CN112165234A - 三动子动磁式永磁直线振荡电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三动子动磁式永磁直线振荡电机。为解决现有结构形式的永磁直线振荡电机的电磁推力过小和电磁推力输出不平稳的问题。本发明技术方案包括电机动子电机定子；动子包括永磁体磁环，永磁体支架，活塞轴；定子包括内定子铁芯、外定子铁芯，电枢绕组，电枢绕组是单相结构，固定在外定子铁芯内部，单个钕铁硼永磁体磁环由4个沿着圆周方向排列的扇形磁体单元相接构成，充磁方向为径向充磁；三个钕铁硼永磁体充磁方向依次改变180度，均相对平行固定在永磁体支架安装槽内。本发明将单动子永磁体变化成了三动子永磁体结构，能够有效提高动磁式直线振荡电机气隙磁场的幅值和平稳性，从而提高了永磁直线振荡电磁推力和电磁推力输出的稳定性。

Description

三动子动磁式永磁直线振荡电机

技术领域

本发明属于机电工程技术领域，涉及一种三动子动磁式永磁直线振荡电机。

背景技术

永磁直线振荡电机按运动部分可分为动圈式、动铁式、动磁式三种基本结构；

动圈式在高频运动过程中电枢绕组容易发生断裂；

动铁式的动子铁芯硅钢片惯量较大，不利于电机长期高频作往复运动；

动磁式的永磁体支架采用非金属材料，且动子质量较轻，动态响应性能更好。

故采用动磁式永磁直线振荡电机驱动压缩机中活塞做直线往复运动，有效提高制冷设备的性能和效率。

传统单动子动磁式永磁直线振荡电机，其动子质量较轻，结构简单紧凑，便于安装与维护，但在高频运动过程中电机推力输出不平稳和推力小，已经不能满足人们对压缩机运行高效和长久耐用的使用要求。

目前的解决上述问题的方法是通过改变动子结构进行磁场优化，通常为增加动子永磁体个数，以径向方向对永磁体进行充磁。但在实际生产操作中，现有充磁技术难以准确的进行整个圆环钕铁硼永磁体径向充磁，需将圆环钕铁硼永磁体分成多个磁体单元结构进行径向充磁，降低充磁难度，但是相邻磁体单元之间存在排斥作用力，造成安装困难，实际操作难以实现。因此，通过优化永磁直线振荡电机动子结构提高电机推力和推力输出的稳定性，但又要尽量减小组配工艺的难度，成了目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有结构形式的永磁直线振荡电机的电磁推力过小和电磁推力输出不平稳的问题，提供一种三动子动磁式永磁直线振荡电机。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：三动子动磁式永磁直线振荡电机，包括电机架，电机架的通孔内设置有活塞轴，其特征在于：所述的活塞轴上同轴线布置有电机动子和电机定子；

所述的电机动子包括永磁体支架，所述的永磁体支架上设置有三个按径向充磁方向N-S极交替分布的钕铁硼永磁体磁环，所述的永磁体磁环为副动子磁环、主磁环和副磁环，所述主磁环的充磁方向为沿轴线向外辐射，副磁环的充磁方向为沿轴线向内辐射；

所述的电机定子包括电枢绕组和内定子铁芯，所述的电枢绕组为单相圆环线圈，固设置于外定子铁芯内，内定子铁芯套设于永磁体支架内。

进一步，主磁环为主动子，主动子轴向长度等于外定子铁芯的两个定子齿部和槽口间隙长度和的1/2。

进一步，副动子磁环和副磁环为副动子，两个副动子的磁极相反，副动子轴向长度与主动子轴向长度相等。

进一步，永磁体磁环的径向厚度为4～6mm。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明三动子动磁式直线振荡电机将单动子结构变化成了三动子结构，通过轴向长度均为两个定子电磁铁磁极和槽口间隙长度和1/2的三动子永磁体，且按径向充磁N-S级交替分布的结构形式，使得在主气隙处左右副动子的磁力线与主动子磁力线形成闭合回路，能有效提高动磁式直线振荡电机气隙磁场的幅值和平稳性，从而提高了动磁式永磁直线振荡电机的电磁推力，同时使电机在有效行程范围内平稳输出电磁推力。

附图说明：

图1为本发明三动子动磁式永磁直线振荡电机截面示意图；

图2为本发明三动子动磁式永磁直线振荡电机三动子结构剖视图；

图3为本发明三动子动磁式永磁直线振荡电机三动子N-S磁极交替阵列磁力线的分布示意图；

标记说明：1-活塞轴，2-永磁体支架，3-永磁体磁环，4-外定子铁芯，5-电枢绕组，6-外定子铁芯固定支架，7-内定子铁芯，301-副动子磁环，302-主磁环，303-副磁环。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种三动子动磁式永磁直线振荡电机，包括电机定子和电机动子，电机定子和电机动子同轴线布置；

上述电机定子上包括电枢绕组5和内定子铁芯7，所述电枢绕组5为一个单相圆环线圈，固定在外定子铁芯4内部，外定子铁芯4由外定子铁芯固定支架6通过长螺栓固定于内定子铁芯7上，内定子铁芯7套设于永磁体支架2内，主要起导磁作用。

上述电机动子包括永磁体支架2，所述永磁体支架2上设置有三个钕铁硼永磁体磁环3，电机架底部的通孔与活塞连接轴1配合连接；所述永磁体磁环3分为主动子磁环(主磁环302)和副动子磁环(指副磁环303和副动子磁环301)，所述主副磁环的充磁方向分别为沿着轴线向外辐射和沿着轴线向内辐射。

电枢绕组5通入单相交流电，永磁体产生的励磁磁场与电枢绕组产生的行波磁场相互作用产生交变电磁推力，在电源及控制系统作用下电机动子沿着轴线方向作直线往复运动。

如图2所示为紧密排列三动子永磁体磁环3(副动子磁环301、主磁环302和副磁环303)按径向充磁方向N-S级交替分布固定在永磁体支架2上，径向厚度为4～6mm。主磁环302设置于中间为主动子，主动子轴向长度等于外定子铁芯4的两个定子齿部和槽口间隙长度和的1/2，并且副动子轴向长度与主动子轴向长度相等。磁环充磁依次是沿着轴线向内辐射充磁副动子磁环301、沿着轴线向外辐射充磁主磁环302、沿着轴线向内辐射充磁副磁环303。

如图3所示为三动子磁极阵列增强气隙磁场原理，主副动子磁极之间的相互作用，能有效的增大气隙间的磁场强度，提高磁环的利用率，且三动子结构的N-S磁极交替分布阵列达到同样气隙磁场强度效果下永磁体用量比单级排布少，可以节约永磁体的用量。

以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.三动子动磁式永磁直线振荡电机，包括电机架，电机架的通孔内设置有活塞轴（1），其特征在于：所述的活塞轴（1）上同轴线布置有电机动子和电机定子；

所述的电机动子包括永磁体支架（2），所述的永磁体支架（2）上设置有三个按径向充磁方向N-S极交替分布的钕铁硼永磁体磁环（3），所述的永磁体磁环（3）为副动子磁环（301）、主磁环（302）和副磁环（303），所述主磁环（302）的充磁方向为沿轴线向外辐射，副磁环（303）的充磁方向为沿轴线向内辐射；

所述的电机定子包括电枢绕组（5）和内定子铁芯（7），所述的电枢绕组（5）为单相圆环线圈，固设置于外定子铁芯（4）内，内定子铁芯（7）套设于永磁体支架（2）内。

2.根据权利要求1所述的三动子动磁式永磁直线振荡电机，其特征在于：所述主磁环（302）为主动子，主动子轴向长度等于外定子铁芯（4）的两个定子齿部和槽口间隙长度和的1/2。

3.根据权利要求1或2所述的三动子动磁式永磁直线振荡电机，其特征在于：所述的副动子磁环（301）和副磁环（303）为副动子，两个副动子的磁极相反，副动子轴向长度与主动子轴向长度相等。

4.根据权利要求3所述的三动子动磁式永磁直线振荡电机，其特征在于：所述永磁体磁环（3）的径向厚度为4~6mm。

Images