[發(fā)明專(zhuān)利]多磁路單元片式永磁直線振蕩電動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910076878.2
• 申請(qǐng)日: 2009-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101789661A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立欽;鄒慧明;田長(zhǎng)青
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02K21/00
• 分類(lèi)號(hào): H02K21/00;H02K41/02;H02K1/27
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王鳳華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是直線電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

直線振蕩電機(jī)是指做高頻往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。作為直線電機(jī)的一種，它同 樣具有直線電機(jī)所具有的種種優(yōu)點(diǎn)，比如電能直接產(chǎn)生電磁推力，直接推動(dòng)荷載 做直線運(yùn)動(dòng)，不需要傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)將轉(zhuǎn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換裝置，提高了傳 遞效率，減少了機(jī)械磨損等。直線振蕩電機(jī)由于其動(dòng)子做往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)所以常常 作為小型往復(fù)式壓縮機(jī)、縫紉機(jī)、電錘機(jī)等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

直線振蕩電機(jī)主要有兩種分類(lèi)：直線感應(yīng)振蕩電機(jī)和直線同步振蕩電機(jī)，而 直線同步振蕩電機(jī)相對(duì)于直線感應(yīng)振蕩電機(jī)損耗較小，效率較高，有很好的應(yīng)用 發(fā)展前景。直線同步振蕩電機(jī)根據(jù)動(dòng)子形式不同分為動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式和動(dòng)磁式三 種。動(dòng)鐵式直線電機(jī)動(dòng)子用鐵心材料做成，磁場(chǎng)則由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生，電機(jī)能產(chǎn)生 較大的驅(qū)動(dòng)力和壓縮比，但在動(dòng)子上存在很大的徑向力，此類(lèi)作為直線振蕩電機(jī) 發(fā)展初期為規(guī)避永磁材料的高成本而采取的過(guò)渡方案，基本已被淘汰。動(dòng)圈式直 線振蕩電機(jī)即動(dòng)子由線圈構(gòu)成，勵(lì)磁由另一個(gè)線圈提供，或者由固定的永磁體部 件提供，此類(lèi)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于行程控制較易，動(dòng)子上不存在徑向力和扭矩，沒(méi)有空 載時(shí)的軸向力存在，不存在磁滯損耗，但驅(qū)動(dòng)力相對(duì)較小，引線問(wèn)題不易解決， 直接影響到電機(jī)的使用壽命，且由于線圈通電帶來(lái)的能耗，相對(duì)而言效率較低。 動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)的動(dòng)子由永磁材料構(gòu)成，勵(lì)磁仍由線圈完成，此類(lèi)電機(jī)與動(dòng) 圈式相比，可以提高2～3倍材料利用率，使電機(jī)更加緊湊，動(dòng)子質(zhì)量減小，有利 于相應(yīng)諧振彈簧的設(shè)計(jì)，推力更大，效率更高，正在得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

對(duì)于動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)，20世紀(jì)90年代后期美國(guó)的Redlich等人研制了 Redlich型結(jié)構(gòu)的動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)用于壓縮機(jī)上，這是一種在勵(lì)磁線圈的圓 周上安裝導(dǎo)磁材料，形成與勵(lì)磁線圈同心的圓筒形氣隙的磁路結(jié)構(gòu)，徑向充磁的 圓筒形永磁體在氣隙中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)性能實(shí)驗(yàn)分析，這種形式的直線電機(jī)性 能可靠，效率較高，為保證圓筒形氣隙內(nèi)磁場(chǎng)的均勻，電機(jī)各零部件的加工和裝 配精度要求較高，2003年韓國(guó)LG電子將其應(yīng)用到冰箱上，實(shí)現(xiàn)了其商業(yè)化，并 在此基礎(chǔ)上通過(guò)改變電機(jī)的定子形狀及勵(lì)磁線圈的幾何參數(shù)，使氣隙磁場(chǎng)分布達(dá) 到更優(yōu)，并申請(qǐng)了相關(guān)專(zhuān)利。浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所2005年研制了一臺(tái)方形 動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)作為冰箱用壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2007年英國(guó)設(shè)菲爾德大學(xué) 研制了一種具有類(lèi)似Halbach結(jié)構(gòu)的動(dòng)永磁體的新型單相短行程圓筒式振蕩電機(jī) 并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，證實(shí)這種結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)氣隙內(nèi)的磁通量密度，提高電機(jī)的功率密 度。

隨著新型永磁材料的發(fā)展，動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)的優(yōu)勢(shì)也愈加明顯，縱觀直 線電機(jī)發(fā)展，動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)的研究及發(fā)展歷史較短，現(xiàn)有的研究成果較少， 因此通過(guò)更深入的研究，研制出效率更高，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更便于調(diào)節(jié)的新型電機(jī) 結(jié)構(gòu)是確保動(dòng)磁式直線振蕩電機(jī)得到更廣闊的應(yīng)用的一個(gè)重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種新型多磁路單元片式永磁直線振蕩電動(dòng)機(jī)，主要由定子 部件和動(dòng)子部件組成。定子包括一個(gè)外表面為多邊形的管形腔體和多個(gè)磁路單 元，每個(gè)磁路單元由磁導(dǎo)體、氣隙及線圈組成，安裝在腔體外側(cè)呈多角形；動(dòng)子 由多個(gè)片式永磁體安裝在連接件上構(gòu)成。該發(fā)明提出的永磁直線振蕩電動(dòng)機(jī)具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，利于進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的多磁路單元片式永磁直線振蕩電動(dòng)機(jī)，由定子部件和與負(fù)載相 連的動(dòng)子部件組成；其特征在于，所述定子部件包括：

一管形腔體；所述管形腔體外表面為正多面體；所述管形腔體外表面中間段 的正多面體尺寸小于管形腔體外表面兩端段的正多面體尺寸；

分別置于所述管形腔體每一外表面上的磁路單元；

所述磁路單元包括：

一個(gè)中間磁導(dǎo)體；所述中間磁導(dǎo)體為由多片呈形狀的片狀導(dǎo)磁材料疊 摞而成的縱截面呈形的磁導(dǎo)體；所述中間磁導(dǎo)體的中柱上纏繞勵(lì)磁線圈；

二個(gè)分別置于所述中間磁導(dǎo)體兩側(cè)的長(zhǎng)方體形磁導(dǎo)體；

所述中間磁導(dǎo)體與位于其兩側(cè)的磁導(dǎo)體之間留有長(zhǎng)條形氣隙；

兩個(gè)片狀第一連接件分別固定在所述管形腔體的兩端；

所述片狀第一連接件上設(shè)有裝配孔和多對(duì)平行放置的呈散射狀排布的長(zhǎng)方 形孔；

所述動(dòng)子部件包括：