[發明專利]微型動磁激振器

無效

• 申請號: 200910273184.8
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101741208A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 張春萍;丁國忠;張曉青;胡興華;郭方中
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及一種動磁激振器，它以較高頻率、較小質量和體積運行， 適用于微型動力機械(包括微型制冷及低溫機械)，小型及微型起搏器及往 復泵以及聲學、低溫生物和醫學等領域中需要產生激勵力的裝置。

背景技術

能源緊缺和環保的嚴峻性迫切要求傳統的熱能動力工藝向無污染和可 再生能源利用的方向發展，其中，可利用低品位熱源、無或少運動部件的 斯特林和熱聲技術是最有潛力的發展方向之一。在太陽能發電中，硅電池 只能利用其光合作用合成的能量，而斯特林和熱聲技術則可以利用太陽能 中的全部熱量，這對提高太陽能的利用效率具有極其重要的意義；此外， 常見的工業廢熱利用方法造價昂貴，利用效率低，而采用斯特林和熱聲技 術則能有效地利用廢熱中蘊含的極高能量，并降低造價。而隨著高溫超導 材料和高集成電路信息技術的發展，各種電器電子設備的功率密度和單位 面積的熱流密度急劇增加，迫切需要尺寸小，冷卻能力強，可靠性高，且 能對電子設備中需要降溫的部件進行單獨或集中冷卻的微型制冷機。而微 型斯特林和熱聲制冷機具有較高的頻率，這對可再生能源的利用十分關鍵。 此外，隨著低溫技術的迅速發展，制冷機在微型化、輕量化、集成化方面 的需求日益增加。目前常用的低溫制冷機如斯特林制冷機、脈管制冷機等 在微型化的過程中均面臨著一個重要的問題，即其外激勵源的微型化。而 目前常用的各種傳統形式的壓縮機等驅動裝置的體積較大，已經難以滿足 微型機械輕量化的需求。為了解決在減小整機重量、體積的過程中使驅動 裝置的性能保持不變甚至提高，有必要研究開發一種新型高效的激振器取 代目前常用的往復式活塞壓縮機。

自20世紀70年代末英國牛津大學成功研制牛津型斯特林制冷機以來， 采用線性直線電機為外激勵源，結構簡化，工作壽命長、可靠性高的現代 斯特林制冷技術得到了重點的發展和廣泛的關注。對于采用回熱器作為能 量轉換和儲存部件的斯特林和熱聲制冷機來說，其關鍵是回熱器使直線壓 縮機中活塞與氣缸只能用無油潤滑，這要求二者之間有良好的同軸度，而 這需要依靠精確的設計和加工工藝來保證，不僅增加了整機的造價，也使 得其微型化的難度加大。因此，簡化整機的設計和加工工藝，使其同軸度 在裝配中可調整將有效地加快斯特林和熱聲制冷機微型化的進程。

近年來，直線壓縮機作為壓力波發生器以其結構緊湊、效率高、壽命 長的特點正逐漸取代傳統的往復式壓縮機。根據激振器中可動體的不同類 型可以把直線壓縮機分為動鐵式、動圈式和動磁式三種。動鐵式由于動子 的質量較大，目前已經很少被采用。動圈式整機尺寸大，且質量較大，由 于其動子線圈的往復運動，導致線圈中的引線易折斷，因此只適用于對激 振器尺寸要求不高的低頻制冷機。動磁式激振器的磁體與活塞直接相連， 線圈成為定子的一部分，簡化了整機的設計和裝配，減小了整機的體積和 質量，可實現高頻振蕩且可靠性較高，因此被越來越多的應用于低溫制冷 機中。

經文獻檢索發現，公開號為CN201110257，名稱為動磁激振器的專利申 請，屬于一種動磁式壓縮機，其結構形式為在圓筒形外殼內裝有柱狀支吊 彈簧、軛鐵及其內部的線圈，氣缸嵌入氣缸法蘭，氣缸法蘭和外殼對中配 合，氣缸內的活塞與活塞桿固定連接，穿過軛鐵及其內部的線圈支承在柱 狀支吊彈簧中心。其特征是采用了兩個軸向和一個徑向充磁的永磁體作為 永磁環，活塞及永磁環的間隙配合定位依靠柱狀支吊彈簧以及氣缸法蘭。 該發明通過布置新型永磁環形式來提高磁場強度，利用柱狀支吊彈簧做懸 掛結構，但支吊彈簧的徑向剛度不夠，無法滿足高同軸度要求，使得活塞 在運行中易偏離其中心位置，發生偏轉而撞缸；此外，其整機同軸度不可 調節，需要精確設計各部件尺寸，并保證合理的裝配順序和工藝，增加了 加工和裝配難度。