CN103516172A - 永磁直线电机及具有其的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁直线电机及具有其的压缩机。根据本发明的永磁直线电机，包括外定子，其包括外定子支架和设置在外定子支架上的外定子铁芯；动子，其包括动子支架和沿动子支架的周向设置在动子支架上的N个Halbach永磁体，其中，相邻的Halbach永磁体的充磁方向依次以δ角度变化并具有光滑弧形磁路的Halbach永磁体。根据本发明的压缩机，包括前述的永磁直线电机。本发明采用Halbach阵列对永磁体的充磁方向进行了优化，减少了端部漏磁，从而增强了单边磁场。另外，本发明可省去电机内定子，节约了永磁直线电机的成本，减轻了永磁直线电机的重量，并且降低了电机铁损，提高电机效率。

Description

永磁直线电机及具有其的压缩机

技术领域

本发明涉及电动机领域，更具体地，涉及一种永磁直线电机及具有其的压缩机。

背景技术

直线压缩机主要是伴随着直线电机驱动技术的发展而逐步发展起来的，直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置，是一种能够提供大功率、高推力的主要驱动元件。直线电机一般由定子和动子组成，动子在定子的驱动下做直线运动。

由于直线电机能直接产生连续单向或往复短行程的直线机械运动，改变了以往以链条、钢丝绳、传送带、齿条丝杠、涡轮蜗杆和曲柄连杆机构等传统的中间机械传动变换环节，克服了传统机械转换机构的传动链长、体积大、效率低、响应慢、精度低等缺陷，从而为往复式活塞制冷压缩机提供了一种新的驱动方式，也直接推动了其新原理与新结构的创新与发展。

现有的直线压缩机电机大多采用动磁式直线电机。如图1和图2所示，现有的动磁式直线电机磁钢包括外定子10、动子20和内定子30，其中外定子10包括外定子支架11和外定子铁芯12，动子包括动子支架21和磁钢22。图2中的C所示的为磁钢22与外定子10和内定子30之间形成的磁路。现有的动磁式直线电机采用平行充磁的方式，需要内定子配合，才可与外定子行程封闭磁路，而且端部漏磁比较严重。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、能够减少漏磁的永磁直线电机及具有其的压缩机。

根据本发明的一个方面，提供了一种永磁直线电机，包括外定子，其包括外定子支架和设置在外定子支架上的外定子铁芯；动子，其包括动子支架和沿动子支架的周向设置在动子支架上的N个Halbach永磁体，其中，相邻的Halbach永磁体的充磁方向以δ角度变化并形成光滑弧形磁路的永磁体。

进一步地，相邻的Halbach永磁体的充磁方向依次以δ角度递增。

进一步地，相邻的Halbach永磁体的充磁方向依次以δ角度递减。

进一步地，0°＜δ≤45°。

进一步地，Halbach永磁体为整体式磁体。

进一步地，Halbach永磁体包括磁场方向以δ角度依次变化的多个永磁体单元。

进一步地，Halbach永磁体的截面为方形。

进一步地，Halbach永磁体的截面为菱形。

进一步地，Halbach永磁体的截面为多边形。

根据本发明的一个方面，还提供了一种压缩机，包括前述的永磁直线电机。

采用本发明的永磁直线电机及具有其的压缩机，采用Halbach阵列对永磁体的充磁方向进行了优化，在外定子轴向运动方向依次减少形成平滑的弧形磁路，减少了端部漏磁，从而增强了单边磁场。另外，本发明可省去电机内定子，节约了永磁直线电机的成本，减轻了永磁直线电机的重量，并且降低了电机铁损，提高电机效率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的直线电机的立体结构示意图；

图2是现有的直线电机的剖视结构示意图；

图3是根据本发明的永磁直线电机的立体结构示意图；

图4是根据本发明的永磁直线电机的第一剖视结构示意图；

图5是根据本发明的永磁直线电机的第二剖视结构示意图；

图6是根据本发明的永磁直线电机的永磁体的磁路示意图；

图7是根据本发明的永磁直线电机的永磁体的第一结构示意图；

图8是根据本发明的永磁直线电机的永磁体的第二结构示意图；

图9是根据本发明的永磁直线电机的永磁体的第三结构示意图；以及

图10是根据本发明的永磁直线电机的永磁体的第四结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图3根据本发明的永磁直线电机，包括外定子10，其包括外定子支架11和设置在外定子支架11上的外定子铁芯12；动子20，其包括动子支架21和沿动子支架21的周向设置在动子支架21上的N个Halbach永磁体22，其中，相邻的Halbach永磁体22的充磁方向依次递增δ角度并形成光滑的弧形磁路。

如图4所示，本发明的采用Halbach阵列弧形充磁的永磁直线电机，为动磁式直线电机，电机动子上放置的Halbach永磁体充磁方式为：在外定子10轴向运动方向依次减少形成平滑的弧形磁路。

采用上述充磁方法形成的永磁体磁场可以与电机外定子10一起形成封闭的磁路C，减少了端部漏磁，从而增强了单边磁场。(形成封闭磁路原因可根据最小磁阻原理解析——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合。)由于单边采用此种结构减少了端部漏磁，磁场自然增强。

由于Halbach永磁体22和外定子10自行构成封闭磁路，不需内定子来形成闭合磁路，故可省去电机内定子，节约了永磁直线电机的成本，减轻了永磁直线电机的重量。另外，由于内定子是铁损的来源的一部分，故省去电机内定子可降低铁损，提高电机效率。

前述实施例中，使用充磁设备对Halbach永磁体进行弧形充磁，从而形成如图5所示的平滑的弧形磁路。Halbach永磁体22的充磁方向为沿动子20的运动方向从左向右，或者Halbach永磁体22的充磁方向为沿动子20的运动方向从右向左。

优选地，相邻的Halbach永磁体22的充磁方向依次以δ角度递增或者以δ角度递减。其中，0°＜δ≤45°

如图5所示，根据本发明的另一个实施例，Halbach永磁体22包括磁场方向以δ角度依次变化的多个永磁体单元221。构成Halbach永磁体22的多个永磁体单元221相互拼接，可以简化充磁。

在其他实施例中，Halbach永磁体22为整体式磁体，以简化加工和装配过程。

如图6至图9所示，本发明中的Halbach永磁体22可以设计成多种形状，并在动子支架21上相应的设计多种相应的磁钢槽。其中，Halbach永磁体22通过胶粘或塑封方式固定在与之匹配的动子支架21上的磁钢槽内。

例如Halbach永磁体22为如图6所示的弧形永磁体。或者Halbach永磁体22为如图7所示的截面为方形的永磁体。或者如图8所示，Halbach永磁体22为截面为菱形的永磁体。或者如图9所示，Halbach永磁体22为截面为多边形的永磁体。

本发明还提供了一种压缩机，包括前述的永磁直线电机。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的永磁直线电机及具有其的压缩机，采用Halbach阵列对永磁体的充磁方向进行了优化，在外定子轴向运动方向依次减少形成平滑的弧形磁路，减少了端部漏磁，从而增强了单边磁场。另外，本发明可省去电机内定子，节约了永磁直线电机的成本，减轻了永磁直线电机的重量，并且降低了电机铁损，提高电机效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括：

外定子(10)，其包括外定子支架(11)和设置在所述外定子支架(11)上的外定子铁芯(12)；

动子(20)，其包括动子支架(21)和沿所述动子支架(21)的周向设置在所述动子支架(21)上的N个Halbach永磁体(22)，

其中，相邻的所述Halbach永磁体(22)的充磁方向依次以δ角度变化并形成具有光滑弧形磁路的所述Halbach永磁体(22)。

2.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，相邻的所述Halbach永磁体(22)的充磁方向依次以δ角度递增。

3.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，相邻的所述Halbach永磁体(22)的充磁方向依次以δ角度递减。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁直线电机，其特征在于，0°＜δ≤45°。

5.根据权利要求4所述的永磁直线电机，其特征在于，所述Halbach永磁体(22)为整体式磁体。

6.根据权利要求4所述的永磁直线电机，其特征在于，所述Halbach永磁体(22)包括磁场方向以δ角度依次变化的多个永磁体单元(221)。

7.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述Halbach永磁体(22)的截面为方形。

8.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述Halbach永磁体(22)的截面为菱形。

9.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述Halbach永磁体(22)的截面为多边形。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的永磁直线电机。

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