CN102983704A - 往复式电机及具有该往复式电机的往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种往复式电机及具有该往复式电机的往复式压缩机，通过将定子构造成使得位于动子内侧的内定子和位于动子外侧的外定子一体地形成，或者通过使定子的内、外周面具有相同的曲率，而使定子更容易制造并从而降低制造成本。而且，在内定子与外定子之间不产生间隙，从而避免了漏磁，由此提高了电机的性能。而且，由于省去定子块之间的磁体，能够减少磁体用量，因此当与电机的效率对比时能够降低制造成本。

Description

往复式电机及具有该往复式电机的往复式压缩机

技术领域

本发明涉及往复式电机及具有该往复式电机的往复式压缩机。

背景技术

通常，往复式压缩机用于随着活塞在气缸内线性地往复运动而吸入、压缩并排出制冷剂。往复式压缩机可根据采用的驱动活塞的方法而被分成连接型往复式压缩机或振动型往复式压缩机。

在连接型往复式压缩机中，活塞连接到经由连杆与旋转电机联动的旋转轴，由此造成活塞在气缸内往复运动，从而压缩制冷剂。另一方面，在振动型往复式压缩机中，活塞连接到与往复式电机联动的动子（mover，推动器），当活塞在气缸内往复运动的同时，该动子使活塞振动，从而压缩制冷剂。本发明涉及振动型往复式压缩机，在下文中术语“往复式压缩机”指的是振动型往复式压缩机。

传统的往复式压缩机包括具有外定子和内定子的往复式电机以及在内定子和外定子之间进行往复运动的动子。在内定子与外定子之间设有至少一个气隙以便于动子能够进行往复运动。

近年来，一种在内定子与外定子之间设有气隙的所谓1-气隙型往复式电机（以下称为“往复式电机”）为人们所公6。图1至图4示出传统的1-气隙型往复式电机。

如图所示，传统的往复式电机包括定子1和以相互（插入）的方式插入定子1中的动子5。

定子1包括内定子2和联接到内定子2的外周面的外定子3。

内定子2是通过层叠沿径向排布的多片矩形定子铁芯片而形成为圆筒形状。

外定子3包括由多片定子铁芯以圆弧状层叠而形成的多个定子块3a，定子铁芯采用帽形形状以使线圈插入其中，而多个定子块3a沿周向径向地（以辐射状）设置在内定子2的外周面上。

在定子1的侧面沿往复运动方向形成磁路连接部1a，以将内定子2的外周面和外定子3的内周面互连。在磁路连接部1a的相反侧上形成气隙部1b，以便将动子5插入其中。

动子5包括磁体保持架6和多个磁体7，磁体保持架6呈圆筒形并被设置为可相对于定子1的气隙部1b往复运动，磁体7联接到磁体保持架6的外周面并与线圈4一起形成感生磁性。在附图中，未说明的附图标记3b表示线圈容置槽。

然而，上述传统的往复式电机所存在的问题在于，由于内定子2的定子铁芯必须径向层叠，因此内定子2难以制造并且所需的花费过大。

此外，当内定子2是由定子铁芯以辐射状逐片层叠而形成时，外定子3的定子块3a呈弧形，通过逐片层叠定子铁芯而使弧形的内、外周面具有相同的长度。因此，如图4所示，内定子2的外径曲率和外定子3的内径曲率彼此不同，这样就在位于内定子2的外周面与外定子3的内周面之间的磁路连接部1a中产生间隙（t），由此造成因磁漏引起的电机性能下降。

另外，当构成外定子3的定子块3a的内周面的两端为辐射状设置时，定子块3a的圆周长度延伸以便相互接触。这样会增大磁体7的用量，并因此导致当与电机效率对比时的制造成本提高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种往复式电机以及具有该往复式电机的往复式压缩机，该往复式电机的定子更容易制造，并因此降低制造成本。

本发明的另一个目的是提供一种往复式电机以及往复式压缩机，该往复式电机通过防止定子漏磁来提高电机性能。

本发明的又一目的是提供一种往复式电机和往复式压缩机，该往复式电机能够通过减少磁体的用量，当与电机的效率对比时降低制造成本。

为实现根据本发明的目的的这些和其它优点，如本文体现并宽泛描述的，提供一种往复式电机，其包括：定子；以及动子，相对于定子进行往复运动，其中该定子包括位于该动子内侧的内定子和位于该动子外侧的外定子，该内定子与该外定子一体地形成。

此外，提供一种往复式电机，其包括：定子；以及动子，相对于该定子进行往复运动，其中定子被形成为使其内、外周面具有相同的曲率。

此外，提供一种往复式压缩机，其包括：气缸，具有压缩空间；活塞，插入该气缸的压缩空间中并相对于气缸进行往复运动；往复式电机，具有联接到该气缸或活塞的动子，从而与气缸或活塞一起进行往复运动；以及谐振弹簧，弹性地支撑该往复式电机的动子，该往复式电机包括上述部件。

附图说明

附图被包括在本发明中以提供对本发明进一步的理解，并且被结合于及构成为本说明书的一部分，阐示了多个示意性实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出传统往复式电机的立体分解图；

图2是示出图1的往复式电机的组装状态的俯视图；

图3是从侧面观看到的示出图2的往复式电机的一部分的剖视图；

图4是沿图3的线“I-I”截取的剖视图；

图5是示出根据本发明的往复式压缩机的剖视图；

图6是示出图5的往复式压缩机中的往复式电机的立体分解图；

图7是示出图1的往复式电机的组装状态的俯视图；

图8是从侧面观看到的示出图7的往复式电机的一部分的剖视图；

图9是沿图8的线“II-II”截取的剖视图；

图10是示出图8的往复式电机中的定子的另一实施例的剖视图；以及

图11是示出图5的往复式压缩机中的气体轴承的实施例的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图所示的实施例详细描述根据本发明的往复式电机和往复式压缩机。

如图5所示，在根据该实施例的往复式压缩机中，框架20安装在密封壳体10内，往复式电机30和气缸41固定到框架20，联接到往复式电机30的动子32的活塞42插入到气缸40内以进行往复运动。

气缸41内形成有压缩空间S1，活塞42中形成有吸入路径F，用于打开及封闭吸入路径F的吸入阀43安装在吸入路径F的远端，用于打开及封闭气缸41的压缩空间S1的排放阀44安装在气缸41的前端表面。

在图中，未说明的附图标记11指代壳体的内部空间，附图标记12指代吸入管，而附图标记13指代排放管。

在根据本实施例的上述往复式压缩机中，当向往复式电机30的线圈35供电时，往复式电机30的动子32进行往复运动。然后，联接到动子32的活塞42在气缸41内往复运动的同时吸入并压缩制冷剂气体，并将其排出。

更明确而言，当活塞42向后移动时，密封壳体10中的制冷剂气体通过活塞42的吸入路径F被吸入到压缩空间S1内，而当活塞42向前移动时，吸入路径F被封闭，并且压缩空间S1内的制冷剂气体被压缩。而且，当活塞42进一步向前移动时，排放阀44被打开以排放压缩空间S1中的被压缩的制冷剂气体，并使其移动到外部制冷剂循环。

如图6至图8所示，往复式电机30包括定子31和动子32，定子31具有线圈35和仅在线圈35的一侧形成的气隙，动子32插入定子31的气隙中并具有可沿运动方向线性移动的磁体325。

定子31包括多个定子块311和多个极块（pole block）315，这些极块分别联接到这些定子块311的侧面并与定子块311一起形成气隙部31a。

定子块311和极块315包括多片薄的定子铁芯，当沿轴向投影时，这些定子铁芯被逐片层叠成圆弧形。

当沿轴向投影时，定子块311形成为凹槽形，并且当沿轴向投影时，极块315形成为矩形形状。

定子块（或构成该定子块的每个定子铁芯片）311可包括第一磁路312和第二磁路313，第一磁路312位于动子32内侧以形成内定子，第二磁路313从第一磁路312的轴侧（即气隙部31a的相反端）一体地延伸并且位于动子32外侧以形成外定子。

当第一磁路312形成为矩形形状时，第二磁路313以阶梯方式形成并从第一磁路312延伸。

在第一磁路312和第二磁路313的内壁表面上形成沿轴向（即气隙部的方向）开口的线圈容置槽31b，极块315联接到第二磁路313的轴向横截面，该极块构成线圈容置槽31b以便打开线圈容置槽31b的轴向开口表面。

而且，在定子块311的联接表面和极块315的联接表面上可形成联接凹槽311b和联接突起315b，联接凹槽311b和联接突起315b连接定子块311与极块315以形成磁路连接部（图未示），用以牢固联接定子块311和极块315并维持指定的曲率。定子块311和极块315可按阶梯方式联接，尽管图中并未示出这一点。

除联接凹槽311b和联接突起315b的部分之外，定子块311的联接表面311a和极块315的联接表面315a形成为平面状，由此防止定子块311与极块315之间存在气隙。这样防止定子块311与极块315之间漏磁，由此提高了电机性能。

在定子块311的第二磁路313的远端（即气隙部31a的远端）形成具有渐增的横截面积的第一极部311c，而在极块315的远端形成具有渐增的横截面积的第二极部315c，该第二极部315c对应于定子块311的第一极部311c。

如图7所示，当定子块311沿轴向投影时，其内、外周面的曲率R1、R2、气隙部31a的第一极部311c的曲率R3和第二极部315c的曲率R4可以是相等的。而且，定子块311的内周面的圆弧长度L1、其外周表面的圆弧长度L2、第一极部311c的圆弧长度L3和第二极部315c的圆弧长度L4可相等。

动子32可包括呈圆筒形状的磁体保持架321和多个沿周向附接到磁体保持架321的外周面上的磁体325，用以与线圈35一起形成磁通量。

磁保持架321可由非磁性物质构成，以避免磁漏，然而并不以此为限。磁保持架321的外周面可形成为圆形，使得磁体325与该磁保持架线性接触并附接到其上。而且，在磁体保持架321的外周面上可形成条形形状的磁体安装凹槽（图未示），以便将磁体325插入并沿运动方向支撑这些磁体。

磁体325可形成为六面体形状，并逐个附接到磁体保持架321的外周面。在逐个地附接磁体325的情况下，可将例如由复合材料制成的固定环或带之类的支撑构件（图未示）环绕磁体325的外周围绕和固定。

尽管可将磁体325沿周向连续地附接到磁体保持架321的外周面，但优选的是将磁体按预定间隔附接，即在定子块之间沿周向附接到磁体保持架321的外周面，以使磁体的用量最小化，因为定子包括多个定子块311，而所述多个定子块311沿周向按预定间隔排列。在此情况下，磁体325优选地形成为具有与磁体保持架321的气隙长度（即气隙的周向长度）一致的长度。

优选的是，磁体325可被构造为使其沿运动方向的长度不短于气隙部31a沿运动方向的长度，更确切而言比气隙部31a沿运动方向的长度长。在其初始位置或在其工作期间，磁体325可被设置成使得其至少一端位于气隙部31a内，以便确保进行稳定的往复运动。

此外，尽管可仅将一个磁体325沿运动方向设置，但是在某些情况下可将多个磁体325沿运动方向布置。另外，磁体可沿运动方向设置为使得N极和S极相互对应。

以下将描述根据本实施例的往复式电机中的定子的另一个示例。

亦即，在前述实施例中，线圈容置槽形成为使得定子的线圈被置于动子外，然而在图10所示的实施例中，线圈容置槽31b形成为使得线圈315位于动子32内。在此情况下，除本实施例中因为线圈容置槽31b布置在动子32内并由此减小了线圈的直径，因而定子31允许减少线圈的用量之外，该定子的基本构造及其工作效果同样与前述实施例中的类似。

在根据本实施例的往复式压缩机中，如图5所示，谐振弹簧51、52可沿活塞42的运动方向安装在活塞42的两侧，以便引发活塞42的谐振运动。

尽管谐振弹簧51、52可形成为片弹簧，但是片弹簧的横向位移小而轴向位移大。因此，如果压缩机沿活塞的运动方向竖立安装，因为当活塞竖直向下悬挂时，活塞必须沿上下方向往复运动，因此活塞的冲程可能不能够正确执行。此外，当使用片弹簧时，片弹簧和活塞必须通过由软性材料制成的连接杆或连接杆的中间位置的至少一个连杆（优选为两个连杆）连接，以便维持活塞的向前运动，这样可能增加材料成本和组装的过程数量。

考虑到这一因素，本实施例被设计为通过使用螺旋弹簧（卷簧）作为谐振弹簧而改变压缩机的构造并避免使用连接杆或连杆，以降低材料成本和组装过程数量。

如果第一谐振弹簧51和第二谐振弹簧52是压缩的螺旋弹簧，优选的是将谐振弹簧设置成相互接合，以便抵消谐振弹簧51、52伸展时产生的侧向力和扭矩。在图中，未说明的附图标记53指代弹簧限位器（spring stopper）。

在上述往复式压缩机中，需要减小气缸与活塞之间的摩擦损失以提高压缩机的性能。

为此，可使用将容纳在壳体10内的油供给到气缸42与活塞42之间的油润滑型往复式压缩机，或者使用将气缸41排放的压缩气体的一部分供给到气缸41的内周面与活塞42的内周面之间从而借助气体力在气缸与活塞42之间进行润滑的气体润滑型往复式压缩机。在本实施例中将论述气体润滑型往复式压缩机。

根据这些实施例的气体润滑型（以下称为气体轴承）压缩机可具有多个细通孔，并具有一氧化膜层，该氧化膜层形成在气缸的内周面或活塞的外周面上，并使得更易于调节这些细通孔的分布。

例如，如图11所示，氧化膜层412可形成在气缸本体411的内周面上（或活塞本体的外周面上），从而具有多个细通孔。在此情况下，经由气流路径401引导至细通孔的压缩气体通过细通孔而在气缸41与活塞42之间被均匀地供给，从而形成气体轴承。

氧化膜层412可通过阳极处理或微弧氧化（MAO）而形成。

气缸本体411的前端表面411a伸出预定高度以形成突出部411b，排放盖46插入和联接到突出部411b的外周面。

气流路径401的起始端优选形成在比排放阀45相对于排放阀45的中心的半径Ds更大的距离处，从而位于排放阀45的附接/拆离范围之外，排放阀45选择性地附接到气缸本体411的前端表面411a及从该前端表面拆离。

在气流路径401的前端，即气缸本体411的前端表面411a上可安装环形过滤器47，以便防止杂质进入气流路径401。

尽管可在活塞42的外周面上进一步形成至少一个气体扩散凹槽（图未示），但在活塞42的外周面上不形成气体扩散凹槽的情况下，由于氧化膜层412具有多孔结构，高压压缩气体仍可在气缸41与活塞42之间的支承区域上均匀分布。

在多孔层由氧化膜层构成的情况下，易于在气缸本体的内周面上形成多孔层，由于氧化膜层构成的支承表面的强度提高带来了高的耐磨损性和高的耐摩擦性，因此提高了压缩机的可靠性。

尽管图中未示，可将多孔材料构件联接到活塞的外周面，以在气缸中形成多个气流路径，并在气缸与活塞之间均匀分配和供给通过这些气流路径引导的高压压缩气体；或者可将具有多个气体通孔的气体引导构件联接到活塞的外周面，以在气缸中形成气流路径，并在气缸与活塞之间均匀地分配和供给通过气流路径引导的高压压缩气体，由此使高压压缩气体在气缸与活塞之间均匀地分配。

Claims (12)

1.一种往复式电机，包括：

定子；以及

动子，相对于该定子进行往复运动，

其中该定子包括位于该动子内侧的内定子和位于该动子外侧的外定子，该内定子和该外定子一体地形成。

2.一种往复式电机，包括：

定子；以及

动子，相对于该定子进行往复运动，

其中该定子被形成为使其内周面和外周面具有相同的曲率。

3.如权利要求1或2所述的往复式电机，其中该定子通过径向层叠多个块而形成，所述块由多个定子铁芯层叠形成。

4.如权利要求3所述的往复式电机，其中所述多个块中的每个块包括：

定子块，具有用于容置线圈的线圈容置槽；以及

极块，形成该线圈容置槽的一壁表面，并且联接到该定子块以与该定子块一起形成气隙。

5.如权利要求4所述的往复式电机，其中该线圈呈环形，

该定子块被形成为使其对应于该线圈的一个轴侧的壁表面开口，以及

该极块联接到该定子块的开口的壁表面以形成气隙。

6.如权利要求3所述的往复式电机，其中所述块的内周长度与外周长度相等。

7.如权利要求1或2所述的往复式电机，其中该定子呈环形，并且在该定子的一个轴侧形成有气隙，以供该动子插入其中以便进行往复运动，以及

构成该动子的磁体设置在该气隙中，

该磁体与该气隙具有相同的周向长度。

8.如权利要求7所述的往复式电机，其中该磁体与该气隙具有相同的曲率。

9.如权利要求7所述的往复式电机，其中磁体的数量与所述块的数量相等。

10.如权利要求1所述的往复式电机，其中该定子的内周面和外周面具有相同的曲率。

11.一种往复式压缩机，包括：

气缸，具有压缩空间；

活塞，插入该气缸的该压缩空间中并相对于该气缸进行往复运动；

往复式电机，具有一动子，该动子连接到该气缸或活塞以与该气缸或活塞一起进行往复运动；以及

谐振弹簧，弹性地支撑该往复式电机的该动子，

该往复式电机包括如权利要求1或2所述的部件。

12.如权利要求11所述的往复式压缩机，其中在该气缸与该活塞之间设有气体轴承，用以通过使用从该压缩空间排放的一部分压缩气体来支撑该气缸和该活塞。

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