CN105515330B - 线性马达及压缩机 - Google Patents

Abstract

一种线性马达及压缩机，该线性马达包含一个壳座、一个可移动地设置于该壳座内的动子，及一个围绕该动子的定子单元。该动子包括一个轴杆，及设置于该轴杆上的数个第一磁极与数个第二磁极。每一个第一磁极具有一个第一重叠部，及一个第一延伸部，每一个第二磁极具有一个位于任两相邻的第一重叠部之间的第二重叠部，及一个第二延伸部。通过前述创新的结构设计，缩短该定子单元与所述第一磁极及所述第二磁极的距离，确实能提升该定子单元产生磁力以驱动该动子移动的顺畅度。

Description

线性马达及压缩机

技术领域

本发明涉及一种马达及压缩机，特别是涉及一种往复式线性马达及压缩机。

背景技术

机械是工业之母，压缩机本身不仅是整体制造业重要的一环，更是整体制造业产制的盘石。其中，压缩机依据压缩方式，可区分为容积式与动力式，容积式具体例如往复式、回旋式、涡卷式或螺旋式，而动力式例如离心式。

值得一提的是，往复式的线性压缩机具有高效率、结构紧凑、体积小等特点，再加上其电磁驱动力方向始终与活塞运动的方向在同一直线上，活塞将不存在径向力或径向力非常小，进而大幅减少了活塞摩擦功耗与磨损，可延长压缩机的使用寿命。

参阅图1、2、日本特愿2003-74140号发明专利揭露了一种往复式的线性电动气压缸9，其包含一个中空的壳座91、一个可左右往复移动地设置于该壳座91内的动子92，以及左右间隔地设置于该壳座91内且围绕该动子92的一个第一定子93与一个第二定子94。该动子92具有一个轴杆921，以及一个设置于该轴杆921上的磁极922。该第一定子93与该第二定子94为电磁铁，而该磁极922为永久磁铁。使用时，首先对该第一定子93通电而使其产生磁性，同时不对该第二定子94通电而使其不带磁性，进而使该第一定子93与该磁极922产生吸引力而带动该动子92如图1地向左移动。接着，停止对该第一定子93通电而使其消磁，并对该第二定子94通电而使其产生磁性，进而使该第二定子94与该磁极922产生吸引力而带动该动子92如图2地向右移动。借此，使该动子92可左右往复移动。

然而前述电动气压缸9的第一定子93与该第二定子94是间隔设置的结构，当该第一定子93与该磁极922相互吸引而使该磁极922而带动该动子92如图1地向左移动时，该磁极922与该第二定子94实际上有一段的间隔距离。由于距离越远磁性作用力越小，因此对该第二定子94通电而使其产生磁性时，该第二定子94需要产生较大的磁力以吸引而带动该动子92如图2地向右移动。由此可知，以往的电动气压缸9的动子92受该第一定子93及该第二定子94之间的吸引不易，进而降低该动子92受吸引而往复移动的顺畅度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动顺畅度佳的马达及压缩机。

本发明线性马达包含一个中空的壳座、一个可沿着一个轴线往复移动地设置于该壳座内的动子，以及一个设置于该壳座内且围绕该动子的定子单元，该定子单元可被通电而产生磁力以驱动该动子移动。该动子包括一个沿该轴线延伸的轴杆、数个彼此间隔地设置于该轴杆上的第一磁极，以及数个彼此间隔地设置于该轴杆上且磁性与所述第一磁极相反的第二磁极，所述第一磁极与所述第二磁极交错地围绕该轴线，每一个第一磁极具有一个第一重叠部，以及一个由该第一重叠部沿该轴线向外延伸的第一延伸部，每一个第二磁极具有一个位于任两相邻的第一重叠部之间的第二重叠部，以及一个由该第二重叠部沿该轴线向外延伸且与所述第一延伸部相反的第二延伸部。

本发明所述线性马达，在一个平行该轴线的轴向上，所述第一重叠部的长度与所述第二重叠部的长度相等，而该定子单元的长度大于所述第一延伸部的长度，该定子单元的长度大于所述第二延伸部的长度，并且该定子单元的长度小于所述第一磁极加上所述第二延伸部长度的总和。

本发明所述线性马达，该定子单元具有一个围绕该轴线且安装于该壳座内的定子座，以及数个设置于该定子座且围绕该动子的定子，该定子座具有一个环部，以及数个由该环部朝该轴线凸出的组装部，所述定子分别设置于该定子座的组装部上。

本发明所述线性马达，该动子的轴杆具有一个安装部，以及两个分别由该安装部的相反两侧沿该轴线向外延伸的杆身部；所述第一磁极与所述第二磁极分别设置于该安装部上。

本发明所述线性马达，该动子的轴杆还具有数个彼此间隔地径向凹设于该安装部上且沿该轴线延伸的凹槽；所述第一磁极与所述第二磁极分别塞装于所述凹槽内。

本发明所述线性马达，所述第一磁极与所述第二磁极磁性相反，并且所述第一磁极与所述第二磁极磁性皆为永久磁铁。

本发明所述线性马达，所述第一磁极与所述第二磁极皆为暂时磁铁。

本发明压缩机包含两个气缸，每一个气缸皆包括一个活塞。该压缩机还包含一个如前所述的线性马达，所述气缸沿该轴线排列地安装于该线性马达的壳座的相反两侧，所述气缸的活塞分别连动地安装于该线性马达的动子的轴杆的相反两端。

本发明的有益效果在于：每一个第二磁极的第二重叠部位于任两相邻的第一重叠部之间的创新结构设计，缩短该定子单元与所述第一磁极及所述第二磁极的距离，由于距离越近磁性作用力越大，使该定子单元可较容易且顺畅地对所述第一磁极及所述第二磁极产生磁性吸引力或磁性排斥力，所以确实能提升该动子受吸引而往复移动的顺畅度。

附图说明

图1是日本特愿2003-74140号发明专利的一个剖视示意图，图中显示该发明专利的一个动子位于一个壳座的一侧的状态；

图2是一个类似图1的示意图，图中显示该动子位于该壳座的另一侧的状态；

图3是本发明压缩机的一个第一实施例的一个剖视示意图，图中显示该压缩机的一个线性马达的一个动子位于一个壳座的一侧的状态；

图4是该第一实施例的一个立体分解图，单独显示该线性马达的结构；

图5是一个类似图3的示意图，图中显示该动子位于该壳座的另一侧的状态；

图6是一个局部立体图，图中显示该动子与一个定子单元的关系；

图7是一个侧视图，同样图中显示该动子与该定子单元的关系；

图8是本发明压缩机的一个第二实施例的一个线性马达的一个立体分解图；

图9是一个立体示意图，主要显示本发明压缩机的一个第三实施例的一个动子的结构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。

参阅图3、4，本发明压缩机的一个第一实施例包含一个线性马达1，以及两个安装于该线性马达1的相反侧的气缸5。

本实施例的线性马达1包含一个中空的壳座2、一个可沿着一个轴线8往复移动地设置于该壳座2内的动子3，以及一个设置于该壳座2内且围绕该动子3的定子单元4

该壳座2包括一个围绕一个轴线8界定出一个通道20的壳体21，以及两个分别沿该轴线8设置于该壳体21的相反两端的盖体22。该通道20具有两个位于相反端的开口200，而所述盖体22分别盖封所述开口200。

该动子3包括一个沿该轴线8长向延伸的轴杆30、数个彼此间隔地设置于该轴杆30上的第一磁极31，以及数个彼此间隔地设置于该轴杆30上的第二磁极32。

该轴杆30具有一个安装部301，以及两个分别由该安装部301的相反两侧沿该轴线8向外延伸的杆身部302。所述杆身部302分别可转动地穿过所述盖体22。

所述第一磁极31与所述第二磁极32磁性相反，并且皆为永久磁铁，或为铁、硅钢片或其他导磁性材料。所述第一磁极31与所述第二磁极32磁性等角度交错地围绕该轴线8而设置于该安装部301上。每一个第一磁极31具有一个第一重叠部311，以及一个由该第一重叠部311沿该轴线8向外延伸的第一延伸部312。每一个第二磁极32具有一个位于任两相邻的第一重叠部311之间的第二重叠部321，以及一个由该第二重叠部321沿该轴线8向外延伸且与所述第一延伸部312相反的第二延伸部322。

该定子单元4可被通电而产生磁力以驱动该动子3移动，并具有一个围绕该轴线8且安装于该壳座2的通道20内的定子座41，以及数个设置于该定子座41且围绕该动子3的定子42。该定子座41的材料可为铁、硅钢片或其他导磁性材料，该定子座41具有一个环部411，以及数个由该环部411朝该轴线8凸出的组装部412。所述定子42为线圈的形式，并分别套设于该定子座41的组装部412上。

在一个平行该轴线8的轴向81上，所述第一重叠部311的长度d1与所述第二重叠部321的长度相等，而该定子单元4的定子42的长度d2大于所述第一延伸部312的长度d3，该定子单元4的定子42的长度d2大于所述第二延伸部322的长度d4，并且该定子单元4的定子42的长度d2小于所述第一磁极31加上所述第二延伸部322的长度总和，也就是长度d2小于长度d1、长度d3、长度d4的总合。

所述气缸5沿该轴线8排列地安装于该线性马达1的壳座2的相反两侧，每一个气缸5皆包括一个界定出一个内部空间50的缸体51、一个可移动地设置于该内部空间50的活塞52，以及设置于该缸体51上的数个进气阀53与数个出气阀54。所述活塞52分别连动地安装于该动子3的轴杆30的杆身部302的相反两端。每一个气缸5中，该活塞52将该内部空间50区分成一个邻近该线性马达1的第一区间501，以及一个远离该线性马达1的第二区间502，而所述进气阀53分别位于该活塞52的两侧而分别连通该第一区间501与该第二区间502，所述出气阀54分别位于该活塞52的两侧而分别连通该第一区间501与该第二区间502。

在以下的说明中，是以所述气缸5安装于该线性马达1的左右两侧为例，对元件之间的方位关系进行描述，然而在实施上也可为上下两侧等，不需限制。

参阅图5，使用时，当施加一个第一电流于所述定子42时会产生一个第一磁场，此时该定子单元4被驱动而磁性吸引所述第一磁极31，同时该定子单元4会磁性排斥所述第二磁极32。当施加一个电流方向相反于该第一电流的第二电流于所述定子42时，会产生一个磁场方向相反于该第一磁场的第二磁场，此时该定子单元4被驱动而磁性吸引所述第二磁极32，同时该定子单元4会磁性排斥所述第一磁极31，进而使得该动子3如图3地向左移动。当再次驱动该定子单元4磁性吸引所述第一磁极31而磁性排斥所述第二磁极32时，该动子3会如图5地向右移动。因此，可借由驱动该定子单元4而驱动该动子3沿该轴线8往复线性移动。

进一步地，由于所述气缸5的活塞52分别连接于该动子3的轴杆30的左右两端，于是所述活塞52可在分别在该缸体51的内部空间50内沿轴线8往复线性移动。由于所述气缸5的作动原理大致相同，以下仅图式中，位于右侧的该气缸5作说明。

当动子3会如图3地向左移动时，该内部空间50的第一区间501会被该活塞52压缩，此时连通该第一区间501的进气阀53呈关闭的状态，而连通该第一区间501的出气阀54则呈开启的状态，以使该第一区间501内的空气可通过该出气阀54而向外释放。在此同时，该内部空间50的第二区间502扩张，此时连通该第二区间502的出气阀54呈关闭的状态，而连通该第二区间502的进气阀53则呈开启的状态，以使外部空气可通过该进气阀53流入该第二区间502内。

当动子3会如图5地向右移动时，变成该第二区间502被该活塞52压缩，此时连通该第二区间502的进气阀53呈关闭的状态，而连通该第二区间502的出气阀54则呈开启的状态而向外释出空气。在此同时，该第一区间501扩张，此时连通该第一区间501的出气阀54呈关闭的状态，而连通该第一区间501的进气阀53则呈开启的状态而供气体流入该第二区间502内。

值得一提的是，该动子3的每一个第二磁极32的第二重叠部321位于任两相邻的第一重叠部311之间的设计，使得所述第一磁极31与所述第二磁极32之间在该轴向81并没有间距，当该定子单元4如图5地磁性吸引所述第一磁极31时，所述第二磁极32的第二重叠部321仍受到该定子单元4的围绕。于是，当该定子单元4转换成磁性吸引所述第二磁极32的瞬间，由于所述第二磁极32的第二重叠部321仍受到该定子单元4的围绕，因此该定子单元4可顺畅地磁性吸引所述第二磁极32以驱使该动子3如图3所示地向左移动，并且变成所述第一磁极31的第一重叠部311受到该定子单元4的围绕。当该定子单元4再次转换成磁性吸引所述第一磁极31的瞬间，该定子单元4可顺畅地磁性吸引所述第一磁极31以驱使该动子3如图5所示地向右移动。

由以上说明可知，每一个第二磁极32的第二重叠部321位于任两相邻的第一重叠部311之间的创新结构设计，可缩小该动子3的尺寸，缩短该定子单元4与所述第一磁极31及所述第二磁极32的距离，由于距离越近磁性作用力越大，使该定子单元4可较容易且顺畅地对所述第一磁极31及所述第二磁极32产生磁性吸引力或磁性排斥力，所以确实能提升该动子3受吸引而往复移动的顺畅度。除此之外，前述缩小该动子3的尺寸的设计，还能缩小该线性马达1整体的体积。

需要说明的是，只要该定子单元4可被通电而产生磁力以驱动该动子3移动就能达成本发明设置的目的，该定子单元4的结构不限于本实施例所公开的态样。此外，在本实施例中，所述第一磁极31与所述第二磁极32的数量总和等于所述定子42的数量，具体来说，所述第一磁极31的数量为四个，所述第二磁极32的数量为四个，而所述定子42的数量为八个，借此使所述第一磁极31与所述第二磁极32都能所述定子42对应相配合，以加强磁极对该动子3之磁吸力，进而能够有效地提高本发明的线性马达1的驱动力。

进一步说明的是，在本实施例中，所述第一磁极31与所述第二磁极32为永久磁铁，并且该定子单元4的每一个定子42被驱动所产生磁性皆相同，进而分别对所述第一磁极31与所述第二磁极32产生不同的磁性作用力。

该定子单元4可被通电而产生磁力以驱动该动子3移动的方式，除了本实施例前述公开的方式之外，还可采用以下的方式。

参阅图6、7，可将所述定子42进一步区分成数个第一定子421与数个第二定子422，所述第一定子421的数量与位置对应所述第一磁极31，所述第一定子421可被驱动而磁性排斥力或吸引力所述第一磁极31，所述第二定子422的数量与位置对应所述第二磁极32，所述第二定子42可被驱动而磁性排斥力或吸引力所述第二磁极32。

在运作上，以磁性吸引力的作用方式来说，可先驱动所述第一定子421吸引所述第一磁极31移动，同时不驱动所述第二定子422而使所述第二定子422与所述第二磁极32之间没有作用力。接着再驱动所述第二定子422吸引所述第二磁极32移动，同时不驱动所述第一定子421而使所述第一定子421与所述第一磁极31之间没有作用力。因此，可借由轮流驱动所述第一定子421与所述第二定子422而驱动该动子3沿该轴线8往复线性移动。

以磁性排斥力的作用方式来说，可先驱动所述第一定子421以排斥力驱使所述第一磁极31移动，同时不驱动所述第二定子422而使所述第二定子422与所述第二磁极32之间没有作用力。接着再驱动所述第二定子422以排斥力驱所述第二磁极32移动，同时不驱动所述第一定子421而使所述第一定子421与所述第一磁极31之间没有作用力。此种方式，同样能驱动该动子3沿该轴线8往复线性移动。

另外，在实施上，所述第一磁极31与所述第二磁极32也可皆为暂时磁铁，具体可由硅钢片叠制，或者使用导磁材料制成磁阻式移动子的形式。此时，所述定子42同样需要区分成所述第一定子421与所述第二定子422。

在运作上，可先驱动所述第一定子421使所述第一磁极31感应而磁化，于是所述第一定子421便能吸引所述第一磁极31移动，同时不驱动所述第二定子422而使所述第二定子422与所述第二磁极32之间没有作用力。接着再驱动所述第二定子422使所述第二磁极32感应而磁化，于是所述第二定子422便能吸引所述第二磁极32移动，同时不驱动所述第一定子421而使所述第一定子421与所述第一磁极31之间没有作用力。因此，可借由轮流驱动所述第一定子421与所述第二定子422而驱动该动子3沿该轴线8往复线性移动。

参阅图8，本发明压缩机的一个第二实施例，与该第一实施例大致相同，两者之间的差别在于：该线性马达1的动子3及定子单元4的结构。在本实施例中，所述第一磁极31的数量为二个，所述第二磁极32的数量为二个，而所述定子42的数量为四个。

参阅图9，本发明压缩机的一个第三实施例，与该第一实施例大致相同，两者之间的差别在于：该线性马达的动子3的结构。本实施例的动子3的轴杆30还具有数个彼此间隔地径向凹设于该安装部301上且沿该轴线8长向延伸的凹槽303。所述第一磁极31与所述第二磁极32分别塞装于所述凹槽303内。

据此，本发明使动子3的每一个第二磁极32的第二重叠部321位任两相邻第一磁极31的第一重叠部311之间，以缩短定子单元4与所述第一磁极31及所述第二磁极32的距离，使该定子单元4可较容易且顺畅地对所述第一磁极31及所述第二磁极32产生磁性吸引力或磁性排斥力，以提升该动子3受吸引而往复移动的顺畅度。

Claims (8)

1.一种线性马达，包含一个中空的壳座、一个可沿着一个轴线往复移动地设置于该壳座内的动子，以及一个设置于该壳座内且围绕该动子的定子单元，该定子单元可被通电而产生磁力以驱动该动子移动；其特征在于：该动子包括一个沿该轴线延伸的轴杆、数个彼此间隔地设置于该轴杆上的第一磁极，以及数个彼此间隔地设置于该轴杆上的第二磁极，所述第一磁极与所述第二磁极交错地围绕该轴线，每一个第一磁极具有一个第一重叠部，以及一个由该第一重叠部沿该轴线向外延伸的第一延伸部，每一个第二磁极具有一个位于任两相邻的第一重叠部之间的第二重叠部，以及一个由该第二重叠部沿该轴线向外延伸且与所述第一延伸部相反的第二延伸部。

2.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于：在一个平行该轴线的轴向上，所述第一重叠部的长度与所述第二重叠部的长度相等，而该定子单元的长度大于所述第一延伸部的长度，该定子单元的长度大于所述第二延伸部的长度，并且该定子单元的长度小于所述第一磁极加上所述第二延伸部的长度总和。

3.根据权利要求2所述的线性马达，其特征在于：该定子单元具有一个围绕该轴线且安装于该壳座内的定子座，以及数个设置于该定子座且围绕该动子的定子，该定子座具有一个环部，以及数个由该环部朝该轴线凸出的组装部，所述定子分别设置于该定子座的组装部上。

4.根据权利要求2所述的线性马达，其特征在于：该动子的轴杆具有一个安装部，以及两个分别由该安装部的相反两侧沿该轴线向外延伸的杆身部；所述第一磁极与所述第二磁极分别设置于该安装部上。

5.根据权利要求4所述的线性马达，其特征在于：该动子的轴杆还具有数个彼此间隔地径向凹设于该安装部上且沿该轴线延伸的凹槽；所述第一磁极与所述第二磁极分别塞装于所述凹槽内。

6.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于：所述第一磁极与所述第二磁极磁性相反，并且所述第一磁极与所述第二磁极磁性皆为永久磁铁。

7.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于：所述第一磁极与所述第二磁极皆为暂时磁铁。

8.一种压缩机，包含两个气缸，每一个气缸皆包括一个活塞；其特征在于：该压缩机还包含一个如权利要求1至7中任一权利要求所述的线性马达，所述气缸沿该轴线排列地安装于该线性马达的壳座的相反两侧，所述气缸的活塞分别连动地安装于该线性马达的动子的轴杆的相反两端。