CN102025240A

CN102025240A - 斯特林制冷机用直线电机结构

Info

Publication number: CN102025240A
Application number: CN 201110000129
Authority: CN
Inventors: 郑文鹏; 施进浩; 鲁华; 包广清
Original assignee: CETC 21 Research Institute
Current assignee: CETC 21 Research Institute
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明公开了一种斯特林制冷机用直线电机结构，包括外定子铁芯、线圈、线圈骨架、磁钢、内定子铁芯及机壳，外定子铁芯是由极靴向线圈内侧延伸的极靴铁芯结构和围在其外圈的磁轭构成。本发明的优点是通过线圈骨架的密封作用，将整个线圈隔离于制冷机的工作腔体之外，避免了线圈非金属材料放气性对制冷工质的污染，延长制冷机的使用寿命；定子铁芯的两个极靴在安装时沿轴向向线圈内侧延展，提高了空间利用率；便于安装。

Description

斯特林制冷机用直线电机结构

技术领域

本发明涉及一种斯特林制冷机用直线电机结构，特别涉及一种动磁式、外定子铁芯采用拼装结构的斯特林制冷机用直线电机结构。

背景技术

随着在军事及深空探测方面红外探测技术的发展，具有体积小、重量轻、寿命长等特点的直线斯特林制冷机得到了越来越多的应用。而直线电机是该类制冷机的关键驱动部件，和制冷机一体化设计，其结构和性能对制冷机具有至关重要作用。

目前先进的斯特林制冷机用直线电机为动磁式、有极靴结构，其典型结构示意图如图1所示。该结构直线电机主要由外定子铁芯1、线圈2、磁钢3和内定子铁芯4等组成。其中，外定子铁芯1为有极靴结构，两个极靴向线圈的外侧延伸；磁钢3径向充磁，通过磁钢骨架5和活塞7刚性连接组成动子，该动子通过连接杆8和板弹簧9连接后，可以沿轴向往复运动。该种结构直线电动机有以下几个不足之处：所有零部件均被机壳6密封在制冷机工作腔体之内，线圈等非金属材料的放气性容易污染制冷机工作介质，从而影响制冷机寿命；直线电机的引出线需要采用特殊密封工艺，容易造成漏气，影响制冷机可靠性；直线电机外定子铁芯的两个极靴沿轴向向外侧延伸，极靴延伸部分的外侧空间不能被有效利用；由于受外定子铁芯形状的影响，电机的线圈、外定子铁芯装配工艺复杂，安装难度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种提高直线电机的空间利用率，避免线圈的放气性对制冷工质污染，且安装简便的斯特林制冷机用直线电机结构。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种斯特林制冷机用直线电机结构，包括外定子铁芯、线圈、线圈骨架、磁钢、内定子铁芯及机壳，所述外定子铁芯是由极靴向线圈内侧延伸的极靴铁芯结构和围在其外圈的磁轭构成。

所述极靴铁芯结构，由沿圆周方向分割成多瓣相邻的左极靴、右极靴排列构成；围在其外圆的磁轭也是由沿圆周方向分割成多瓣排列构成。

所述磁轭由软磁棒材制成；极靴铁芯结构由软磁棒材制成或冲片叠加制成。

所述线圈骨架由高强度非导磁性金属材料制成。

本发明的优越功效在于：

1）通过线圈骨架的密封作用，将整个线圈隔离于制冷机的工作腔体之外，避免了线圈非金属材料放气性对制冷工质的污染以及引出线的密封，从而可以延长制冷机的使用寿命；

2）定子铁芯的两个极靴在安装时沿轴向向线圈内侧延展，提高了空间利用率，在定子尺寸一定的情况下，可以增加线圈的有效面积，从而可以增加电机线圈的有效匝数或线径，提高电机的比推力或效率，对于体积、重量受限的应用场合意义重大；

3）外定子铁芯采用拼装结构，便于线圈绕线及磁轭的安装。

附图说明

图1是现有的动磁式、有极靴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是本发明的线圈骨架结构示意图；

图4是本发明的外定子铁芯极靴结构示意图；

图5是本发明的外定子铁芯磁轭结构示意图；

图中标号说明

1—外定子铁芯； 101—外定子铁芯磁轭；

102—外定子铁芯左极靴； 103—外定子铁芯右极靴；

2—线圈； 3—磁钢；

4—内定子铁芯； 5—磁钢骨架；

6—壳体； 7—活塞；

8—连接杆； 9—板弹簧；

10—线圈骨架。

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和图3所示，本发明提供了一种斯特林制冷机用直线电机结构，包括外定子铁芯1、线圈2、线圈骨架5、磁钢3、内定子铁芯4及机壳6，所述外定子铁芯1是由左极靴101、右极靴103向线圈2内侧延伸的极靴铁芯结构和围在其外圈的磁轭101构成；磁钢3充磁方向为径向。

如图4和图5所示，所述极靴铁芯结构，由沿圆周方向分割成多瓣相邻的左极靴102、右极靴103排列构成；围在其外圆的磁轭101也是由沿圆周方向分割成多瓣排列构成，降低涡流损耗。

所述磁轭101由软磁棒材制成；极靴铁芯结构由软磁棒材制成或冲片叠加制成，降低涡流损耗。

所述线圈骨架5由高强度非导磁性金属材料制成，不得有裂纹、气孔等缺陷，将线圈和制冷机内部工作介质完全隔离，避免了线圈非金属材料放气性对制冷工质的污染。

外定子铁芯1加工的工艺是：将外定子铁芯左极靴102、右极靴103按图2所示放置在线圈骨架5外侧，两个极靴沿轴向向线圈2内侧伸展，然后在两个相对放置的极靴之间的槽内缠绕线圈2，绕好并固定后再在线圈2和左极靴102、右极靴103的外侧安装磁轭101。

Claims

1.一种斯特林制冷机用直线电机结构，包括外定子铁芯、线圈、线圈骨架、磁钢、内定子铁芯及机壳，其特征在于：所述外定子铁芯是由极靴向线圈内侧延伸的极靴铁芯结构和围在其外圈的磁轭构成。

2.根据权利要求1所述的斯特林制冷机用直线电机结构，其特征在于：所述极靴铁芯结构，由沿圆周方向分割成多瓣相邻的左极靴、右极靴排列构成；围在其外圆的磁轭也是由沿圆周方向分割成多瓣排列构成。

3.根据权利要求1所述的斯特林制冷机用直线电机结构，其特征在于：所述磁轭由软磁棒材制成；极靴铁芯结构由软磁棒材制成或冲片叠加制成。