CN108173409A - 一种采用动磁式直线电机的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，包括机壳、动子、气缸、内轭铁、线圈、外轭铁和电机固定件，所述动子包括活塞、永磁体、永磁体支架和板弹簧，所述永磁体嵌设在所述永磁体支架侧壁上并可穿过所述内轭铁和所述外轭铁之间，所述永磁体支架底部和所述活塞端部固定连接与所述板弹簧连接，所述板弹簧通过电机固定件与所述外轭铁固定连接，所述电机固定件的两端分别设有连接部；本发明通过将永磁体嵌入永磁体支架中，减小气隙，增加电机比推力，连接部与板弹簧、外轭铁贴合紧密，板弹簧受力均匀，本发明通过对多个零部件进行结构优化，实现了压缩机的结构紧凑、连接稳固、运行高效和使用寿命长的功效。

Description

一种采用动磁式直线电机的线性压缩机

技术领域

本发明是涉及一种线性压缩机，具体说，是涉及一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，属于制冷技术领域，特别适用于中高温区热声制冷机等低温制冷设备的应用。

背景技术

生命科学和生物基因工程的日益兴起,低温冰箱产品需求量呈逐年上升趋势,市场潜力巨大。低温冰箱主要应用在医疗、科研、生物制药等领域的制冷设备中。压缩机(compressor)，是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。声能制冷机包括斯特林制冷机，斯特林型脉管制冷机等，其中自由活塞斯特林制冷机多采用直线压缩机作为驱动源，相对动圈式结构,动磁式直线压缩机结构更紧凑、体积更小、动力更大、效率更高。作为自由活塞斯特林制冷机的驱动设备,动磁式直线压缩机对整机的结构和性能有着关键性的影响。而电机是压缩机的动力源,为了与长寿命大冷量斯特林制冷机相适配，现有压缩机需要进一步优化结构，减小气隙，减小电机尺寸，增加电机比推力，以使压缩机具备更高的运行效率和更长的使用寿命。因此，本领域亟需提供一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，其结构紧凑、连接稳固，以满足人们对压缩机的运行高效、经久耐用的使用需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，其结构紧凑、连接稳固，以满足人们对压缩机的运行高效、经久耐用的使用需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，包括机壳、动子、气缸、内轭铁、线圈、外轭铁和电机固定件，所述气缸和所述外轭铁固定在所述机壳上，所述内轭铁紧贴于所述气缸外径上，所述线圈设置于所述外轭铁内，其特征在于：所述动子包括活塞、永磁体、永磁体支架和板弹簧，所述永磁体支架为圆筒状结构，所述永磁体嵌设在所述永磁体支架侧壁上，所述永磁体支架底部和所述活塞端部固定连接并一同通过设有的连接螺栓与所述板弹簧的中心处固定连接，所述板弹簧靠近外缘处的端面通过筒状结构的电机固定件与所述外轭铁固定连接，所述电机固定件的两端分别设有与所述板弹簧和所述外轭铁相适配的连接部。

作为优选方案，所述永磁体支架上开设有数个用于镶嵌所述永磁体的安装槽或安装孔，通过安装槽或安装孔的设置不仅减小了电机尺寸，而且减小了外轭铁与内轭铁之间的气缝，避免了永磁体过多突出于永磁体支架，增加电机比推力，提高电机工作效率。

作为进一步优选方案，在所述的永磁体支架上开设有减重孔。

作为优选方案，所述外轭铁包括相互适配的上外轭铁和下外轭铁，所述上外轭铁和所述下外轭铁的内侧分别设有环形结构的凹槽，通过上下配合的凹槽以形成用于固定线圈的固定腔，上述易于拆装的同时，将线圈直接固定于外轭铁内部，不需要另设线圈支架，提高线圈的填充率，提高电机效率，进一步减小电机尺寸。

作为进一步优选方案，在所述下外轭铁底部设有引线孔，在所述上外轭铁和下外轭铁的边侧分别对应设有一个引线槽和三个固定槽，所述外轭铁通过所述引线槽和所述固定槽限位固定在所述机壳上，所述引线槽用于容纳线圈引线同时也用于对外轭铁进行固定限位。

作为进一步优选方案，在所述外轭铁外侧与所述机壳通过限位螺栓连接，所述限位螺栓通过分别所述引线槽和所述固定槽将所述外轭铁固定在所述机壳上，无需在外轭铁外侧加固定件，使电机结构更加紧凑牢固。

作为优选方案，所述线圈包括多扎缠绕设置的方形导电线，通过方形导电线的设置可调高电流通过量、降低线圈温度。

作为优选方案，所述线圈通过粘贴固定于固定腔内。

作为优选方案，在所述电机固定件上还设有用于通过所述线圈正负极引线的引线孔一和引线孔二。

作为优选方案，在所述永磁体支架的端部还设有用于控制所述活塞、所述永磁体和所述气缸之间同轴度的固定垫片，所述固定垫片中心位置设有容所述连接螺栓通过的中心固定孔，所述固定垫片四周设有四个用于限位连接所述活塞和所述永磁体支架的限位固定孔，通过固定垫片的设置可有效的防止活塞和永磁体发生径向位移。

作为优选方案，所述内轭铁为筒状结构，所述内轭铁套装并通过粘贴固定在所述气缸外侧。

作为进一步优选方案，还设有内轭铁固定件，所述内轭铁固定件设置于所述内轭铁外侧的所述气缸外径上，用于进一步固定内轭铁，使内轭铁的固定更稳固可靠。

一种实施方案，所述永磁体径向充磁，所述永磁体的外磁极同为S极，所述永磁体的内磁极同为N极；或所述永磁体的外磁极同为N极，所述永磁体的内磁极同为S极。

一种实施方案，所述气缸与所述机壳通过螺钉连接。

一种实施方案，所述内轭铁和所述外轭铁均采用软磁粉末压制制得。

一种实施方案，所述活塞采用PEEK材料制得。

一种实施方案，所述永磁体支架采用PEEK材料制得。

一种实施方案，所述固定垫片采用铝合金材料制得。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过将永磁体嵌入永磁体支架中，减小电机尺寸，减小气隙，增加电机比推力，提高电机效率；电机固定件的两端设有的环形连接部分别与所述板弹簧、所述外轭铁贴合紧密，使板弹簧外缘受力均匀、固定稳固，设备效率高且经久耐用，通过设有的内轭铁固定件使得内轭铁固定更牢靠，本发明通过对多个零部件进行结构优化，实现了压缩机的结构紧凑、连接稳固、运行高效和使用寿命长的功效，对于现有技术具有显著的进步性和良好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种采用动磁式直线电机的线性压缩机结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的永磁体支架和磁钢片的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供一种采用动磁式直线电机的线性压缩机的永磁体支架的端部结构示意图；

图4为图3A-A的剖视图；

图5为本发明实施例1提供的固定垫片的结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的外轭铁结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的下外轭铁的底部结构示意图；

图8为图7B-B的剖视图；

图9为本发明实施例1提供的电机固定件的结构示意图；

图10为本发明实施例2提供的活塞端部结构示意图。

图中标号示意如下：1、机壳；2、动子；21、活塞；22、永磁体；221、磁钢片；23、永磁体支架；231、安装槽或安装孔；232、减重孔；24、固定垫片；241、中心固定孔；242、限位固定孔；25、板弹簧；26、连接螺栓；27、限位固定螺钉；3、气缸；31、螺钉；4、内轭铁；41、内轭铁固定件；5、线圈；6、外轭铁；61、上外轭铁；62、下外轭铁；63、引线孔；64、引线槽；65、固定槽；66、限位螺栓；67、固定腔；7、电机固定件；71、引线孔一；72、引线孔二；73、连接部。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。

实施例1

结合图1至图9所示，本实施例提供的一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，包括机壳1、动子2、气缸3、内轭铁4、线圈5、外轭铁6和电机固定件7，所述气缸3和所述外轭铁6固定在所述机壳1上，所述内轭铁4紧贴于所述气缸3外径上，所述线圈5设置于所述外轭铁6内，其特征在于：所述动子2包括活塞21、永磁体22、永磁体支架23和板弹簧25，所述永磁体支架23为圆筒状结构，所述永磁体22嵌设在所述永磁体支架23侧壁上，所述永磁体支架23底部和所述活塞21端部固定连接并一同通过设有的连接螺栓26与所述板弹簧25的中心处固定连接，所述板弹簧25靠近外缘处的端面通过筒状结构的电机固定件7与所述外轭铁6固定连接，所述电机固定件7的两端分别设有与所述板弹簧25和所述外轭铁6相适配的连接部73。

在本实施例中，所述永磁体支架23上开设有数个用于镶嵌所述永磁体22的安装槽或安装孔231，通过安装槽或安装孔231的设置不仅减小了电机尺寸，而且减小了外轭铁6与内轭铁4之间的气缝，避免了永磁体22过多突出于永磁体支架23，增加电机比推力，提高电机工作效率，如图2至图4所示。

为了进一步提高电机效率，在所述的永磁体支架23端部上开设有减重孔232，如图2至图4所示。

在本实施例中，如图6、图7所示，所述外轭铁6包括相互适配的上外轭铁61和下外轭铁62，所述上外轭铁61和所述下外轭铁62的内侧分别设有环形结构的凹槽，通过上下配合的凹槽以形成用于固定线圈的固定腔67，上述易于拆装的同时，将线圈5直接固定于外轭铁6内部，不需要另设线圈支架，提高线圈5的填充率，提高电机效率，进一步减小电机尺寸。

考虑到外轭铁6安装固定的稳固性，如图6、图7所示，在所述下外轭铁62底部设有引线孔63，在所述上外轭铁61和下外轭铁62的边侧分别对应设有一个引线槽64和三个固定槽65，所述外轭铁6通过所述引线槽64和所述固定槽65限位固定在所述机壳1上，所述引线槽64用于容纳线圈5引线同时也用于对外轭铁6进行固定限位。

考虑到外轭铁6安装固定的可行性，如图1所示，在所述外轭铁6外侧与所述机壳1通过限位螺栓66连接，所述限位螺栓66通过分别所述引线槽64和所述固定槽65将所述外轭铁6固定在所述机壳1上，无需在外轭铁6外侧加固定件，使电机结构更加紧凑牢固。

为了提高电机的运行性能，所述线圈5包括多扎缠绕设置的方形导电线，通过方形导电线的设置可调高电流通过量、降低线圈5温度，在本实施例中，所述线圈5通过粘贴固定于固定腔67内。

为了便于线圈5引线的连通，如图9所示，在所述电机固定件7上还设有用于通过所述线圈5正负极引线的引线孔一71和引线孔二72。

考虑到活塞21、永磁体22和气缸3之间同轴度的控制，如图1、图5所示，在所述永磁体支架23的端部还设有用于所述控制活塞21、所述永磁体22和所述气缸3之间同轴度的固定垫片24，所述固定垫片24中心位置设有容所述连接螺栓26通过的中心固定孔241，所述固定垫片24四周设有四个用于限位连接所述活塞21和所述永磁体支架23的限位固定孔242，通过固定垫片24的设置可有效的防止活塞21和永磁体22发生径向位移。

在本实施例中，如图1所示，所述内轭铁4为筒状结构，所述内轭铁4套装并通过粘贴固定在所述气缸3外侧，还设有内轭铁固定件41，所述内轭铁固定件41设置于所述内轭铁4外侧的所述气缸3外径上，用于进一步固定内轭铁4，使内轭铁4的固定更稳固可靠。

在本实施例中，如图1所示，所述永磁体22径向充磁，所述永磁体22的外磁极同为S极，所述永磁体的内磁极同为N极；或所述永磁体22的外磁极同为N极，所述永磁体22的内磁极同为S极。

在本实施例中，所述内轭铁4和所述外轭铁6均采用软磁粉末压制制得。

在本实施例中，所述气缸3与所述机壳1通过螺钉31连接。

在本实施例中，所述活塞21采用PEEK材料制得，所述永磁体支架23采用PEEK材料制得，所述固定垫片24采用铝合金材料制得。

实施例2

结合图10所示，本实施例提供的一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，与实施例1的不同之处仅在于：所述永磁体22包括8片磁钢片221，所述永磁体支架23上开设有8个与所述磁钢片221相适配的安装孔231，所述磁钢片221分别嵌入在所述永磁体支架23的安装孔231内，并通过胶带进行固定。

一种实施方案，在所述的固定垫片24、所述活塞21端部和所述永磁体支架23端部分别设有相对应的四个限位固定孔242，通过设有的四个限位固定螺钉27分别通过相对应的所述限位固定孔242将所述永磁体支架23、所述活塞21和所述固定垫片24进一步固定限位连接，以防止活塞21和永磁体22发生径向位移。

综上所述可见：本发明通过将永磁体嵌入永磁体支架中，减小电机尺寸，减小气隙，增加电机比推力，提高电机效率；电机固定件的两端设有的环形连接部分别与所述板弹簧、所述外轭铁贴合紧密，使板弹簧外缘受力均匀、固定稳固，设备效率高且经久耐用，通过设有的内轭铁固定件使得内轭铁固定更牢靠，本发明通过对多个零部件进行结构优化，实现了压缩机的结构紧凑、连接稳固、运行高效和使用寿命长的功效，对于现有技术具有显著的进步性和良好的推广应用价值。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用动磁式直线电机的线性压缩机，包括机壳、动子、气缸、内轭铁、线圈、外轭铁和电机固定件，所述气缸和所述外轭铁固定在所述机壳上，所述内轭铁紧贴于所述气缸外径上，所述线圈设置于所述外轭铁内，其特征在于：所述动子包括活塞、永磁体、永磁体支架和板弹簧，所述永磁体支架为圆筒状结构，所述永磁体嵌设在所述永磁体支架侧壁上，所述永磁体支架底部和所述活塞端部固定连接并一同通过设有的连接螺栓与所述板弹簧的中心处固定连接，所述板弹簧靠近外缘处的端面通过筒状结构的电机固定件与所述外轭铁固定连接，所述电机固定件的两端分别设有与所述板弹簧和所述外轭铁相适配的连接部。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述永磁体支架上开设有数个用于镶嵌所述永磁体的安装槽或安装孔。

3.根据权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于：在所述的永磁体支架上开设有减重孔。

4.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述外轭铁包括相互适配的上外轭铁和下外轭铁，所述上外轭铁和所述下外轭铁的内侧分别设有环形结构的凹槽，通过上下配合的凹槽以形成用于固定线圈的固定腔。

5.根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于：在所述下外轭铁底部设有引线孔，在所述上外轭铁和下外轭铁的边侧分别对应设有一个引线槽和三个固定槽，所述外轭铁通过所述引线槽和所述固定槽限位固定在所述机壳上。

6.根据权利要求5所述的线性压缩机，其特征在于：在所述外轭铁外侧与所述机壳通过限位螺栓连接，所述限位螺栓通过分别所述引线槽和所述固定槽将所述外轭铁固定在所述机壳上。

7.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述线圈包括多扎缠绕设置的方形导电线。

8.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：在所述永磁体支架的端部还设有用于控制所述活塞、所述永磁体和所述气缸之间同轴度的固定垫片，所述固定垫片中心位置设有容所述连接螺栓通过的中心固定孔，所述固定垫片四周设有四个用于限位连接所述活塞和所述永磁体支架的限位固定孔，通过固定垫片的设置可有效的防止活塞和永磁体发生径向位移。

9.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述内轭铁为筒状结构，所述内轭铁套装并通过粘贴固定在所述气缸外侧，还设有内轭铁固定件，所述内轭铁固定件设置于所述内轭铁外侧的所述气缸外径上。

10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的线性压缩机，其特征在于：所述内轭铁和所述外轭铁均采用软磁粉末压制制得，或/且所述活塞采用PEEK材料制得，或/且所述永磁体支架采用PEEK材料制得，或/且所述固定垫片采用铝合金材料制得。