《采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102889192 A(43)申请公布日 2013.01.23CN102889192A*CN102889192A*(21)申请号 201110202468.5(22)申请日 2011.07.19F04B 17/03(2006.01)H02K 33/18(2006.01)H02K 41/02(2006.01)H02K 1/12(2006.01)H02K 1/27(2006.01)(71)申请人中国科学院理化技术研究所地址 100190 北京市海淀区中关村北一条2号(72)发明人邹慧明 田长青 张立钦(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人王莹(。
2、54) 发明名称采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机(57) 摘要本发明涉及线性压缩机技术领域，公开了一种采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机，包括动磁式直线振荡电机、气缸、活塞、吸排气装置及谐振部件；动磁式直线振荡电机包括定子部件、动子部件、第一固定连接件、第二固定连接件、第三固定连接件；活塞设置在动子部件上；吸排气装置设置在气缸的端部；谐振部件安装于动子部件与第三固定连接件之间；定子部件包括中柱绕有励磁线圈的、位于中间的第一磁导体，以及两个位于第一磁导体两侧的第二磁导体；第一磁导体与两侧的第二磁导体之间形成对称的两个气隙；动子部件包括两组分别对称安装于两个气隙中的片式永磁体。本发明能提。
3、高线圈材料的利用率，适合低矮空间的应用。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页1/1页21.一种采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机，其特征在于，包括动磁式直线振荡电机、气缸(12)、活塞(11)、吸排气装置(13)及谐振部件(9)；其中，所述动磁式直线振荡电机包括定子部件、动子部件、第一固定连接件(5)、第二固定连接件(6)、第三固定连接件(10)；所述活塞(11)设置在动子部件上；所述吸排气装置(13)设置在气缸(12)的端部；所述谐振部件(9)安装于动子部件与第三。
4、固定连接件(10)之间；所述定子部件包括中柱绕有励磁线圈(2)的、位于中间的第一磁导体(1)，以及两个位于第一磁导体(1)两侧的第二磁导体(3)；所述第一磁导体(1)与两侧的第二磁导体(3)之间形成对称的两个气隙(4)；所述动子部件包括两组分别对称安装于所述两个气隙(4)中的片式永磁体(7)。2.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述动子部件还包括连接部件(8)，所述片式永磁体(7)安装在所述连接部件(8)上。3.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述第一固定连接件(5)为设有装配孔的板状连接件；所述第二固定连接件(6)为设有装配孔和条缝(16)的板状连接件；所述第三固定连接件。
5、(10)为设有装配孔的连接件；第一固定连接件(5)和第二固定连接件(6)装配在第一磁导体(1)和第二磁导体(3)的两侧，通过第一装配孔组(14)固定连接；第三固定连接件(10)与第二固定连接件(6)通过第二装配孔组(15)固定装配；两组片式永磁体(7)分别通过第二固定连接件(6)上的条缝(16)插入所述定子部件的两个气隙(4)中。4.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述活塞(11)安装于气缸(12)内，且二者相配合，以实现片式永磁体(7)在气隙(4)中的定位，以及所述动子部件的轴向定位。5.如权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于，所述谐振部件(9)安装于第三固定连接件(10)与连接。
6、部件(8)，以及第二固定连接件(6)与连接部件(8)之间。6.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述气缸(12)设置在所述第三固定连接件(10)上，安装方向与活塞(11)的相同。7.如权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于，两组所述片式永磁体(7)相互平行，且平行的两组片式永磁体(7)分别装配在连接部件(8)一侧的两端，连接部件(8)的另一侧与所述活塞(11)相连，且所述活塞(11)插入所述气缸(12)中。8.如权利要求17中任一项所述的线性压缩机，其特征在于，所述吸排气装置(13)设置在气缸(12)的端部，包括排气腔、吸气腔、排气阀和吸气阀，排气腔和吸气腔为两个相互独立的腔体，所述吸。
7、气阀与排气阀同向设置在气缸(12)的端部或与排气阀相对设置的活塞(11)的端部。9.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述气缸(12)设置在第二固定连接件(6)上，安装方向与活塞(11)的相反。10.如权利要求15、9中任一项所述的线性压缩机，其特征在于，两组所述片式永磁体(7)相互平行，且平行的两组片式永磁体(7)装配在所述连接部件(8)一侧，所述连接部件(8)装配有片式永磁体(7)的一侧与所述活塞(11)相连，且活塞(11)插入所述气缸(12)中，所述吸排气装置(13)设置在气缸(12)与第二固定连接件(6)之间，包括排气腔、吸气腔、排气阀和吸气阀，排气腔和吸气腔为两个相互独立的腔。
8、体，所述吸气阀与排气阀同向设置在气缸(12)的端部或与排气阀相对设置的活塞(11)的端部。权 利 要 求 书CN 102889192 A1/4页3采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机技术领域0001 本发明涉及一种线性压缩机，具体涉及一种采用动磁式直线振荡电机驱动的线性压缩机。背景技术0002 线性压缩机采用直线振荡电机驱动，取消了旋转驱动和往复压缩之间的转换装置，大大提高了压缩机的效率，还具有结构紧凑、重量轻、无油或少润滑油、变容量特性优异等优点。因此，从空压机、真空泵，到冷藏箱、冰箱等小型制冷装置，线性压缩机正得到越来越广泛的应用，是小型制冷装置用高效压缩机的一个主要发展方向。0003 。
9、直线振荡电机包括动磁式直线振荡电机和动圈式直线振荡电机。其中，动磁式直线振荡电机是由永磁材料作为动子的一种直线振荡电机，永磁材料产生的恒定磁场和励磁线圈产生的交变磁场相互作用推动永磁材料做往复交替运动，相比于采用励磁线圈作为动子的动圈式直线振荡电机，其动子质量更小，推力更大，效率更高。随着新型永磁材料的发展，动磁式直线振荡电机的优势愈加明显。0004 1992年美国的Beale和Redlich等人研制了Redlich型结构的动磁式直线振荡电机，90年代末，Sunpower公司开发了采用圆筒形Redlich直线振荡电机的制冷压缩机。2003年，LGE公司在该结构的基础上进行改进，首次实现了线性压。
10、缩机的商用化。这种圆筒形结构的动磁直线振荡电机是在励磁线圈的圆周上安装导磁材料，形成与励磁线圈同心的圆筒形气隙的磁路结构，径向充磁的圆筒形永磁体在气隙中做往复运动。导磁材料由圆筒形的内、外定子组成，气缸与活塞部件设置在内定子的圆筒内。0005 2000年新西兰的内维尔等人提出了一种采用气体轴承的无油线性压缩机，该结构的线性压缩机采用的动磁式直线振荡电机是由两组冲片叠装后对称放置的定子形成气隙，永磁在两组定子中间的气隙中运动。2010年，巴西恩布拉科宣布完成了该结构线性压缩机在电冰箱上的应用开发。2006年浙江大学的叶云岳等人提出了一种双定子直线振荡电机，其定子由圆环形冲片叠合而成。相比于圆筒形。
11、结构，冲片直接叠装的电机结构形式可以减小其加工及装配难度。0006 现有的采用圆筒形Redlich结构动磁式直线振荡电机作为驱动器的线性压缩机的外形特点是磁路结构设计较优，磁路损失小，但长径比较小，偏向于短而高，内、外定子在圆周上辐射分布的装配难度也较大。且其中的电机结构，其加工及装配难度较小，但其磁路损失相对较大。发明内容0007 (一)要解决的技术问题0008 本发明要解决的技术问题，其一是如何提高线圈材料的利用率；其二是如何使压缩机适合低矮空间的应用。0009 (二)技术方案说 明 书CN 102889192 A2/4页40010 为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用动磁式直线振荡电。
12、机驱动的线性压缩机，包括动磁式直线振荡电机、气缸、活塞、吸排气装置及谐振部件；其中，0011 所述动磁式直线振荡电机包括定子部件、动子部件、第一固定连接件、第二固定连接件、第三固定连接件；所述活塞设置在动子部件上；所述吸排气装置设置在气缸的端部；所述谐振部件安装于动子部件与第三固定连接件之间；0012 所述定子部件包括中柱绕有励磁线圈的、位于中间的第一磁导体，以及两个位于第一磁导体两侧的第二磁导体；所述第一磁导体与两侧的第二磁导体之间形成对称的两个气隙；0013 所述动子部件包括两组分别对称安装于所述两个气隙中的片式永磁体。0014 优选地，所述动子部件还包括连接部件，所述片式永磁体安装在所述。
13、连接部件上。0015 优选地，所述第一固定连接件为设有装配孔的板状连接件；所述第二固定连接件为设有装配孔和条缝的板状连接件；所述第三固定连接件为设有装配孔的连接件；第一固定连接件和第二固定连接件装配在第一磁导体和第二磁导体的两侧，通过第一装配孔组固定连接；第三固定连接件与第二固定连接件通过第二装配孔组固定装配；两组片式永磁体分别通过第二固定连接件上的条缝插入所述定子部件的两个气隙中。0016 优选地，所述活塞安装于气缸内，且二者相配合，以实现片式永磁体在气隙中的定位，以及所述动子部件的轴向定位。0017 优选地，所述谐振部件安装于第三固定连接件与连接部件，以及第二固定连接件与连接部件之间。00。
14、18 优选地，所述气缸设置在所述第三固定连接件上，安装方向与活塞相同。0019 优选地，两组所述片式永磁体相互平行，且平行的两组片式永磁体分别装配在连接部件一侧的两端，连接部件的另一侧与所述活塞相连，且所述活塞插入所述气缸中。0020 优选地，所述吸排气装置设置在气缸的端部，包括排气腔、吸气腔、排气阀和吸气阀，排气腔和吸气腔为两个相互独立的腔体，所述吸气阀与排气阀同向设置在气缸的端部或与排气阀相对设置的活塞的端部。0021 优选地，所述气缸设置在第二固定连接件上，安装方向与活塞的相反。0022 优选地，两组所述片式永磁体相互平行，且平行的两组片式永磁体装配在所述连接部件一侧，所述连接部件装配有。
15、片式永磁体的一侧与所述活塞相连，且活塞插入所述气缸中，所述吸排气装置设置在气缸与第二固定连接件之间，包括排气腔、吸气腔、排气阀和吸气阀，排气腔和吸气腔为两个相互独立的腔体，所述吸气阀与排气阀同向设置在气缸的端部或与排气阀相对设置的活塞的端部。0023 (三)有益效果0024 本发明电机的磁路结构对称分布(两个片式永磁体与第一磁导体及第二磁导体形成对称式磁路)，这种对称的磁路结构，可以通过加大线圈的长宽比的设计来减小线圈端部的磁路损失，最大程度的利用线圈周边产生磁场，提高线圈材料的利用率。气缸、活塞等压缩部件设置在电机的外侧，使得压缩机呈细长形的卧式结构，适合于一些低矮空间的应用。附图说明说 明。
16、 书CN 102889192 A3/4页50025 图1是本发明实施例一的俯视图；0026 图2是本发明实施例一的轴侧示意图；0027 图3是本发明实施例二的俯视图；0028 图4是本发明实施例二的轴侧示意图。0029 其中，第一磁导体1；励磁线圈2；第二磁导体3；气隙4；第一固定连接件5；第二固定连接件6；片式永磁体7；连接部件8；谐振部件9；第三固定连接件10；活塞11；气缸12；吸排气装置13；第一装配孔组14；第二装配孔组15；条缝16。具体实施方式0030 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。0031 实施。
17、例一0032 如图1、2所示，本实施例包括动磁式直线振荡电机、气缸12、活塞11、吸排气装置13及谐振部件9。0033 所述动磁式直线振荡电机包括定子部件、动子部件、第一固定连接件5、第二固定连接件6、第三固定连接件10；所述气缸12设置在第三固定连接件10上，安装方向与活塞11相同；所述活塞11设置在动子部件上；所述吸排气装置13设置在气缸12的端部；所述谐振部件9安装于动子部件与第三固定连接件10之间。0034 定子部件包括中柱绕有励磁线圈2的、位于中间的第一磁导体1，以及两个置于第一磁导体1两侧的第二磁导体3(近似为梯形)。两个第一磁导体1的纵截面形如两个“山”形，面对面上下对称放置，第。
18、一磁导体1与两侧的第二磁导体3之间形成对称的两个长条形气隙4。所述的第一磁导体1和第二磁导体3为硅钢片叠摞而成的磁导体，或为铁氧体粉、非晶纳米晶合金或铍莫合金等导磁材料加工而成的磁导体。0035 动子部件包括两个对称安装于两侧长条形气隙4中的片式永磁体7和用于装配永磁片的连接部件8。两组梯形的片式导磁材料沿高度方向叠摞，对称放置在第一磁导体1的两侧，形成第二磁导体3。两组平行的片式永磁体7装配在连接部件8一侧的两端，连接部件8另一侧与外表面光滑的活塞11相连。0036 固定连接件包括：一个设有装配孔的板状第一固定连接件5，一个设有装配孔和一对平行条缝的板状第二固定连接件6，一个设有装配孔的第三。
19、固定连接件10。第一固定连接件5和第二固定连接件6装配在第一磁导体1和第二磁导体3的两侧，通过第一装配孔组14固定连接。第二固定连接件6上设有一对与气隙4高度、宽度及位置都一致的平行的条缝16。两端的片式永磁体7分别通过第二固定连接件6上的条缝16插入定子部件的气隙中，同时活塞11插入第三固定连接件10上的气缸12中，第三固定连接件10与第二固定连接件6通过第二装配孔组15固定装配。通过活塞11与气缸12之间高光滑度的精度配合实现片式永磁体7在气隙中的定位。0037 设置在动子部件上的活塞11配合安装于气缸12内，实现动子部件的轴向定位。气缸12设置在第三固定连接件10上。0038 谐振部件9。
20、安装于第三固定连接件10与连接部件8之间，以及第二固定连接件6与连接部件8之间。谐振部件9由一个或多个圆柱弹簧或板弹簧组成。说 明 书CN 102889192 A4/4页60039 吸排气装置13设置在气缸12的端部，包括排气腔、吸气腔、排气阀和吸气阀等部件，排气腔和吸气腔为两个相互独立的腔体，所述吸气阀与排气阀同向设置在气缸12的端部或与排气阀相对设置的活塞11的端部。0040 上述线性压缩机的工作原理如下：0041 两个片式永磁体7在与气隙4长度方向垂直的方向对称充磁，与第一磁导体1及第二磁导体3形成对称式磁路，第一磁导体1的中柱上绕着的励磁线圈2接通交流电从而在长条形气隙4中产生正反方向。
21、交替的磁场，动子部件在交变磁场的作用下与谐振部件9一起沿气隙4的长度方向做往复振荡运动。与动子部件连接的活塞11在气缸12中作往复运动：活塞11向一侧运动，当气缸12内压力小于吸气压力时，吸气阀打开并吸入气体，活塞11反向运动，气体受到压缩，当气缸12内压力大于排气压力时，排气阀打开并排出气体，如此往复。这种对称的磁路结构，可以通过加大励磁线圈的长宽比设计来减小励磁线圈端部的磁路损失，最大程度地利用励磁线圈周边产生磁场，提高材料的利用率。0042 实施例二0043 如图2所示，本实施例的动磁式直线振荡电机结构和实施例一的动磁式直线振荡电机结构相同，所不同的是：连接部件8的装配有两组平行的片式永。
22、磁体7的一侧与外表面光滑的活塞11相连。气缸12设置在第二固定连接件6上，安装方向与活塞11相反。活塞11插入第二固定连接件6上的气缸12中。吸排气装置13设置在气缸12与第二固定连接件6之间。0044 实施例二与实施例一的工作原理相同。0045 以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。说 明 书CN 102889192 A1/4页7图1说 明 书 附 图CN 102889192 A2/4页8图2说 明 书 附 图CN 102889192 A3/4页9图3说 明 书 附 图CN 102889192 A4/4页10图4说 明 书 附 图CN 102889192 A10。