[發(fā)明專利]動磁式直驅壓縮機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010179573.7
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101858325A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 葉云岳;于明湖;楊賢誠;盧琴芬;姚澤勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江井田機電股份有限公司
• 主分類號: F04B35/04
• 分類號: F04B35/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發(fā)明涉及直驅壓縮機領域，具體涉及一體式動磁直驅壓縮機。

背景技術

直線壓縮機不存在將電機旋轉運動轉變?yōu)榛钊本€往復運動的轉換機構，而是由直線電機直接驅動活塞高速往復運動，其行程及上止點由程序控制，從而降低傳動損耗，提高系統(tǒng)效率及可靠性，并且可使壓縮機結構更加緊湊。因此，直驅壓縮機在壓縮機領域成為研究熱點之一。

現(xiàn)有的直驅壓縮機包括缸體、活塞和缸蓋，在缸體內形成一個壓縮腔體，活塞被設置在壓縮腔體中可往復運動。根據(jù)驅動活塞進行往復運動的驅動裝置的不同，直驅壓縮機分為動圈式、動鐵式以及動磁式三種結構類型。動圈式結構動子質量輕，諧振頻率高，但在高頻往復運動時導線易發(fā)生扯斷等問題，且推力密度低，不適合用于壓縮機領域。動鐵式結構推力密度高，但由于動子質量較高，導致諧振頻率低，較少用于中高頻直驅壓縮機中。動磁式結構則結合前兩者的優(yōu)點，具有動子質量輕，推力大等優(yōu)點。隨著高性能永磁材料的發(fā)展，能在應用較少永磁材料的情況下產生更大推力。因此動磁式結構是高性能直驅壓縮機的主要發(fā)展方向。

現(xiàn)有的動磁式直驅壓縮機大多采用“C”型外定子結構，并由放置有永磁磁鋼的支架連接到活塞上，帶動活塞進行直線往復運動。圖1為現(xiàn)有結構縱向剖面圖。如圖1及圖2所示，已有技術的直驅壓縮機大多由以下結構構成：定子繞組、外定子鐵芯、彈簧、排氣閥、出氣閥彈簧、吸氣閥、內定子鐵芯、永磁體、吸氣管、壓縮腔、吸排氣腔體、出氣管口、活塞、永磁體支架。繞組內嵌在外定子鐵芯中，為餅式繞組。外定子鐵芯由許多小定子鐵芯塊拼裝而成，構成小鐵芯塊的外定子沖片呈“C”型。電機的動子由永磁體和非導磁材料構成的永磁體支架組成，內定子為內緊外松的輻射狀結構(如圖3所示)。

當繞組中通入電流時，使“C”型外定子沖片左右兩側定子齒部產生極性相反的磁極，永磁體磁極與電樞繞組產生的磁極相互作用，產生電磁推力。在電磁力的作用下，動子沿軸向左右運動。動子上的永磁體極性確定后，振動方向由繞組中電流的正負決定。

由于現(xiàn)有直驅壓縮機的磁路走向決定了內定子必然需要采用內緊外松的輻射狀結構。而此種結構疊裝難度大，加工困難，增加了加工成本。且由于組成內定子的硅鋼片為厚度均勻的矩形硅鋼片，內定子外圓周各硅鋼片之間必然存在縫隙，從而使得磁阻變大，導致電機效率下降。另外，電機動子支撐彈簧位于端部，使得壓縮機總體軸向長度變長，體積增大。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種動磁式直驅壓縮機，采用橫向磁路結構，使磁路與電機運動方向呈垂直關系，從而電機的內外定子均可采用普通旋轉電機內外定子結構，沿軸向疊裝，加工方便，能夠提供大推力并且效率高，克服了已有直驅壓縮機的缺點，從而解決現(xiàn)有技術中的問題。

一種動磁式直驅壓縮機，包括壓縮腔體、位于壓縮腔體內的活塞和活塞軸，其中，驅動所述的活塞和活塞軸在壓縮腔體內進行往復運動的電機包括相互配合的動子部件和定子部件。

所述的動子部件，由永磁體支架和鑲嵌在永磁體支架的外圓面上的若干塊N、S極交替排列的永磁磁鋼構成，所述的動子部件的端部與活塞軸連接；

所述的定子部件，包括內、外定子；所述的外定子是由兩個分離的定子沿軸向排列而成，其中，每個定子的定子鐵芯由定子沖片沿軸向疊壓而成，每一片定子沖片上均布有定子齒和齒槽，每個定子的定子繞組嵌于所述的齒槽中，所述的定子繞組采取集中式繞組；所述的內定子的定子鐵芯由圓環(huán)狀定子沖片沿軸向疊壓而成；

所述的動子部件與定子部件同軸，所述的動子部件位于所述的內定子和外定子之間；所述的永磁磁鋼與所述的外定子的定子齒的數(shù)目相同并且位置一一對應；

在所述的活塞軸兩側還設有用于活塞復位的恢復彈簧和用于支撐活塞軸的滑動軸承。

內定子、動子部件和外定子位于壓縮腔體外部，沿筒形壓縮腔體的徑向由內至外依次同軸設置，動子部件延伸出的一端(動子部件的端部)與壓縮腔體內的活塞軸連接。

所述的外定子的齒槽的槽型為半閉口槽，此槽型可減少鐵芯表面損耗及齒內脈振損耗，并使有效氣隙長度較小，從而改善電機功率因數(shù)。

所述的外定子中兩定子的定子繞組反向串聯(lián)。本發(fā)明中，定子繞組采取集中繞組，繞組端接部分縮短，導線用量減少，繞組線圈電阻降低，銅耗減少，電機效率提高，成本降低，制造周期縮短。

所述的永磁體支架為非導磁材料，以減少磁場外泄造成的能量損耗。

所述的永磁磁鋼為瓦片狀結構，徑向充磁，便于裝配，成本低。

所述的滑動軸承為直線滑動軸承，配合活塞軸使用，摩擦阻力小。