專利名稱：采用動磁式直線振蕩電機驅動的線性壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種線性壓縮機，具體涉及一種采用動磁式直線振蕩電機驅動的線性壓縮機。
背景技術：
線性壓縮機采用直線振蕩電機驅動，取消了旋轉驅動和往復壓縮之間的轉換裝置，大大提高了壓縮機的效率，還具有結構緊湊、重量輕、無油或少潤滑油、變容量特性優(yōu)異等優(yōu)點。因此，從空壓機、真空泵，到冷藏箱、冰箱等小型制冷裝置，線性壓縮機正得到越來
越廣泛的應用，是小型制冷裝置用高效壓縮機的一個主要發(fā)展方向。直線振蕩電機包括動磁式直線振蕩電機和動圈式直線振蕩電機。其中，動磁式直線振蕩電機是由永磁材料作為動子的一種直線振蕩電機，永磁材料產生的恒定磁場和勵磁線圈產生的交變磁場相互作用推動永磁材料做往復交替運動，相比于采用勵磁線圈作為動子的動圈式直線振蕩電機，其動子質量更小，推力更大，效率更高。隨著新型永磁材料的發(fā)展,動磁式直線振蕩電機的優(yōu)勢愈加明顯。1992年美國的Beale和Redlich等人研制了 Redlich型結構的動磁式直線振蕩電機，90年代末，Sunpower公司開發(fā)了采用圓筒形Redlich直線振蕩電機的制冷壓縮機。2003年，LGE公司在該結構的基礎上進行改進，首次實現(xiàn)了線性壓縮機的商用化。這種圓筒形結構的動磁直線振蕩電機是在勵磁線圈的圓周上安裝導磁材料，形成與勵磁線圈同心的圓筒形氣隙的磁路結構，徑向充磁的圓筒形永磁體在氣隙中做往復運動。導磁材料由圓筒形的內、外定子組成，氣缸與活塞部件設置在內定子的圓筒內。2000年新西蘭的內維爾等人提出了一種采用氣體軸承的無油線性壓縮機，該結構的線性壓縮機采用的動磁式直線振蕩電機是由兩組沖片疊裝后對稱放置的定子形成氣隙，永磁在兩組定子中間的氣隙中運動。2010年，巴西恩布拉科宣布完成了該結構線性壓縮機在電冰箱上的應用開發(fā)。2006年浙江大學的葉云岳等人提出了一種雙定子直線振蕩電機，其定子由圓環(huán)形沖片疊合而成。相比于圓筒形結構，沖片直接疊裝的電機結構形式可以減小其加工及裝配難度?，F(xiàn)有的采用圓筒形Redlich結構動磁式直線振蕩電機作為驅動器的線性壓縮機的外形特點是磁路結構設計較優(yōu)，磁路損失小，但長徑比較小，偏向于短而高，內、外定子在圓周上輻射分布的裝配難度也較大。且其中的電機結構，其加工及裝配難度較小，但其磁路損失相對較大。

發(fā)明內容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題，其一是如何提高線圈材料的利用率；其二是如何使壓縮機適合低矮空間的應用。( 二 )技術方案
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種采用動磁式直線振蕩電機驅動的線性壓縮機，包括動磁式直線振蕩電機、氣缸、活塞、吸排氣裝置及諧振部件；其中，所述動磁式直線振蕩電機包括定子部件、動子部件、第一固定連接件、第二固定連接件、第三固定連接件；所述活塞設置在動子部件上；所述吸排氣裝置設置在氣缸的端部；所述諧振部件安裝于動子部件與第三固定連接件之間；所述定子部件包括中柱繞有勵磁線圈的、位于中間的第一磁導體，以及兩個位于第一磁導體兩側的第二磁導體；所述第一磁導體與兩側的第二磁導體之間形成對稱的兩個氣隙；所述動子部件包括兩組分別對稱安裝于所述兩個氣隙中的片式永磁體。優(yōu)選地，所述動子部件還包括連接部件，所述片式永磁體安裝在所述連接部件上。優(yōu)選地，所述第一固定連接件為設有裝配孔的板狀連接件；所述第二固定連接件為設有裝配孔和條縫的板狀連接件；所述第三固定連接件為設有裝配孔的連接件；第一固定連接件和第二固定連接件裝配在第一磁導體和第二磁導體的兩側，通過第一裝配孔組固定連接；第三固定連接件與第二固定連接件通過第二裝配孔組固定裝配；兩組片式永磁體 分別通過第二固定連接件上的條縫插入所述定子部件的兩個氣隙中。優(yōu)選地，所述活塞安裝于氣缸內，且二者相配合，以實現(xiàn)片式永磁體在氣隙中的定位，以及所述動子部件的軸向定位。優(yōu)選地，所述諧振部件安裝于第三固定連接件與連接部件，以及第二固定連接件與連接部件之間。優(yōu)選地，所述氣缸設置在所述第三固定連接件上，安裝方向與活塞相同。優(yōu)選地，兩組所述片式永磁體相互平行，且平行的兩組片式永磁體分別裝配在連接部件一側的兩端，連接部件的另一側與所述活塞相連，且所述活塞插入所述氣缸中。優(yōu)選地，所述吸排氣裝置設置在氣缸的端部，包括排氣腔、吸氣腔、排氣閥和吸氣閥，排氣腔和吸氣腔為兩個相互獨立的腔體，所述吸氣閥與排氣閥同向設置在氣缸的端部或與排氣閥相對設置的活塞的端部。優(yōu)選地，所述氣缸設置在第二固定連接件上，安裝方向與活塞的相反。優(yōu)選地，兩組所述片式永磁體相互平行，且平行的兩組片式永磁體裝配在所述連接部件一側，所述連接部件裝配有片式永磁體的一側與所述活塞相連，且活塞插入所述氣缸中，所述吸排氣裝置設置在氣缸與第二固定連接件之間，包括排氣腔、吸氣腔、排氣閥和吸氣閥，排氣腔和吸氣腔為兩個相互獨立的腔體，所述吸氣閥與排氣閥同向設置在氣缸的端部或與排氣閥相對設置的活塞的端部。(三)有益效果本發(fā)明電機的磁路結構對稱分布(兩個片式永磁體與第一磁導體及第二磁導體形成對稱式磁路)，這種對稱的磁路結構，可以通過加大線圈的長寬比的設計來減小線圈端部的磁路損失，最大程度的利用線圈周邊產生磁場，提高線圈材料的利用率。氣缸、活塞等壓縮部件設置在電機的外側，使得壓縮機呈細長形的臥式結構，適合于一些低矮空間的應用。


圖I是本發(fā)明實施例一的俯視圖；圖2是本發(fā)明實施例一的軸側示意圖；圖3是本發(fā)明實施例二的俯視圖；圖4是本發(fā)明實施例二的軸側示意圖。其中，第一磁導體I ;勵磁線圈2 ;第二磁導體3 ;氣隙4 ;第一固定連接件5 ;第二固定連接件6 ;片式永磁體7 ;連接部件8 ;諧振部件9 ;第三固定連接件10 ;活塞11 ;氣缸12 ;吸排氣裝置13 ;第一裝配孔組14 ;第二裝配孔組15 ;條縫16。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 實施例一如圖1、2所示,本實施例包括動磁式直線振蕩電機、氣缸12、活塞11、吸排氣裝置13及諧振部件9。所述動磁式直線振蕩電機包括定子部件、動子部件、第一固定連接件5、第二固定連接件6、第三固定連接件10 ;所述氣缸12設置在第三固定連接件10上，安裝方向與活塞11相同；所述活塞11設置在動子部件上；所述吸排氣裝置13設置在氣缸12的端部；所述諧振部件9安裝于動子部件與第三固定連接件10之間。定子部件包括中柱繞有勵磁線圈2的、位于中間的第一磁導體1，以及兩個置于第一磁導體I兩側的第二磁導體3 (近似為梯形)。兩個第一磁導體I的縱截面形如兩個“山”形，面對面上下對稱放置，第一磁導體I與兩側的第二磁導體3之間形成對稱的兩個長條形氣隙4。所述的第一磁導體I和第二磁導體3為娃鋼片疊擦而成的磁導體,或為鐵氧體粉、非晶納米晶合金或鈹莫合金等導磁材料加工而成的磁導體。動子部件包括兩個對稱安裝于兩側長條形氣隙4中的片式永磁體7和用于裝配永磁片的連接部件8。兩組梯形的片式導磁材料沿高度方向疊摞，對稱放置在第一磁導體I的兩側，形成第二磁導體3。兩組平行的片式永磁體7裝配在連接部件8 一側的兩端，連接部件8另一側與外表面光滑的活塞11相連。固定連接件包括一個設有裝配孔的板狀第一固定連接件5，一個設有裝配孔和一對平行條縫的板狀第二固定連接件6，一個設有裝配孔的第三固定連接件10。第一固定連接件5和第二固定連接件6裝配在第一磁導體I和第二磁導體3的兩側，通過第一裝配孔組14固定連接。第二固定連接件6上設有一對與氣隙4高度、寬度及位置都一致的平行的條縫16。兩端的片式永磁體7分別通過第二固定連接件6上的條縫16插入定子部件的氣隙中，同時活塞11插入第三固定連接件10上的氣缸12中，第三固定連接件10與第二固定連接件6通過第二裝配孔組15固定裝配。通過活塞11與氣缸12之間高光滑度的精度配合實現(xiàn)片式永磁體7在氣隙中的定位。設置在動子部件上的活塞11配合安裝于氣缸12內，實現(xiàn)動子部件的軸向定位。氣缸12設置在第三固定連接件10上。諧振部件9安裝于第三固定連接件10與連接部件8之間，以及第二固定連接件6與連接部件8之間。諧振部件9由一個或多個圓柱彈簧或板彈簧組成。
吸排氣裝置13設置在氣缸12的端部，包括排氣腔、吸氣腔、排氣閥和吸氣閥等部件，排氣腔和吸氣腔為兩個相互獨立的腔體，所述吸氣閥與排氣閥同向設置在氣缸12的端部或與排氣閥相對設置的活塞11的端部。上述線性壓縮機的工作原理如下兩個片式永磁體7在與氣隙4長度方向垂直的方向對稱充磁,與第一磁導體I及第二磁導體3形成對稱式磁路，第一磁導體I的中柱上繞著的勵磁線圈2接通交流電從而在長條形氣隙4中產生正反方向交替的磁場，動子部件在交變磁場的作用下與諧振部件9一起沿氣隙4的長度方向做往復振蕩運動。與動子部件連接的活塞11在氣缸12中作往復運動活塞11向一側運動，當氣缸12內壓力小于吸氣壓力時，吸氣閥打開并吸入氣體，活塞11反向運動，氣體受到壓縮，當氣缸12內壓力大于排氣壓力時，排氣閥打開并排出氣體，如此往復。這種對稱的磁路結構，可以通過加大勵磁線圈的長寬比設計來減小勵磁線圈端部
的磁路損失，最大程度地利用勵磁線圈周邊產生磁場，提高材料的利用率。實施例二如圖2所示，本實施例的動磁式直線振蕩電機結構和實施例一的動磁式直線振蕩電機結構相同，所不同的是連接部件8的裝配有兩組平行的片式永磁體7的一側與外表面光滑的活塞11相連。氣缸12設置在第二固定連接件6上，安裝方向與活塞11相反。活塞11插入第二固定連接件6上的氣缸12中。吸排氣裝置13設置在氣缸12與第二固定連接件6之間。實施例二與實施例一的工作原理相同。以上所述僅是本發(fā)明的實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種采用動磁式直線振蕩電機驅動的線性壓縮機，其特征在于，包括動磁式直線振蕩電機、氣缸(12)、活塞(11)、吸排氣裝置(13)及諧振部件(9);其中， 所述動磁式直線振蕩電機包括定子部件、動子部件、第一固定連接件(5)、第二固定連接件￠)、第三固定連接件(10);所述活塞(11)設置在動子部件上；所述吸排氣裝置(13)設置在氣缸(12)的端部；所述諧振部件(9)安裝于動子部件與第三固定連接件(10)之間； 所述定子部件包括中柱繞有勵磁線圈(2)的、位于中間的第一磁導體(I)，以及兩個位于第一磁導體(I)兩側的第二磁導體(3);所述第一磁導體(I)與兩側的第二磁導體(3)之間形成對稱的兩個氣隙(4)； 所述動子部件包括兩組分別對稱安裝于所述兩個氣隙(4)中的片式永磁體(7)。
2.如權利要求I所述的線性壓縮機，其特征在于，所述動子部件還包括連接部件(8)，所述片式永磁體(7)安裝在所述連接部件(8)上。
3.如權利要求I所述的線性壓縮機，其特征在于，所述第一固定連接件(5)為設有裝配孔的板狀連接件；所述第二固定連接件(6)為設有裝配孔和條縫(16)的板狀連接件；所述第三固定連接件(10)為設有裝配孔的連接件；第一固定連接件(5)和第二固定連接件(6)裝配在第一磁導體(I)和第二磁導體(3)的兩側，通過第一裝配孔組(14)固定連接；第三固定連接件(10)與第二固定連接件(6)通過第二裝配孔組(15)固定裝配；兩組片式永磁體(7)分別通過第二固定連接件(6)上的條縫(16)插入所述定子部件的兩個氣隙(4)中。
4.如權利要求I所述的線性壓縮機，其特征在于，所述活塞(11)安裝于氣缸(12)內，且二者相配合，以實現(xiàn)片式永磁體(7)在氣隙(4)中的定位，以及所述動子部件的軸向定位。
5.如權利要求2所述的線性壓縮機，其特征在于，所述諧振部件(9)安裝于第三固定連接件(10)與連接部件(8)，以及第二固定連接件￠)與連接部件(8)之間。
6.如權利要求I所述的線性壓縮機，其特征在于，所述氣缸(12)設置在所述第三固定連接件(10)上，安裝方向與活塞(11)的相同。
7.如權利要求2所述的線性壓縮機，其特征在于，兩組所述片式永磁體(7)相互平行，且平行的兩組片式永磁體(7)分別裝配在連接部件(8) —側的兩端，連接部件(8)的另一側與所述活塞(11)相連，且所述活塞(11)插入所述氣缸(12)中。
8.如權利要求I 7中任一項所述的線性壓縮機，其特征在于，所述吸排氣裝置(13)設置在氣缸(12)的端部，包括排氣腔、吸氣腔、排氣閥和吸氣閥，排氣腔和吸氣腔為兩個相互獨立的腔體，所述吸氣閥與排氣閥同向設置在氣缸(12)的端部或與排氣閥相對設置的活塞(11)的端部。
9.如權利要求I所述的線性壓縮機，其特征在于，所述氣缸(12)設置在第二固定連接件(6)上，安裝方向與活塞(11)的相反。
10.如權利要求I 5、9中任一項所述的線性壓縮機，其特征在于，兩組所述片式永磁體(7)相互平行，且平行的兩組片式永磁體(7)裝配在所述連接部件(8) —側，所述連接部件(8)裝配有片式永磁體(7)的一側與所述活塞(11)相連，且活塞(11)插入所述氣缸(12)中，所述吸排氣裝置(13)設置在氣缸(12)與第二固定連接件(6)之間，包括排氣腔、吸氣腔、排氣閥和吸氣閥，排氣腔和吸氣腔為兩個相互獨立的腔體，所述吸氣閥與排氣閥同向設置在氣缸(12)的端部或與排氣閥相對設置的活塞(11)的端部。
全文摘要
本發(fā)明涉及線性壓縮機技術領域，公開了一種采用動磁式直線振蕩電機驅動的線性壓縮機，包括動磁式直線振蕩電機、氣缸、活塞、吸排氣裝置及諧振部件；動磁式直線振蕩電機包括定子部件、動子部件、第一固定連接件、第二固定連接件、第三固定連接件；活塞設置在動子部件上；吸排氣裝置設置在氣缸的端部；諧振部件安裝于動子部件與第三固定連接件之間；定子部件包括中柱繞有勵磁線圈的、位于中間的第一磁導體，以及兩個位于第一磁導體兩側的第二磁導體；第一磁導體與兩側的第二磁導體之間形成對稱的兩個氣隙；動子部件包括兩組分別對稱安裝于兩個氣隙中的片式永磁體。本發(fā)明能提高線圈材料的利用率，適合低矮空間的應用。
文檔編號H02K1/12GK102889192SQ201110202468
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權日2011年7月19日
發(fā)明者鄒慧明, 田長青, 張立欽 申請人:中國科學院理化技術研究所