直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)。包括:活塞、氣缸、至少一動對中孔及至少一靜對中孔;至少一靜對中孔設(shè)置在氣缸的一側(cè)內(nèi)壁上,至少一動對中孔設(shè)置在活塞上;靜對中孔的一端與氣缸的背腔連通、且動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的前腔連通;或,靜對中孔的一端與氣缸的前腔連通、且動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的背腔連通;其中,靜對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙;動對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙、且相對于靜對中孔的另一端偏向活塞漂移的方向。本發(fā)明利用壓力波動差使氣流可以產(chǎn)生凈的單向流動,抑制活塞漂移的效果更好,還減小了流動損失,提高了電機(jī)的工作效率。
【專利說明】直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直線電機(jī)技術(shù),尤其涉及一種直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]直線電機(jī)是一種動子與活塞連接在一起,活塞在氣缸內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(動子也是做直線運(yùn)動,而非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)的電機(jī)結(jié)構(gòu)。電機(jī)在交變電流驅(qū)動下,活塞通過往復(fù)運(yùn)動可向外輸出壓力波。通過采取一定的支撐結(jié)構(gòu),活塞可以始終和氣缸之間保持一定的微小間隙,不產(chǎn)生任何摩擦,因此這種電機(jī)壽命非常長。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,通常活塞氣缸01的前腔11的壓力波動大于背腔12,使得前腔11內(nèi)的氣體會逐漸通過活塞13與汽缸16之間的微小間隙流向背腔12,從而使前腔11壓力低于背腔12,活塞13的往復(fù)運(yùn)動偏離活塞13的平衡位置14,向前腔11漂移,直到彈簧作用于動子15上的回復(fù)力與壓差作用力達(dá)到平衡活塞13才停止進(jìn)一步漂移?;钊?3漂移后,許用的位移振幅將低于設(shè)計值,并且電機(jī)電磁轉(zhuǎn)換效率下降,使電機(jī)效率降低。
[0004]為了抑制活塞13漂移,通常采用的辦法是在氣缸16和活塞13上增加靜對中孔17和動對中孔18,在氣缸16上設(shè)置有靜對中孔17,其一端與電機(jī)背腔12連通,另一端位于活塞13的平衡位置14處;在活塞13上有動對中孔18,其一端與前腔11連通,另一端位于活塞13的平衡位置14處。在直線電機(jī)工作過程當(dāng)中,當(dāng)活塞13運(yùn)動到平衡位置14時,前腔11和背腔12通過靜對中孔17與動對中孔18連通,此時如果兩個腔體平均壓力不平衡,則氣流由背腔12流向前腔11,或者氣流由前腔11流向背腔12,從而減小兩個腔體內(nèi)壓力的不平衡。
[0005]圖2為現(xiàn)有技術(shù)直線電機(jī)的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖。如圖2所示,活塞13在一個周期的運(yùn)動過程中會兩次連通前腔11和背腔12,即兩次活塞13位移幅值為O的時刻,如果前腔11和背腔12為沒有任何負(fù)載的腔體,那么活塞13在到達(dá)平衡位置14時,前腔11和背腔12內(nèi)的壓力波動幅值也將為0,此時如果背腔12平均壓力高,氣流將通過靜對中孔17和動對中孔18從背腔11進(jìn)入前腔12。但實(shí)際情況中,因?yàn)榍扒?1通常帶有負(fù)載,因此前腔11的壓力波動在活塞13到達(dá)平衡位置時并不為0,因此在第一個平衡位置時刻,由于前腔11和背腔12壓力波動的差異,氣流將從前腔11流向背腔12,而在第二個平衡位置時刻,氣流將從背腔12流向前腔11,這兩股氣流大小相等,方向相反(圖2中圓柱形部分)。這種辦法雖然可以減小活塞漂移,但效果有限,而且造成了較大的流動損失,不利于電機(jī)獲得高效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供一種直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),包括:活塞、氣缸、至少一動對中孔及至少一靜對中孔;
[0007]所述至少一靜對中孔設(shè)置在所述氣缸的一側(cè)內(nèi)壁上,所述至少一動對中孔設(shè)置在所述活塞上;
[0008]所述靜對中孔的一端與所述氣缸的背腔連通、且所述動對中孔的一端朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸的前腔連通;或,所述靜對中孔的一端與所述氣缸的前腔連通、且所述動對中孔的一端朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸的背腔連通;
[0009]其中,所述靜對中孔的另一端朝向所述活塞與所述氣缸之間的間隙,用于與所述至少一動對中孔連通;所述動對中孔的另一端朝向所述活塞與所述氣缸之間的間隙、且相對于所述靜對中孔的另一端偏向所述活塞漂移的方向,用于與所述至少一靜對中孔連通。
[0010]本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),通過在氣缸的一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置有靜對中孔,在活塞上設(shè)置有動對中孔。靜對中孔的一端與氣缸的背腔連通,動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的前腔連通;或者,靜對中孔的一端與氣缸的前腔連通,動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的背腔連通。其中,靜對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙,動對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙、而且相對于靜對中孔的另一端偏向活塞漂移的方向。在活塞靜止時,靜對中孔的另一端與動對中孔的另一端不直接連通。在活塞工作時,利用壓力波動差使氣流可以產(chǎn)生凈的單向流動,這樣不僅抑制活塞漂移的效果更好,而且還減小了流動損失,提高了電機(jī)的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)不意圖;
[0013]圖2為現(xiàn)有技術(shù)直線電機(jī)的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖;
[0014]圖3a為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的一結(jié)構(gòu)不意圖;
[0015]圖3b為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的又一結(jié)構(gòu)不意圖;
[0016]圖4為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖;
[0017]圖5為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖6為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖;
[0019]圖7為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]圖3a為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的一結(jié)構(gòu)不意圖,圖3b為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的又一結(jié)構(gòu)不意圖,如圖3a、圖3b所不,本實(shí)施例的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)可以包括:活塞33、氣缸36、至少一動對中孔38及至少一靜對中孔37。
[0022]所述至少一靜對中孔37設(shè)置在所述氣缸36的一側(cè)內(nèi)壁上,所述至少一動對中孔38設(shè)置在所述活塞33上。
[0023]所述靜對中孔37的一端371與所述氣缸36的背腔32連通、且所述動對中孔38的一端381朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸36的前腔31連通(如圖3a所示的結(jié)構(gòu));或者,所述靜對中孔37的一端371與所述氣缸36的前腔31連通、且所述動對中孔38的一端381朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸36的背腔32連通(如圖3b所示的結(jié)構(gòu));
[0024]其中,所述靜對中孔37的另一端372朝向所述活塞33與所述氣缸36之間的間隙,用于與所述至少一動對中孔38連通;所述動對中孔38的另一端382朝向所述活塞33與所述氣缸36之間的間隙、且相對于所述靜對中孔37的另一端372偏向所述活塞漂移的方向,用于與所述至少一靜對中孔37連通。
[0025]上述氣缸的背腔是指活塞與直線電機(jī)的動子相連接的氣缸的腔體,前腔是指與負(fù)載相連的氣缸的腔體。
[0026]上述平衡位置是指活塞靜止時在氣缸內(nèi)所處的位置。一般來講,在結(jié)構(gòu)圖中,活塞靜止在平衡位置時習(xí)慣上通常在活塞和汽缸上畫出標(biāo)記線,標(biāo)記線重合時表明活塞回到了平衡位置。平衡位置跟活塞中點(diǎn)沒有必然聯(lián)系,只是將標(biāo)記線標(biāo)注的活塞的中點(diǎn)處而已。
[0027]其中,所述動對中孔38中用于與所述靜對中孔37連接的另一端381可以位于所述活塞33的平衡位置處34,也可以位于非平衡位置處。
[0028]一般情況下,氣缸的背腔壓力波動小于前腔的壓力波動,活塞向前腔漂移,所以在本發(fā)明中將活塞向前腔漂移定義為默認(rèn)狀態(tài),即在默認(rèn)狀態(tài)下靜對中孔37的另一端372開設(shè)在朝向活塞33漂移方向相反的方向,也就是活塞平衡位置朝向背腔方向的一邊。如果不在默認(rèn)狀態(tài)下,氣缸的背腔壓力波動大于前腔的壓力波動,活塞向背腔漂移時,就需要將靜對中孔37的另一端372開設(shè)在朝向活塞33漂移方向相反的方向,也就是活塞平衡位置朝向前腔方向的一邊。
[0029]進(jìn)一步的,用于連通的所述靜對中孔37的另一端372與所述動對中孔38的另一端382間距小于所述活塞33的最大振幅。即所述靜對中孔37的另一端372沿著內(nèi)壁向所述動對中孔38的另一端382之間的直線距離小于所述活塞33的最大振幅。這樣就保證了活塞33在工作時,所述靜對中孔37與所述動對中孔38能夠有效的連通。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例在默認(rèn)狀態(tài)下,活塞工作時,只有在活塞從平衡位置向背腔方向運(yùn)動時,靜對中孔的另一端才能和動對中孔的另一端連通。圖4為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖,如圖4所示,在第一個連通時刻(圖4中短圓柱形部分對應(yīng)的相位時刻),前腔壓力波動大于背腔,在第二個連通時刻(圖4中長圓柱形部分對應(yīng)的相位時刻),背腔壓力波動大于前腔。兩次連通時的壓力波動差雖然方向相反,但大小不相等,所以氣流會從背腔流向前腔,減小前腔和背腔之間的壓力波動差,使前腔和背腔之間的壓力波動平衡。
[0031]本實(shí)施例通過在氣缸的一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置有靜對中孔,在活塞上設(shè)置有動對中孔。靜對中孔的一端與氣缸的背腔連通,動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的前腔連通;或者,靜對中孔的一端與氣缸的前腔連通,動對中孔的一端朝向活塞運(yùn)動的方向且與氣缸的背腔連通。其中,靜對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙,動對中孔的另一端朝向活塞與氣缸之間的間隙、而且相對于靜對中孔的另一端偏向活塞漂移的方向。在活塞靜止時,靜對中孔的另一端與動對中孔的另一端不直接連通。在活塞工作時,利用壓力波動差使氣流可以產(chǎn)生凈的單向流動,這樣不僅抑制活塞漂移的效果更好,而且還減小了流動損失,提高了電機(jī)的工作效率。
[0032]這里需要說明的是,在本發(fā)明中,僅以活塞向前腔漂移條件下來舉例說明,活塞向背腔漂移條件下的原理和效果相同,在此不加以贅述。
[0033]圖5為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖5所示,本實(shí)施例中的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步的,所述動對中孔58中用于與所述靜對中孔57連接的另一端582位于所述活塞53的非平衡位置處。
[0034]具體的,動對中孔58中用于與所述靜對中孔57連接的另一端582可以開設(shè)在活塞平衡位置54朝向背腔方向的一邊,也可以開設(shè)在活塞平衡位置54朝向前腔方向的一邊(圖5中未示出)。動對中孔58中用于與所述靜對中孔57連接的另一端582只要在活塞漂移方向相反的方向上不超過所述靜對中孔的另一端即可。
[0035]圖6為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的活塞位移、前腔壓力波動與背腔壓力波動之間的相位關(guān)系圖,如圖6所示,在第一個連通時刻(圖6中短圓柱形部分對應(yīng)的相位時刻),背腔的壓力波動大于背腔的壓力波動,在第二個連通時刻(圖6中長圓柱形部分對應(yīng)的相位時刻),背腔的壓力波動也大于前腔的壓力波動。兩次連通時的背腔的壓力波動大于前腔的壓力波動,所以氣流會從背腔流向前腔,減小前腔和背腔之間的壓力波動差,使前腔和背腔之間的壓力波動平衡。本實(shí)施例在默認(rèn)狀態(tài)下,將動對中孔中用于與靜對中孔連接的一端開設(shè)在活塞平衡位置朝向背腔方向的一邊,更加有利于背腔氣流流向前腔,更加減小了流動損失。
[0036]圖7為本發(fā)明直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖7所示,本實(shí)施例中的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu)07在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步的,靜對中孔為兩個靜對中孔,其中,一個靜對中孔77'的兩端位于另一個所述靜對中孔77的兩端之間。還包括:閥門79。其中,閥門79設(shè)置在任一一靜對中孔的任一一端上,用于控制靜對中孔的開啟和關(guān)閉。
[0037]本實(shí)施例在默認(rèn)狀態(tài)下,通過在活塞氣缸的一側(cè)壁上設(shè)置有兩個靜對中孔,在活塞工作時,只有在活塞從平衡位置向背腔方向運(yùn)動時,兩個靜對中孔的另一端才能和動對中孔的另一端分別連通,即形成前腔與背腔在一個活塞運(yùn)動周期內(nèi)四次連通,使氣流產(chǎn)生凈的單向流動效果更好。另外在任一一靜對中孔的任一一端上設(shè)置一閥門,可以根據(jù)實(shí)際情況對靜對中孔進(jìn)行控制,方便實(shí)際使用。
[0038]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于,包括:活塞、氣缸、至少一動對中孔及至少一靜對中孔; 所述至少一靜對中孔設(shè)置在所述氣缸的一側(cè)內(nèi)壁上,所述至少一動對中孔設(shè)置在所述活塞上; 所述靜對中孔的一端與所述氣缸的背腔連通、且所述動對中孔的一端朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸的前腔連通;或,所述靜對中孔的一端與所述氣缸的前腔連通、且所述動對中孔的一端朝向所述活塞運(yùn)動的方向且與所述氣缸的背腔連通; 其中,所述靜對中孔的另一端朝向所述活塞與所述氣缸之間的間隙,用于與所述至少一動對中孔連通;所述動對中孔的另一端朝向所述活塞與所述氣缸之間的間隙、且相對于所述靜對中孔的另一端偏向所述活塞漂移的方向,用于與所述至少一靜對中孔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于,用于連通的所述靜對中孔的另一端與所述動對中孔的另一端間距小于所述活塞的最大振幅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于, 所述動對中孔中用于與所述靜對中孔連接的另一端位于所述活塞的平衡位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于, 所述動對中孔中用于與所述靜對中孔連接的另一端位于所述活塞的非平衡位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于,包括兩個所述靜對中孔,一個所述靜對中孔的兩端位于另一個所述靜對中孔的兩端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括:閥門; 所述閥門設(shè)置在所述靜對中孔上,用于控制所述靜對中孔的開啟和關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線電機(jī)的活塞氣缸結(jié)構(gòu),其特征在于,所述閥門設(shè)置在所述靜對中孔的任意一端上。
【文檔編號】H02K7/06GK104485774SQ201410850973
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】胡劍英, 陽朝輝, 吳張華, 羅二倉, 李海冰 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所, 中科力函(深圳)熱聲技術(shù)有限公司