù)定位置，可以將制冷氣體供給到氣缸60中。
在圖1所述的壓縮機(jī)操作過程中，當(dāng)電流流過上述線圈95，安裝在上述致動(dòng)器85上的磁性件86切割磁力線，從而使上述致動(dòng)器85在內(nèi)疊層90和外疊層30之間沿直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得氣缸60內(nèi)的活塞80由于致動(dòng)器85的位移也往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過設(shè)置在氣缸60內(nèi)的制冷氣體通路80a，上述制冷氣體流進(jìn)氣缸60。上述制冷氣體在氣缸60內(nèi)壓縮并通過上述閥系統(tǒng)70排出，上述操作重復(fù)進(jìn)行。
內(nèi)疊層90可以通過任一已知結(jié)構(gòu)安裝到氣缸上，例如圖1中所示的結(jié)構(gòu)。舉例來說，可以設(shè)置有一模制的托架件安裝到上述氣缸上，用于承載上述內(nèi)疊層90。這些疊層在外周面設(shè)置得具有缺口以容納上述線圈95。圖1A示出了一可以用于安裝上述外疊層30的安裝件。該圖示出了上述美國專利中布置的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)。上述外疊層30由磁性金屬制成，例如鐵或者鋼，并相對于上述壓縮機(jī)的中心徑向設(shè)置。一管狀框架25安裝在內(nèi)罩20的內(nèi)壁上，并承載一個(gè)架26安裝在上述每一外疊層30的下端。上述管狀框架25還進(jìn)一步設(shè)置有一上托架27和外疊層30的上端相連。但可以理解，任何合適的安裝布置方式都可以用于將外疊層30固定到內(nèi)罩20的側(cè)壁上。如圖1中壓縮機(jī)所示，氣缸60形成有一凸緣61徑向從氣缸60頂部向外延伸，上述蓋板40還設(shè)置有一在氣缸60的凸緣61和外疊層30之間的連接件。如下所述，該已知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多不同的問題。
圖2示出另一種現(xiàn)有技術(shù)中壓縮機(jī)的一部分，其形成有一外表面通過膠粘或其它固定方式相連的氣缸60，一定子包括內(nèi)疊層90的線性電機(jī)，上述內(nèi)疊層90具有一已在圖1中描述過的外缺口用來容納一環(huán)形線圈95。外疊層組30的上端可以通過膠粘、焊接或任何其它固定方式直接連接到凸緣61外部的內(nèi)表面上，上述凸緣結(jié)合到上述氣缸60上，并從那里徑向向外延伸，以使得為上述外疊層30提供懸置安裝位置。上述凸緣61的下表面同樣也可以和上述內(nèi)疊層90的頂部相接觸。這樣，在氣缸60的凸緣61和內(nèi)、外疊層90、30之間就產(chǎn)生一連接處。
至此，已經(jīng)描述了用于線性壓縮機(jī)中的線性電機(jī)。但是這樣的線性電機(jī)也可以用于其它設(shè)備中。例如，一定軸套就可以替換上述壓縮機(jī)的氣缸60，壓縮機(jī)的活塞也可以由一如線性電機(jī)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)、從而執(zhí)行一確定工作的軸來代替。其他這樣的設(shè)備也需要安裝上述內(nèi)外疊層的安裝件，相對于圖1，1A和圖2中所示的裝置，上述結(jié)構(gòu)可以有不同的變化。但是所有這些已知的變化都是在上述三個(gè)元件之間進(jìn)行直接連接，(或?qū)?yīng)于，在其它設(shè)備中)即上述電機(jī)帶有凸緣61的氣缸60，內(nèi)疊層90，外疊層30。
這樣的結(jié)構(gòu)，尤其是作為上述線性壓縮機(jī)所描述的結(jié)構(gòu)，盡管在其它設(shè)備中也可以作為等效元件，但卻具有下列缺陷由于氣缸必須和徑向向外突出的凸緣61相結(jié)合，所以需要有大量材料來構(gòu)造上述氣缸。而且在圖1所示的實(shí)施例中，還進(jìn)一步需要設(shè)置有蓋板40。
上述氣缸必須由非磁材料制成，以避免磁力線通過氣缸，造成渦流，從而導(dǎo)致熱量和能量損失。
用于制造上述氣缸的非磁材料通常為奧氏體，或者為不同類型的不銹鋼或鋁等。而這些材料都相對比較昂貴。
上述蓋板40和氣缸60的凸緣61的結(jié)構(gòu)都有很大的表面，所以會(huì)導(dǎo)致所不希望的噪音輻射。
需要有大量的機(jī)械加工，來制造圖1和2中的氣缸，以及需要有大量的資金投入來購買設(shè)備生產(chǎn)上述氣缸。
用于制造上述氣缸的一些非磁材料并不適合用于易受摩擦的上述元件，例如在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸之間，或在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸和上述定軸套之間。所以在某些情況下，在上述氣缸或軸套上就必須使用硬質(zhì)材料襯套。這就造成安裝更加困難，增加了最終產(chǎn)品的成本。
發(fā)明目的本發(fā)明的一目的就是提供一具有內(nèi)疊層90和外疊層30的線性電機(jī)，上述疊層通過一由非磁材料制成的環(huán)型元件連接，而并不需要連接到一內(nèi)有另一元件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的固定件上。
本發(fā)明的另一目的就是提供一線性壓縮機(jī)的線性電機(jī)，上述線性壓縮機(jī)形成有一和氣缸相連的內(nèi)疊層組，一外疊層組，上述內(nèi)、外疊層組由一非磁連接環(huán)相連，上述連接環(huán)用于穩(wěn)定上述疊層組，但并不和壓縮機(jī)氣缸的任一部分相接觸。
本發(fā)明的另一目的就是提供一用于線性壓縮機(jī)的線性電機(jī)，并不需要直接固定到氣缸上，來安裝上述線性電機(jī)的疊層。
發(fā)明簡述根據(jù)本發(fā)明描述，用于線性壓縮機(jī)中的線性電機(jī)具有一氣缸，氣缸內(nèi)一活塞由線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮制冷氣體。上述線性電機(jī)形成有一設(shè)有定子的內(nèi)疊層組，并繞氣缸外周面安裝。線性電機(jī)還形成有一環(huán)形線圈由內(nèi)疊層承載，并構(gòu)造得可以使電流通過。外疊層組繞一容納有上述壓縮機(jī)的罩的內(nèi)表面安裝。在一些設(shè)備中，可以設(shè)置有一由外疊層承載的第二線圈，或者上述線圈僅設(shè)置在上述外疊層組上。一致動(dòng)器和上述活塞的下端相連，并在內(nèi)、外疊層間的空間內(nèi)承載一磁性件。一旦電流通過上述線圈，上述致動(dòng)器就會(huì)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)上述活塞隨之運(yùn)動(dòng)。
上述內(nèi)外疊層的上端由一非磁材料制成的連接環(huán)連接，因而不會(huì)接觸到上述氣缸。由于上述內(nèi)疊層安裝到固定氣缸上，上述連接環(huán)就作為上述外疊層的一種懸置安裝件。這就為上述疊層組提供了一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這種設(shè)置并不需要特別的氣缸結(jié)構(gòu)，或者需要使用一分隔蓋板。所以上述解決方案簡易可行并且制造低廉，其額外的優(yōu)點(diǎn)就是上述氣缸和活塞可以由成本較低的材料制成，例如鑄鐵或鋼。
附圖簡述參考附圖，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)勢將變得顯而易見，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中線性壓縮機(jī)第一實(shí)施例的正視剖面圖；圖1A是一種現(xiàn)有技術(shù)中線性電機(jī)外疊層的安裝設(shè)置的正視圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中另一實(shí)施例線性壓縮機(jī)的部分正視剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的線性壓縮機(jī)一部分的正視剖面圖。
附圖詳述下面將描述本發(fā)明中應(yīng)用于一線性壓縮機(jī)中的線性電機(jī)。圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例，其中相同的參考標(biāo)記用于表示先前描述的相同元件。根據(jù)本發(fā)明，線性壓縮機(jī)具有一由內(nèi)疊層組90形成的定子，上述內(nèi)疊層組安裝到氣缸60的外表面上。類似于圖2中的壓縮機(jī)，上述內(nèi)疊層組90在外表面具有缺口以容納有電流通過的線圈95。如上所述，由于沒有凸緣61，氣缸60相比較于圖1和2結(jié)構(gòu)中的氣缸60具有較小的尺寸，而且結(jié)構(gòu)也不很復(fù)雜。
外疊層組30下方固定有內(nèi)罩20的上部。通過一環(huán)狀形式的連接件100，在內(nèi)疊層90的上端和外疊層30的上端之間設(shè)置有一連接處。上述連接件100可以是一平的模制或沖壓件，并通過任一合適的技術(shù)，例如通過粘結(jié)或焊接，固定到每一內(nèi)、外疊層90、30的上端。上述固定方式要取決于用于上述連接件的材料。上述連接件100作為上述外疊層組30的懸置安裝件工作，也就是其可以被固定到依次安裝在上述固定氣缸60上的內(nèi)疊層組90上。這樣上述外疊層組30不需要使用上述圖1所述的托架就可以進(jìn)行安裝。上述連接件100由非磁材料制成，例如不銹鋼，塑料，鋁等。上述連接環(huán)100最好是設(shè)置有一個(gè)通孔107朝向上述磁性件86所移動(dòng)的空間打開，以便于上述磁性件86在上述空間內(nèi)壓縮氣體具有一通路。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有以下所涉及的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)
由于不再需要圖1和2中所述的凸緣61，而且也沒有圖1中壓縮機(jī)的隔板40，所以氣缸的尺寸得到減小。
由于沒有氣缸凸緣和/或蓋板，所以就消除了噪音來源。
上述氣缸60可以由成本低于非磁材料的磁性材料制成，例如鋼或鑄鐵。這樣的金屬在受到活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候同樣結(jié)構(gòu)牢固可靠，所以在這種情況下，同樣可以由鋼或者鑄鐵制成。
由于連接件100由非磁材料制成，所以上述線性電機(jī)和上述氣缸保持磁絕緣，因而就不會(huì)產(chǎn)生渦流。
可以簡化不同元件的安裝。
相比較于現(xiàn)有技術(shù)中氣缸的結(jié)構(gòu)，上述氣缸的制造更加簡易。盡管上面所述的線性電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明實(shí)施例中公開的線性壓縮機(jī)的活塞，但也可以理解該電機(jī)結(jié)構(gòu)同樣也可以驅(qū)動(dòng)替代上述活塞的不同元件，例如設(shè)備的一根在替換上述壓縮機(jī)氣缸的軸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸。在這樣的裝置中，就不需要設(shè)置有一凸緣再和上述軸套或者氣缸相結(jié)合以連接上述疊層。
本發(fā)明在附圖中示出的特征僅僅是利于方便，根據(jù)本發(fā)明每一特征都可以和其他特征相結(jié)合。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，實(shí)現(xiàn)替換實(shí)施例也是可能的。這些替換實(shí)施例也都包括在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。所以，上面的描述是為了便于說明，而并不是限制本發(fā)明的范圍。所有這些顯而易見的變化和修改都在隨后權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種線性電機(jī)具有一由內(nèi)疊層組(90)形成的定子，上述內(nèi)疊層組承載一線圈(95)并連接到一固定件(60)上，以及和上述內(nèi)疊層組(90)間隔的外疊層組(30)，一由致動(dòng)器(85)承載的磁性件(86)和一可移動(dòng)件(80)相連，當(dāng)電流通過上述線圈(95)的時(shí)候，并使上述可移動(dòng)件在上述固定件(60)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，包括一環(huán)形的連接件(100)，將上述外疊層(30)和內(nèi)疊層(90)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的線性電機(jī)，其特征在于，上述連接件(100)將上述外疊層(30)的上部和內(nèi)疊層(90)的上部相連。
3.如權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的線性電機(jī)，其特征在于，上述連接件(100)由非磁材料制成。
4.如權(quán)利要求2所述的線性電機(jī)，其特征在于，上述連接件(100)具有一通孔(107)與上述內(nèi)疊層(90)和外疊層(30)之間的空間相連通。
5.一種包括如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述線性電機(jī)的線性壓縮機(jī)，其特征在于，上述固定件(60)是一壓縮機(jī)的氣缸(60)，上述可移動(dòng)件(80)由一在上述氣缸(60)內(nèi)被上述線性電機(jī)所驅(qū)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所限定。
6.如權(quán)利要求5所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，上述連接件(100)相互間隔開，并和壓縮機(jī)的氣缸(60)不接觸。
全文摘要
一種線性電機(jī)和包括上述電機(jī)的線性壓縮機(jī)。上述線性電機(jī)包括形成定子的內(nèi)疊層組(90)，環(huán)繞一固定件(60)外周面安裝，以及和上述內(nèi)疊層組(90)間隔的外疊層組(30)，一致動(dòng)器(85)和一可移動(dòng)件(80)相連并在上述內(nèi)疊層組(90)和外疊層組(30)之間的空間內(nèi)承載一磁性件(86)。上述內(nèi)疊層組(90)和外疊層組(30)的上端由一非磁材料制成的連接件(100)連接，以便于穩(wěn)定上述疊層組，并作為上述外疊層組(30)的一種懸置安裝件。當(dāng)電流通過上述線圈(95)的時(shí)候，上述致動(dòng)器(85)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)可移動(dòng)件(80)隨之運(yùn)動(dòng)。上述固定件(60)由壓縮機(jī)的氣缸所限定，上述可移動(dòng)件(80)由在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮制冷氣體的活塞所限定。上述連接件(100)不和上述氣缸接觸。這種布置不再需要任何特殊結(jié)構(gòu)的氣缸，或者再使用額外的蓋板來提供和外疊層組的連接處。
文檔編號(hào)F04B35/04GK1526190SQ02809897
公開日2004年9月1日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月14日
發(fā)明者迪特馬爾·E·B·莉莉, 迪特馬爾 E B 莉莉 申請人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司