CN110417230A - 一种直流往复式直线电动机及其应用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于直线电动机技术领域，提供了一种直流往复式直线电动机，包括包括定子、动子、端盖和动子导杆，定子包括由非磁性材料制作而成的内壳、设置在内壳的外围的定子绕组和设置在定子绕组的外围的外壳，动子滑动设置在内壳内，动子包括无磁性动子本体和两个设置在无磁性动子本体左右两侧的永磁体动子本体，无磁性动子本体由导磁材料制成，两个永磁体动子本体与无磁性动子本体固定连接，且其与无磁性动子本体相连的一端磁性相同，端盖有两个，分别设置在定子的左右两端，动子沿其轴线方向设置有动子导杆通孔，动子导杆穿过动子导杆通孔，且其左右两端与端盖连接。本发明所提供的直流往复式直线电动机，结构简单，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电动机技术领域，具体涉及一种直流往复式直线电动机及其一 体化应用装置。
背景技术
中国专利CN101136576A中公开的一种磁阻式直线振荡电动机，如图7所 示，所述磁阻式直线振荡电动机包括用非磁性材料制作的空心动子、设置在空 心动子外围的两个带有外铁芯磁轭的电磁线圈和设置有气隙支撑环的圆柱形 动子。工作时，用相位不同的脉冲直流电并通过单极性驱动电路轮流供电给两 个电磁线圈，使它们产生的工作磁场在电机的两端形成来回变位，而动子则依 靠“磁阻最小原理”所产生的的磁阻拉力来实现直线运动。上述方案的不足之 处在于所述电动机结构复杂，而且动子完全依靠电磁线圈所产生的磁场，利用 “磁阻最小原理”而实现直线运动，效率较低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种直流往复式直线电动 机，以使直线电动机的结构更简单，效率更高。
为了实现上述目的，本发明提供一种直流往复式直线电动机，包括定子、 动子、端盖和动子导杆，所述定子包括内壳、定子绕组和外壳，所述内壳由非 磁性材料制作而成，所述定子绕组设置在内壳的外围，所述外壳设置在所述定 子绕组的外围，所述动子滑动设置在所述内壳内，所述动子包括无磁性动子本 体和两个设置在所述无磁性动子本体左右两侧的永磁体动子本体，所述无磁性 动子本体由导磁材料制成，两个所述永磁体动子本体与所述无磁性动子本体固 定连接，且其与无磁性动子本体相连的一端磁性相同，所述端盖有两个，分别 设置在所述定子的左右两端，所述动子沿其轴线方向设置有动子导杆通孔，所述动子导杆穿过所述动子导杆通孔，且其左右两端与所述端盖连接。
进一步地，所述动子导杆与所述动子固定连接，所述动子导杆与所述端盖 滑动连接。
进一步地，所述动子导杆与所述动子滑动连接，所述动子导杆与所述端盖 固定连接。
进一步地，在所述定子的内周面的左右两端靠近所述端盖处或者所述端盖 面向所述动子的端面上对称设置有动子换向传感器。
进一步地，在所述端盖和所述动子之间设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的 一端与所述端盖或者所述动子的端面固定连接，其另一端则自由延伸在所述定 子内部。
另一方面，一种应用装置，包括上述直流往复式直线电动机。
进一步地，所述应用装置为直线型往复式动能传递装置、线性真空泵、线 性压缩机和线性换热泵。
本发明的有益效果：
1、本发明所提供的一种直流往复式直线电动机，包括定子、动子和端盖， 所述定子包括内壳、定子绕组和外壳，所述内壳由非磁性材料制作而成，所述 定子绕组设置在内壳的外围，所述外壳设置在定子绕组的外围，所述动子滑动 设置在所述内壳内，所述动子包括无磁性动子本体和两个设置在所述无磁性动 子本体左右两侧的永磁性动子本体，所述无磁性动子本体由导磁材料制成，所 述两个永磁体动子本体与所述无磁性动子本体固定连接，且其与无磁性动子本 体相连的一端磁性相同，所述端盖设置在所述定子的左右两端。结构简单。
2、本发明提供的直流往复式直线电动机利用通电定子绕组产生的磁场和 永磁体动子本体产生的磁场根据同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的原理 来实现动子在定子内做直线运动的目的，相较于利用“磁阻最小原理”而实现 的直线运动，效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附 图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分 并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一实施例提供的一种直流往复式直线电动机的剖视图；
图2为本发明另一实施例提供的一种直流往复式直线电动机的剖视图；
图3、图4为图1所示的一种直流往复式直线电动机原理图；
图5为应用上述直流往复式直线电动机的一种直线型往复式动能传递装 置；
图6为应用上述直流往复式直线电动机的一种线性真空泵；
图7为专利CN101136576A所公布的一种往复直线运动无刷电动机的结构示 意图。
附图标记：
1-定子；11-内壳；12-定子绕组；13-外壳；2-动子；21-无磁性动子本体； 22-永磁体动子本体；23-动子导杆通孔；301-端盖；302-端盖；401-动子导杆； 402-动子导杆；5-动子换向传感器；6-缓冲弹簧；7-动子滑套；8-密封线圈； 9-进气阀；10-出气阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例 仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限 制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当 为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“左”、“右”、“轴 向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、 “固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过 中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。 对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中 的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上” 或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间 接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特 征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。 第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征 正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本发明提供的一种直流往复式直线电动机的一实施例，包括 定子1、动子2、端盖301和动子导杆401，所述定子1包括内壳11、定子绕 组12和外壳13，所述内壳11由非磁性材料制作而成，所述定子绕组12设置 在内壳11的外围，所述外壳13设置在所述定子绕组12的外围，所述动子2 滑动设置在所述内壳11内，优选地，所述动子2与定子1之间设置有保持气 隙的衬垫，附图未示出，以确保动子2与定子1间气隙均匀，运动可靠。所述 动子2包括无磁性动子本体21和两个设置在所述无磁性动子本体21左右两侧 的永磁体动子本体22，所述无磁性动子本体21由导磁材料制成，两个所述永 磁体动子本体22与所述无磁性动子本体21固定连接，且其与无磁性动子本体 21相连的一端磁性相同，所述端盖301有两个，分别设置在所述定子1的左 右两端，所述动子2沿其轴线方向设置有动子导杆通孔23，所述动子导杆401 穿过所述动子导杆通孔23，且其左右两端与所述端盖301连接。
作为上述方案的一种改进，所述动子导杆401与所述动子2固定连接，所 述动子导杆401与所述端盖301滑动连接。如此设计，可用动子导杆401对外 直接专递动能。优选地，所述动子导杆401与所述动子2之间设置有动子滑套7，如此设计可以减少动子2与动子导杆401直接过盈配合是对彼此造成的损 坏。
如图2所示，本发明提供一种直流往复式直线电动机的又一实施例，包括 定子1、动子2、端盖302和动子导杆402，所述定子1包括内壳11、定子绕 组12和外壳13，所述内壳11由非磁性材料制作而成，所述定子绕组12设置 在内壳11的外围，所述外壳13设置在所述定子绕组12的外围，所述动子2 滑动设置在所述内壳11内，优选地，所述动子2与定子1之间设置有保持气 隙的衬垫，附图未示出，以确保动子2与定子1间气隙均匀，运动可靠。所述 动子2包括无磁性动子本体21和两个设置在所述无磁性动子本体21左右两侧 的永磁体动子本体22，所述无磁性动子本体21由导磁材料制成，两个所述永 磁体动子本体22与所述无磁性动子本体21固定连接，且其与无磁性动子本体 21相连的一端磁性相同，所述端盖302有两个，分别设置在所述定子1的左 右两端，所述动子2沿其轴线方向设置有动子导杆通孔23，所述动子导杆402 穿过所述动子导杆通孔23，且其左右两端与所述端盖302连接。
作为上述方案的一种改进，所述动子导杆402与所述动子2滑动连接，所 述动子导杆402与所述端盖302固定连接。优选地，所述动子导杆402与所述 动子2之间设置有动子滑套7，如此设计可以减少动子2与动子导杆402发生 相对滑动时对动子2造成的磨损。如此设计，以便于当定子的内周面、动子的 端面和端盖面向动子的端面等共同组成密闭空间时，本实施例提供的直流往复 式直线电动机用于压缩机等。
作为上述方案的一种改进，在所述定子1内周面的左右两端靠近所述端盖 301或端盖302处或者所述端盖301或端盖302面向所述动子2的端面上对称 设置有动子换向传感器5，所述动子换向传感器5与所述直流往复式直线电机 的运行电路开关器件驱动输入端连接，所述直流往复式直线电机的定子绕组 12的左、右端口与桥式开关器件输出、输入端口连接，所述运行电路开关器 件驱动与桥式开关器件附图未示出。如此设计可以使直流往复式直线电机的往 复直线运动更自然，更准确。
作为上述方案的一种改进，在所述端盖301或端盖302和所述动子2之间 设置有缓冲弹簧6，所述缓冲弹簧6的一端与所述端盖301、端盖302或者所 述动子2固定连接，其另一端则自由延伸在所述定子1内部。如此设计既可以 降低动子2对端盖301或端盖302的冲击，还可以储蓄一部分能量以使变向更 快。
本发明的工作原理：如图3、图4所示，当给定子绕组12通上电时，此 时电流由左端输入，定子绕组12则会产生磁场，根据右手螺旋定则判定，此 时定子绕组12内部的磁极分布为左边为N极，右边为S极，此磁极均会与动 子2左右两端的N极相互作用，根据同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的 原理，动子2向右运动，并压缩缓冲弹簧6，当动子2接触到动子换向传感器 5时，电流方向改为由右端输入，根据右手螺旋定则判定，此时定子绕组12内部的磁极分布为左边为S极，右边为N极，此磁极均会与动子2左右两端的 N极相互作用，根据同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的原理，动子2向 左运动，同理当动子2接触到另一边的动子换向传感器5时，电流方向转变， 动子2运动方向转变，如此以实现动子2的往复直线运动。
本发明所提供的一种直流往复式直线电动机可以用于但不限于直线型往 复式动能传递装置、线性真空泵、线性压缩机和线性换热泵。
当上述直流往复式直线电动机应用于直线型往复式动能传递装置时，如图 5所示，其动子2与动子导杆401固定连接，动子导杆401与端盖301滑动连 接，由动子导杆401对外输出动能。
当上述直流往复式直线电动机应用于线性真空泵、线性压缩机或线性换热 泵时，如图6所示，其动子导杆402与所述动子2滑动连接，所述动子导杆 402与所述端盖302固定连接，且定子1的内周面与动子2的端面以及端盖302 面向动子的端面等共同组成密闭空间，并在定子1或者端盖302上设置有用于 进出流体的控制阀，所述控制阀可以双向的进/出气控制阀，也可以是单向控 制阀。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实 施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公 知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (7)
1.一种直流往复式直线电动机，其特征在于，包括定子(1)、动子(2)、端盖(301，302)和动子导杆(401，402)，所述定子(1)包括内壳(11)、定子绕组(12)和外壳(13)，所述内壳(11)由非磁性材料制作而成，所述定子绕组(12)设置在内壳(11)的外围，所述外壳(13)设置在所述定子绕组(12)的外围，所述动子(2)滑动设置在所述内壳(11)内，所述动子(2)包括无磁性动子本体(21)和两个设置在所述无磁性动子本体(21)左右两侧的永磁体动子本体(22)，所述无磁性动子本体(21)由导磁材料制成，两个所述永磁体动子本体(22)与所述无磁性动子本体(21)固定连接，且其与无磁性动子本体(21)相连的一端磁性相同，所述端盖(301，302)有两个，分别设置在所述定子(1)的左右两端，所述动子(2)沿其轴线方向设置有动子导杆通孔(23)，所述动子导杆(401，402)穿过所述动子导杆通孔(23)，且其左右两端与所述端盖(301，302)连接。
2.根据权利要求1所述的直流往复式直线电动机，其特征在于，所述动子导杆(401)与所述动子(2)固定连接，所述动子导杆(401)与所述端盖(301)滑动连接。
3.根据权利要求1所述的直流往复式直线电动机，其特征在于，所述动子导杆(402)与所述动子(2)滑动连接，所述动子导杆(402)与所述端盖(302)固定连接。
4.根据权利要求1所述的直流往复式直线电动机，其特征在于，在所述定子(1)的内周面的左右两端靠近所述端盖(301，302)处或者所述端盖(301，302)面向所述动子(2)的端面上对称设置有动子换向传感器(5)。
5.根据权利要求1所述的直流往复式直线电动机，其特征在于，在所述端盖(301，302)和所述动子(2)之间设置有缓冲弹簧(6)，所述缓冲弹簧(6)的一端与所述端盖(301，302)或者所述动子(2)的端面固定连接，其另一端则自由延伸在所述定子(1)内部。
6.一种应用装置，包括权利要求1-5任一项所述的直流往复式直线电动机。
7.根据权利要求6所述的应用装置，其特征在于，所述应用装置为直线型往复式动能传递装置、线性真空泵、线性压缩机和线性换热泵。
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