一種直線電機及壓縮機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直線電機以及應用其的壓縮機，屬于電機相關技術領域，該直線電機包括往復振動的動子以及位于動子外的若干對定子，定子包括定子鐵芯，動子上設有至少兩個間距設置的磁石，相鄰的兩個磁石同一側的極性相反，定子鐵芯對應相鄰兩個磁石的間距處嵌設有隔磁件。本實用新型通過在定子鐵芯對應相鄰兩個磁石的間距處嵌設隔磁件，能夠有效降低相鄰兩個磁石間的磁漏，有效地降低了定子鐵損，降低電機重量，節省了電機成本；在隔磁件上設置輔助磁石，進一步降低兩個磁石間磁漏的同時，能夠升電機單位電流的出力能力，充分利用和發揮磁石的性能；而且輔助磁石也能夠起到平衡動子的作用，能夠有效降低動子側偏導致的機械損耗和機械磨損。
【專利說明】
一種直線電機及壓縮機
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電機相關領域，尤其涉及一種直線電機及壓縮機。
【背景技術】
[0002] 目前直線壓縮機用直線振蕩電機大多采用C型、E型、C型環形等，對于上述直線電 機來說，由于其定子齒部疊壓方向較寬，通常會在動子上設置兩片或多片等間距設置的磁 石，以保證該直線電機的性能。但是上述直線電機中存在著以下問題:參照圖1所示的定子 齒部磁力線走向示意圖，從圖中可以看出：當該直線電機的動子處于平衡位置時，其上的兩 個磁石100均有一端位于定子內部且極性相反，此時磁石100發出的一部分磁力線會直接通 過定子齒部而不交鏈定子輒部就閉合，造成較大漏磁，約超過30 %會因此漏掉，漏磁嚴重， 導致電機的出力受到損失，同時鐵損增大、磁石用量增加。
[0003] 目前也有通過增大磁石間距的方式來降低上述存在的漏磁問題，但該種方式會導 致磁石另一邊的端部漏磁更嚴重，不能充分利用和發揮磁石的性能。
[0004] 而且現有的直線電機的動子與定子之間存在著氣隙不均勻的問題，動子垂直于齒 極面方向存在著嚴重的不平衡，存在較大的側向力使動子發生側偏，導致直線電機存在較 大的側向磨損及機械磨損。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種能夠有效降低磁石之間磁漏的直線電機。
[0006] 本實用新型的另一目的在于提供一種工作效率高、性能更佳的壓縮機。
[0007] 為達此目的，一方面，本實用新型采用以下技術方案：
[0008] -種直線電機，包括往復振動的動子以及位于動子外的若干對定子，所述定子包 括定子鐵芯，所述動子上設有至少兩個間距設置的磁石，相鄰的兩個磁石同一側的極性相 反，所述定子鐵芯對應相鄰兩個磁石的間距處嵌設有隔磁件。
[0009] 作為優選，所述動子處于平衡位置時，隔磁件對應相鄰兩個磁石間距的中心位置 設置。
[0010]作為優選，所述隔磁件的厚度為動子諧振振幅的30%-55%。
[0011] 作為優選，所述隔磁件對應定子鐵芯的齒部的位置設有輔助磁石，所述輔助磁石 一側的極性與位于該側的磁石靠近輔助磁石的一側的極性相同。
[0012] 作為優選，所述隔磁件對應定子鐵芯的齒部的位置設有安裝槽，所述輔助磁石位 于所述安裝槽內。
[0013] 作為優選，所述輔助磁石的寬度Hl為所述齒部長度Ll的40%-70%，厚度小于等于 隔磁件的厚度。
[0014] 作為優選，所述隔磁件包括隔磁件齒部以及與隔磁件齒部相連接的隔磁件輒部， 所述隔磁件齒部采用隔磁不導電材料制成，輔助磁石設置在隔磁件齒部上。
[0015] 作為優選，所述隔磁件輒部采用隔磁不導電材料或者導磁材料制成，當隔磁件輒 部采用導磁材料制成時，其連接隔磁件齒部的部分中心位置處設有間隔。
[0016] 作為優選，所述隔磁件上開設有若干通風槽，所述通風槽指向動子方向設置。
[0017] 另一方面，本實用新型采用以下技術方案：
[0018] 一種壓縮機，包括上述的直線電機。
[0019] 本實用新型的直線電機通過在定子鐵芯對應相鄰兩個磁石的間距處嵌設隔磁件， 能夠有效降低相鄰兩個磁石間的磁漏、定子鐵損以及電機重量，節省了電機成本；
[0020] 在隔磁件上設置輔助磁石，進一步降低兩個磁石間磁漏的同時，能夠提升電機單 位電流的出力能力，充分利用和發揮磁石的性能；而且輔助磁石也能夠起到平衡動子的作 用，有效降低了動子側偏導致的機械損耗和機械磨損，平均側向力降低到IN以下，并且具有 一定的自維持能力，保證氣隙大小均勻。
[0021] 本實用新型的壓縮機采用上述直線電機，使其性能得到了顯著的提升，提高了工 作效率。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型【背景技術】中直線電機的定子齒部磁力線走向示意圖；
[0023] 圖2是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的結構示意圖；
[0024] 圖3是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的部分結構示意圖；
[0025] 圖4是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的板型動子的結構示意圖；
[0026] 圖5是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的方形動子的結構示意圖；
[0027] 圖6是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的定子齒部磁力線走向示意圖；
[0028] 圖7是本實用新型優選實施例一提供的直線電機的隔磁件上設有通風槽的結構示 意圖；
[0029] 圖8是本實用新型優選實施例二提供的直線電機(動子未示出）的部分結構示意 圖；
[0030] 圖9是本實用新型優選實施例二提供的直線電機(動子未示出）隔磁件輒部采用導 磁材料時的結構示意圖；
[0031] 圖10是本實用新型優選實施例二提供的直線電機的定子齒部磁力線走向示意圖；
[0032] 圖11是本實用新型優選實施例二提供的直線電機(動子未示出）的輔助磁石安裝 位置示意圖。
[0033] 圖中：
[0034] 1、動子;2、定子;3、磁石;4、隔磁件;5、輔助磁石;6、通風槽;21、定子鐵芯;41、隔磁 件齒部;42、隔磁件輒部；100、磁石;211、齒部;212、輒部;421、間隔。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案。
[0036] 優選實施例一：
[0037]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、 "內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描 述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以 特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0038] 具體的，參照圖2以及圖3,本實施例提供一種直線電機，包括動子1以及定子2,其 中動子1做往復振動，其可以一端固定彈簧，另一端接輸出負載(例如接汽缸壓縮氣體），也 可以兩端均固定彈簧，或者兩端均接輸出負載，固定彈簧時，彈簧剛度根據需要諧振的頻率 設定。
[0039] 本實施例中，如圖4所示，動子1為板型結構，其上設置至少兩個平行設置的磁石3， 且相鄰的兩個磁石3之間設有間距，其采用釹鐵硼材料制成，磁石3的充磁方向與動子1的運 動方向垂直，相鄰的兩個磁石3同一側的極性相反。上述動子1并非僅限于板型結構，也可以 是方形結構（如圖5所示），磁石3設置在該方形結構的四周，也可以是多邊形、弧形、圓形結 構，磁石3根據具體結構進行設置。本實施例中，動子1選用為板型結構，磁石3設置為兩個。
[0040] 定子2成對的設置在動子1的外側，且定子2的極數為大于等于2的偶數，例如動子1 選用為方形結構時，定子2的極數為4;選用為板型結構時，定子2的極數為2。本實施例中定 子2的極數選用為2且定子2上下的置于動子1的外側，并橫跨兩個磁石3設置。
[0041] 上述定子2包括定子鐵芯21以及繞設在定子鐵芯21上的繞組，其中在繞組中通入 一定頻率的交流電，定子2會產生與磁石3極性相同或相斥的電磁力，使動子1諧振起來，并 具備輸出做功的能力。上述繞組輸入交流電一個周期對應動子1往復運動一個周期。參照圖 3,定子2的極性與動子1上的前側的磁石3的極性相斥時，由于兩個磁石3同一側的極性相 反，因此定子2的極性與后側的磁石3的極性互相吸引，使得動子1受向前的力，動子1向前運 動；同理定子2的極性與后側磁石3的極性相斥時，動子1受向后的力，向后運動。
[0042] 定子鐵芯21通過多片硅鋼片疊壓而成，且當定子鐵芯21的中心位置與上述兩個磁 石3之間的間距的中心位置對齊時，動子1處于平衡位置。定子鐵芯21包括齒部211以及輒部 212,繞組繞設在齒部211上，齒部211位于動子1的兩側。齒部211可采用平板類結構，也可采 用多邊形、弧形、整圓等立體結構。
[0043]參照圖3,在定子鐵芯21對應相鄰兩個磁石3的間距處嵌設有隔磁件4,具體的，是 在定子鐵芯21的中心位置設置有與其形狀相一致的隔磁件4,即對定子鐵芯21疊壓制造時， 在其中心位置疊壓隔磁件4,用于降低動子1上兩個磁石3之間的磁漏。優選的，動子1處于平 衡位置時，隔磁件4對應相鄰兩個磁石3間距的中心位置設置。本實施例中，隔磁件4設置為 兩個，分別置于上下兩個定子鐵芯21上。
[0044] 本實施例中，隔磁件4的厚度理論上越大越好，但是隨著隔磁件4的厚度的增加，繞 設的繞組的用量也會加大，導致產生的銅損和成本也會相應的增加，因此，隔磁件4的厚度 不能無限制的增大，通過多次試驗，將隔磁件4的厚度選用為動子1諧振振幅的30%-55%。
[0045] 本實施例中，將隔磁件4兩側的定子鐵芯21的厚度設置為大于動子1的諧振振幅， 以保證動子1順利的諧振。
[0046] 參照圖9,上述隔磁件4包括隔磁件齒部41以及與隔磁件齒部41相連接的隔磁件輒 部42,其中隔磁件齒部41與定子鐵芯21的齒部211形狀相同，隔磁件輒部42與定子鐵芯21的 輒部212的形狀相同。
[0047]本實施例中，上述隔磁件齒部41以及隔磁件輒部42可均采用隔磁不導電材料制 成，具體可采用不導磁塑料件或其他隔磁不導電材料制成，也可僅隔磁件齒部41采用隔磁 不導電材料制成，隔磁件輒部42采用硅鋼片等導磁較好的材料制成。上述兩種結構均可，只 需保證隔磁件齒部41為隔磁不導電材料即可，以使兩側磁石3之間的磁漏降低。
[0048] 圖6為本實施例提供的直線電機的定子齒部磁力線走向示意圖，從該圖中可以看 出，在設置隔磁件4之后，相對于現有未設隔磁件的直線電機（圖1所示），本實施例的直線電 機的動子1上的兩個磁石3之間的磁漏明顯減少，有效地降低了定子鐵損，同等磁石3用量 時，電機出力能力得到提升;而且也減少了硅鋼片的使用，降低電機重量，節省了電機成本。
[0049] 作為優選的技術方案，如圖7所示，在隔磁件4上開設有若干通風槽6，上述若干通 風槽6指向動子1方向設置，使氣流可以通過定子2的齒部211及部分輒部212,降低繞組溫 升，提升性能，也能夠降低動子1上的磁石3的溫度，提升其抗退磁能力。
[0050] 優選實施例二：
[0051] 本實施例在優選實施例一的基礎上對直線電機的結構作了進一步的優化，具體 的，如圖8所示，是在隔磁件4對應定子鐵芯21的齒部211的位置設有輔助磁石5,即在隔磁件 齒部41上設置輔助磁石5。上述輔助磁石5-側的極性與位于該側的磁石3靠近輔助磁石5的 一側的極性相同，其具體是指:參照圖10所示方向，當動子1處于平衡位置時，兩個磁石3分 別位于輔助磁石5的兩側，此時，位于上方的輔助磁石5的充磁方向與位于下方的輔助磁石5 的充磁方向相反，將位于上方的輔助磁石5左側極性設置為N極，位于下方的輔助磁石5左側 極性則為S極，而位于動子1上的左側的磁石3上面的一側的極性為N極，右側的磁石3上面的 一側的極性則為S極。通過設置上述輔助磁石5,能夠進一步的降低兩個磁石3之間的磁漏， 而且能夠升電機單位電流的出力能力，充分利用和發揮磁石3的性能；同時輔助磁石5也能 夠起到平衡動子1的作用，能夠有效降低動子1側偏導致的機械損耗和機械磨損，平均側向 力降低到IN以下，并且具有一定的自維持能力，保證氣隙大小均勻。
[0052] 本實施例中，該輔助磁石5可以由汝鐵硼材料制成，當不考慮起到平衡動子1的作 用的時候，也可以使用鐵氧體材料。本實施例優選采用汝鐵硼材料。
[0053]在隔磁件齒部41上設有安裝槽，上述輔助磁石5位于安裝槽內。優選的，如圖11所 示，輔助磁石5到齒部211端面的距離Dl大于3mm，到齒部211邊緣的距離D2大于1mm，到輒部 212邊緣的距離D3大于3mm。
[0054] 上述輔助磁石5的寬度Hl為齒部211長度LI的40%-70%，厚度小于等于隔磁件4的 厚度。
[0055]參照圖9,當隔磁件輒部42采用硅鋼片等導磁材料制成時，其連接隔磁件齒部41的 部分的中心位置處設有間隔421，該間隔421能夠降低輔助磁石5-端的自交鏈產生的磁漏， 進而降低因輔助磁石5漏磁對直線電機的影響。優選的，上述間隔421的寬度D4大于4mm。
[0056] 下面通過3D有限元仿真測試對上述優選實施例一以及優選實施例二的兩種方案 的性能加以測試，測試后的性能仿真結果如表1所示：
[0057] 表1:性能仿真結果
[0059] 通過上述仿真結果可以得知，當優選實施例一中只設置隔磁件4時，其相對于現有 技術，同等輸入電流下，其鐵損得到了降低;優選實施例二在優選實施例一的基礎上設置輔 助磁石5,能夠進一步起到引導磁路的作用，使得定子2的鐵損進一步的降低，且同樣驅動電 流下直線電機的輸出能力得到了提升。
[0060] 優選實施例三：
[0061] 本實施例提供了一種壓縮機，具體為一種直線壓縮機，其采用上述優選實施例一 或優選實施例二所述的直線電機，使得其性能得到了顯著的提升，工作效率也得到了提高。
[0062] 顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為了清楚說明本實用新型所作的舉例，而 并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明 的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以 窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在 本實用新型權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種直線電機，包括往復振動的動子（1)以及位于動子（1)外的若干對定子(2)，所述 定子(2)包括定子鐵芯(21)，所述動子（1)上設有至少兩個間距設置的磁石(3)，相鄰的兩個 磁石(3)同一側的極性相反，其特征在于，所述定子鐵芯（21)對應相鄰兩個磁石(3)的間距 處嵌設有隔磁件(4)。2. 根據權利要求1所述的直線電機，其特征在于，所述動子（1)處于平衡位置時，隔磁件 (4)對應相鄰兩個磁石(3)間距的中心位置設置。3. 根據權利要求1所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件(4)的厚度為動子(1)諧振 振幅的30 %-55 %。4. 根據權利要求1所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件(4)對應定子鐵芯（21)的 齒部(211)的位置設有輔助磁石(5)，所述輔助磁石(5)-側的極性與位于該側的磁石(3)靠 近輔助磁石(5)的一側的極性相同。5. 根據權利要求4所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件(4)對應定子鐵芯（21)的 齒部(211)的位置設有安裝槽，所述輔助磁石(5)位于所述安裝槽內。6. 根據權利要求5所述的直線電機，其特征在于，所述輔助磁石（5)的寬度Hl為所述齒 部(211)長度Ll的40%-70%，厚度小于等于隔磁件(4)的厚度。7. 根據權利要求6所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件(4)包括隔磁件齒部(41) 以及與隔磁件齒部(41)相連接的隔磁件輒部(42)，所述隔磁件齒部(41)采用隔磁不導電材 料制成，輔助磁石(5)設置在隔磁件齒部(41)上。8. 根據權利要求7所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件輒部(42)采用隔磁不導電 材料或者導磁材料制成，當隔磁件輒部(42)采用導磁材料制成時，其連接隔磁件齒部(41) 的部分中心位置處設有間隔(421)。9. 根據權利要求1-8任一所述的直線電機，其特征在于，所述隔磁件(4)上開設有若干 通風槽(6)，所述通風槽(6)指向動子(1)方向設置。10. -種壓縮機，其特征在于，包括如權利要求1-9任一所述的直線電機。
【文檔編號】H02K16/00GK205544871SQ201620027530
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月11日
【發明人】胡余生, 高明世, 陳華杰
【申請人】珠海格力節能環保制冷技術研究中心有限公司