CN101741211A - 轴向磁路斯特林制冷机用直线电机 - Google Patents

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Abstract

一种轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，包括定子、动子和板弹簧，定子由壳体、左定子铁芯及左定子线圈、右定子铁芯及右定子线圈以及板弹簧构成，动子由内磁钢、外磁钢、动子支架和活塞组成，内磁钢与外磁钢用隔磁环隔开，内磁钢和外磁钢的充磁方向相反，均为轴向充磁。本发明的优点是磁钢充磁方向为轴向，在动子沿轴向往复运动时，若动子发生径向偏移，由于定子和动子磁场的自矫正作用，会产生与动子偏移方向相反的力，保证了动子在电机运行过程中不会沿径向发生大的偏移，而且对因外力产生的偏移具有自动矫正作用，从而可以避免活塞和缸体发生摩擦，延长了制冷机的寿命。

Description

轴向磁路斯特林制冷机用直线电机
技术领域
本发明涉及一种斯特林制冷机用直线电机，特别涉及一种轴向磁路斯特林制冷机用直线电机。
背景技术
随着红外探测技术的发展，斯特林制冷机得到了越来越多的应用，而斯特林制冷机用直线电机是整个制冷系统的关键驱动部件。目前常用的直线电机根据运动部件的不同可分为动圈式和动磁式，其中动圈式直线电机的运动部件是线圈，长期运行会造成引出线的疲劳损伤，从而缩短了制冷机的寿命。动磁式直线电机的运动部件是磁钢，可以避免引线伸缩疲劳造成的寿命缩短问题。目前，长寿命斯特林制冷机用直线电机多采用径向(R向)磁路的动磁式结构。该结构直线电机的不足之处是如果电机在运行过程中动子位置出现径向偏移，会产生较大的单边磁拉力，造成活塞和壳体的摩擦，从而降低制冷机寿命，这就对电机的安装提出了很高的要求。如图1采用径向磁路的动磁式直线电机结构示意图所示，磁钢为径向充磁，其中左磁钢10充磁方向如箭头11所示，右磁钢5充磁方向如箭头8所示，右磁钢5、左磁钢10和活塞7固定在动子支架2上，共同构成电机动子，该动子由板弹簧6支撑。在电机运行过程中，如果存在动子出现径向偏移，则会因磁钢和定子铁芯3之间的吸引而产生单边磁拉力，而这种磁拉力会加剧这种径向偏移，最终导致活塞7和壳体1之间相互摩擦，降低制冷机的寿命。
发明内容
本发明的技术问题是要提供一种提高制冷机寿命的轴向磁路斯特林制冷机用直线电机。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，包括定子、动子和板弹簧，定子由壳体、左定子铁芯及左定子线圈、右定子铁芯及右定子线圈以及板弹簧构成，动子由内磁钢、外磁钢、动子支架和活塞组成，内磁钢与外磁钢用隔磁环隔开，内磁钢和外磁钢的充磁方向相反，均为轴向充磁。
所述板弹簧外侧连接电机定子，内侧连接电机动子。
所述左定子线圈和右定子线圈输入的电流方向相反。
所述内磁钢和外磁钢之间的隔磁环由非磁性材料制成。
当电机工作时，左定子线圈、右定子线圈通以反向电流，产生的磁场和动子磁钢产生的磁场相互作用，推动动子沿轴向运动。通过控制线圈的电流方向，可以改变动子的运动方向。
本发明的优越功效在于：电机采用动磁式结构，磁钢充磁方向为轴向，在动子沿轴向往复运动时，如果动子发生径向偏移，由于定子和动子磁场的自矫正作用，会产生与动子偏移方向相反的力，而且偏移距离越大，产生的反方向作用力越大。这样，保证了动子在电机运行过程中不会沿径向发生大的偏移，而且对因外力产生的偏移具有自动矫正作用，从而可以避免活塞和缸体发生摩擦，延长了制冷机的寿命。
附图说明
图1是现有的径向磁路斯特林制冷机用直线电机结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的动子受力情况示意图；
图4是本发明的动子受力情况另一示意图；
图中标号说明
1-壳体；           2-动子支架；
3-定子铁芯；       4-线圈；
5-右磁钢；         6-板弹簧；
7-活塞；           8-右磁钢充磁方向；
10-左磁钢；        11-左磁钢充磁方向；
21-右定子铁芯；    22-左定子铁芯；
23-右定子线圈；    24-左定子线圈；
25-外磁钢；        26-内磁钢；
27-外磁钢充磁方向；28-内磁钢充磁方向；
29-隔磁环；        41-电流流出方向；
42-电流流入方向；  43-动子受力方向一；
53-动子受力方向二。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图2所示，本发明提供了一种轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，包括定子、动子和板弹簧6，定子由壳体1、左定子铁芯22及左定子线圈24、右定子铁芯21及右定子线圈23以及板弹簧6构成，动子由内磁钢26、外磁钢25、动子支架2和活塞7组成，内磁钢26与外磁钢25用隔磁环29隔开，内磁钢26和外磁钢25的充磁方向相反，均为轴向充磁。
所述板弹簧6外侧连接电机定子，内倒连接电机动子，并可支撑动子作轴向运动。
所述左定子线圈24和右定子线圈23输入的电流方向相反。
所述内磁钢26和外磁钢25之间的隔磁环29由非磁性材料制成。
电机工作时，电机动子沿轴向直线运动，如果动子发生径向偏移，定子磁场和动子磁场相互作用，会产生与偏移方向相反的作用力，而且偏移距离越大，这种反向作用力越大，从而阻碍动子的这种偏移趋势，实现了偏移自矫正效果，避免因偏移造成的活塞和缸体摩擦。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，左定子线圈24通电流流出方向41的正电流，右定子线圈通电流流入方向42的负电流，此时动子受力方向43为向左。
如图4所示，在本发明的另一个实施例中，与前一个实施例的不同之处在于，左定子线圈24通电流流入方向42的负电流，右定子线圈通电流流出方向41的正电流，此时动子受力方向53为向右。

Claims (3)

1.一种轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，包括定子、动子和板弹簧，其特征在于：
定子由壳体、左定子铁芯及左定子线圈、右定子铁芯及右定子线圈以及板弹簧构成，动子由内磁钢、外磁钢、动子支架和活塞组成，内磁钢与外磁钢用隔磁环隔开，内磁钢和外磁钢的充磁方向相反，均为轴向充磁。
2.按权利要求1所述的轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，其特征在于：
所述左定子线圈和右定子线圈输入的电流方向相反。
3.按权利要求1所述的轴向磁路斯特林制冷机用直线电机，其特征在于：
所述内磁钢和外磁钢之间的隔磁环由非磁性材料制成。
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