CN1193482C - 往复电动机 - Google Patents

Abstract

公开一种往复电动机，包括：多类型的外芯，它具有多个单体芯和在多个单体芯之间的一个磁绝缘件，所述单体芯由以多个环形绕组线圈为中心的连续重叠的叠层片构成，使得形成圆柱形的结构；内芯，插入到多类型外芯中，使得留下与多类型外芯的内圆周面的预定间隙；和一个运动部分，它具有分别面对多类型外芯的各绕组线圈的多个磁体排列行，使得随着通过绕组线圈的电流的改变往复运动。本发明产生在磁通路径中形成的单一磁通，防止各磁通相互抵消，从而能够通过降低磁饱和提高电动机效率，以及使得设计电动机简化。而且，本发明能够降低电动机需要的磁体的量，从而制造成本降低。

Description

往复电动机

技术领域

本发明涉及一种往复电动机；特别涉及一种多窗口型的往复电动机，它具有的外芯装配了一对绕组线圈和一对与所述绕组线圈相对应的排列成两行的磁体。

背景技术

图1示出现有技术的一种往复电动机的侧视图。图2示出在图1的II-II线取的往复电动机的剖视图。

见图1和2，现有技术的往复电动机包括：一个固定的部分S，所述固定部分由多类型(multi type)的圆柱形的外芯10、插入到外芯10并留有预定间隙的一个圆柱形的内芯20、和耦接在多类型外芯10或内芯20内的一对绕组线圈30和30’构成；和一个运动部分40，它具有磁体41和41’，并插入在外芯10和内芯20之间，使得往复运动。

此外，图1和图2还示范地示出了绕组线圈30和30’与多类型外芯10耦接的一种结构。

下面说明现有技术的往复电动机的主要组件。

多类型的外芯10是由重叠成放射状的多个叠层片11构成，以致形成一个圆柱形体。每个叠层片11是具有预定形状的薄板。

如图2所示，叠层片11是由以下部分构成：一个具有预定宽度和长度的水平的磁路部分11a，以形成多类型外芯10的一个外圆周面；和第一到第三竖直磁路部分11b、11c和11d，它们从水平磁路部分11a的中心部分和两端在芯的中心方向上延伸，以致具有预定的宽度和长度。

形成第一到第三竖直磁路部分11b、11c和11d，使得在它们之间留下预定的间隔，以致在尖部上形成磁极。因此，在第一到第三竖直磁路部分11b、11c和11d之间提供一对线圈装配槽H和H’。

线圈装配槽H和H’是矩形的，它们的向着多类型外芯10的内圆周面的一侧开口。

通过将绕圈缠绕成环形而得到的绕组线圈30和30’插入到多类型外芯10的线圈安装槽H和H’中，以安装在其上。

通过在一对彼此平行的绕组线圈30和30’之间留下预定的间隔，并且沿一对绕组线圈30和30’圆柱形地重叠叠层片11形成这样的多类型外芯10。

此时，这样重叠叠层片11，使得绕组线圈30和30’插入到线圈装配槽H和H’中。

同时，包括具有预定大小的多层薄板的多个叠层片21彼此径向重叠，以致构成圆柱形的内芯20。此时，每个叠层片21具有矩形形状，所述矩形具有的长度与多类型外芯10的长度一致。

这样的内芯20插入到与绕组线圈30和30’耦接的多类型外芯10的内径中，以致在径向与多类型外芯10的内圆周面具有预定的间隙。

如图1所示，运动部分40包括多个磁体41，它们在圆周方向固定到圆柱形磁体保持器42的外圆周面上。并且，如图2所示，磁体41和41’排列在磁体保持器42的外圆周面上，以致在圆周方向形成两行。

即，磁体41和41’是由两行构成，以致与在多类型外芯10的线圈装配槽H和H’中插入的一对绕组线圈30和30’相对。

通过向线圈装配槽H或H’的宽度w1附加多类型外芯10磁极的宽度w2，即，构成多类型外芯10的叠层片11的一个竖直磁路部分的宽度，以确定每个磁体41和41’的长度。

因此，在运动部分中，排列磁体41和41’面对多类型外芯10的线圈装配槽H和H’，使得磁体保持器42能够根据电流流动在多类型外芯10和内芯20之间直线往复运动。

下面参照图3和4说明现有技术的上述结构的往复电动机的工作。

图3和4示出现有技术的往复电动机的工作状态剖视图。

见图3，当以不同方向分别将电流同时加到与多类型外芯10耦接的一对绕组线圈30和30’上时，由流经绕组线圈30的电流在顺时针方向(方向a)形成一个磁通，该磁通沿着内芯20和多类型外芯10围绕在图左侧的绕组线圈30附近。

即，产生具有由第一竖直磁路部分11b-水平磁路部分11a-第二竖直磁路部分11c-内芯20-第一竖直磁路部分11b构成的路径的封闭回路磁通。

此时，由流经绕组线圈30’的电流在逆时针方向(方向b)形成另一个磁通，该磁通沿着内芯20和多类型外芯10围绕在图右侧的绕组线圈30’附近。

即，产生具有由第三竖直磁路部分11d-水平磁路部分11a-第二竖直磁路部分11c-内芯20-第三竖直磁路部分11d构成的路径的封闭回路磁通。

因此，由于电流流过绕组线圈30和30’形成的一对磁通与在多类型外芯10和内芯20之间形成的另一对磁通的相互作用，包括磁体41和41’的运动部分40向图的右方(方向A)运动。

相反地，如图4所示，如果向一对绕组线圈30和30’施加的电流方向变换，则当电流通过绕组线圈30时，在逆时针的方向(方向b)沿着内芯20和多类型外芯10靠近左绕组线圈30附近形成一个磁通；同时，当电流通过右侧绕组线圈30’时，在顺时针方向(方向a)沿着内芯20和多类型外芯10靠近右绕组线圈30’附近形成另一磁通。

因此，由于电流流过绕组线圈30和30’形成的一对磁通与在多类型外芯10和内芯20之间形成的另一对磁通的相互作用，包括磁体41和41’的运动部分40向图的左方(方向B)运动。

因此，通过在不同方向交替改变流过一对绕组线圈30和30’的电流方向，上述的往复电动机使得具有磁体41和41’的运动部分40能够进行往复运动。

但是，现有技术的上述往复电动机造成以下的问题。

图5示出在现有技术的往复电动机中一对磁体41和41’产生的磁通的状态示意图，其中运动部分40已移动到最左端。

见图5，一对磁体41和41’在第三竖直磁路11d中形成方向相反的磁通，从而能够相互抵消。然而，由于磁通的较大的流量，在第一和第二磁路部分11b和11c上会发生磁饱和。

即，由于构成多类型外芯10的每个叠层片具有单一的片层结构，因此第一磁体41产生的磁通流向第三竖直磁路部分11d，第二磁体41’产生的另一磁通流向第一竖直磁路部分11b。因此，不与第一和第二磁体41和41’相邻的其它磁路部分受到这些磁通的影响。

因此，在叠层片中的形成磁通的过程中，如图5所示，(第三竖直磁路部分的)磁通被抵消，但是(第一和第二竖直磁路部分的)其他磁通被合并产生磁饱和。

因此，现有技术的上述的往复电动机，必须在构成多类型外芯10的叠层片11中，设计各磁路部分的各部分，使得不致产生磁饱和，从而在设计电动机中具有困难。

图6示出在现有技术往复电动机中的一对绕组线圈30和30’的电流产生的磁通状态示意图，其中当电流在彼此相反的方向分别通过一对绕组线圈30和30’时，由于构成多类型外芯10的单片层结构的叠层片11，绕组线圈产生的各磁通相互影响。

见图6，各绕组线圈30和30’产生的磁通在相反的方向通过第一和第三竖直磁路部分11b和11d，从而使得磁通量减少。因为与磁体41和41’相互作用的极性的降低，所以作为影响电动机效率的重要因素的电动机的常数也降低。

而且，如图2所示，由线圈装配槽H和H’的开口宽度w1和磁极宽度w2决定的磁体41和41’的大小是很大的，以致磁性体的供料要求足够大。因此，制造成本上升。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种往复电动机，它基本上消除了由于现有技术的叠层片和缺点带来的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种往复电动机，通过在两个磁体之间安装一个隔绝(隔磁)件，使得两个磁体产生的磁通之间的干扰降低到最小，它能够改进性能并减少昂贵的磁体的需要量。

本发明的其它优点、目的和特征在以下的详细说明中将阐明。在以下说明的基础上业内人士将会部分地明了，或从本发明的实施中学到本发明的附加的优点、目的和特征。通过在文字说明、权利要求和附图中的具体指出的结构可以认识到本发明的目的和优点。

如本文广泛说明的，为达到这些目的和其他优点并且根据本发明的用途，根据本发明的一种往复电动机包括：多类型的外芯，它具有多个单体芯和在多个单体芯之间的一个磁绝缘件，所述单体芯由以多个环形绕组线圈为中心的连续重叠的叠层片构成，以致形成一个圆柱形的结构；一个内芯，插入到多类型外芯中，与多类型外芯的内圆周面留有预定间隙；和一个运动部分，它具有分别面对多类型外芯的绕组线圈的多个磁体行，以随着通过绕组线圈的电流的改变而往复运动其中，所述多类型外芯的单体芯由以绕组线圈为中心彼此交替重叠的L形的薄板叠层片构成。

单体芯横侧面最好是以磁绝缘件为中心一体地固定到磁绝缘件上。

单体芯的形状和结构最好是彼此相同。

每个叠层片最好是由以下部分构成：形成单体芯外圆周面的一个水平磁路部分k1；在与水平磁路部分垂直的方向从水平磁路部分的一端伸出的一个竖直磁路部分；和在水平磁路部分的长度方向中从竖直磁路部分一端倾斜的一个倾斜磁路部分。

各叠层片最好是交替重叠，以致竖直和倾斜的磁路部分彼此面对，以构成各单体芯，并且其中在各倾斜磁路部分之间分别形成开口部分，以致在磁体的方向敞开。

每个磁体的长度最好是由将开口部分的宽度加到形成磁极的倾斜磁路部分的宽度上获得的长度确定。

磁绝缘件最好是形成具有将第一和第二单体芯彼此完全磁隔绝的预定厚度，并且具有与第一和第二芯的接触面相对应的环形。

第一和第二单体芯最好通过以磁绝缘件为中心的连接固定装置一体地固定到磁绝缘件上。

连接固定装置最好是包括在单体芯的两侧上形成的连接槽，和从磁绝缘件的两侧伸出的固定凸起，以致通过将固定凸起强制插入到连接槽中将第一和第二单体芯固定到磁绝缘件上。

连接槽和固定凸起最好是圆环形的，以便彼此耦接。

应理解，本发明的上述概括说明和以下的详细说明是示范性的，目的是提供权利要求所述的本发明的进一步的解释。

附图说明

以下附图提供本发明的进一步的理解，并构成本申请的一部分，示出了本发明的实施例，并且与说明书一起解释本发明的原理。

图1是现有技术的往复电动机的侧视图；

图2是在图1的II-II线上取的往复电动机的剖视图；

图3和4是现有技术往复电动机的工作状态的剖视图；

图5是在现有技术的往复电动机中一对磁体产生的磁通的示意图；

图6是在现有技术的往复电动机中一对绕组线圈的电流产生的磁通的示意图；

图7是本发明的往复电动机的垂直剖视图和它的主要部分的放大剖视图；

图8是构成本发明的往复电动机的叠层片的组装图；和

图9和10本发明往复电动机的工作状态的剖视图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施例，它们的例子在附图中示出。

图7是本发明的往复电动机的垂直剖视图和它的主要部分的放大剖视图。

见图7，本发明的往复电动机包括一个固定部分，它是由具有一对绕组线圈110和110’的多类型的外芯100和内芯200构成；和一个运动部分300，它具有磁体320和320’，并插入在外芯100和内芯200之间，以随着通过绕组线圈110和110’的电流的变化往复运动。

下面详细说明本发明的上述结构的往复电动机的各组件。

多类型外芯100包括一对单体芯120和130以及磁绝缘部分153。所述一对单体芯120和130构成圆柱形结构，该结构是通过以一对环形的绕组线圈110和110’为中心连续重叠叠层片形成；所述的磁绝缘部分153位于在一对单体芯120和130相邻侧面之间。

单体芯120和130包括：第一单体芯120，它是由彼此交替重叠的L形板的叠层片K和K’构成，以形成以绕组线圈110和110’为中心的圆柱形；和第二单体芯130，它具有与第一单体芯120的同样的结构，以致通过磁绝缘件150与第一单体芯120平行耦接。

下面参照图8说明构成第一和第二芯120和130的叠层片K的特征。

如图8所示，叠层片的构成包括：水平磁路部分K1，它具有预定宽度和长度，以形成单体芯的外圆周面；竖直磁路部分K2，在与水平磁路部分K1垂直的方向从水平磁路部分K1的一端伸出；和倾斜磁路部分K3，在水平磁路部分K1的长度方向从竖直磁路部分K2的一端倾斜。

多个叠层片K和K’，它们的竖直和倾斜部分K2/K2’和K3/K3’彼此相对，在绕组线圈110和110’的两侧交替地重叠，以构成单体芯120和130。

在第一和第二单体芯120和130中，从重叠的叠层片K和K’倾斜磁路部分K3的尖部产生磁极，并且如图7所示，一个开口部分105的宽度w3形成在倾斜磁路部分K3和K3’之间。

同时，如图7所示，具有预定宽度和深度的环形连接槽151和152形成在第一和第二多个芯120和130的相邻侧面上。磁绝缘件150插入到连接槽151和152中，以使得第一和第二单体芯120和130被固定到其上。

磁绝缘件150包括：磁绝缘部分153，它具有足够将第一和第二单体芯彼此完全隔绝磁的预定厚度，并具有与第一和第二芯120和130的接触面相对应的环形；和一对环形的固定凸起154和154’，它们从磁绝缘部分153的两侧伸出，以致通过插入到连接槽151和152中，将第一和第二单体芯120和130固定其上。

这样的磁绝缘件150最好是用非磁性的材料制造的，如铝、不锈钢等，以便磁隔绝第一和第二单体芯120和130产生的磁通。

因此，通过强制力分别将磁绝缘件150的固定凸起154和154’插入到第一单体芯120的连接槽151和第二单体芯130的连接槽152中，使得将第一和第二单体芯彼此平行地组装到一起。

然后，内芯200插入到多类型外芯100中，使得与多类型外芯100的内圆周面具有预定的间隙。

即，包括多个矩形薄板的多个叠层片M，每个具有预定宽度和与多类型外芯100的长度相对应的长度，彼此径向重叠，以致构成圆柱形内芯200，它具有能够插入多类型外芯100内的外径。这样的内芯200插入多类型外芯100的内径中，与多类型外芯100的内圆周面具有预定的间隙。

运动部分300包括：一个圆柱形的磁体保持器310，它设在多类型外芯100和内芯200之间；和多个磁体320和320’，它们在圆周方向固定到圆柱形磁体保持器310的外圆周面上，以分别面对第一单体芯120的绕组线圈110和第二单体芯130的绕组线圈110’。此时，磁体320和320’被排列在磁体保持器310的外圆周面上彼此耦接，使得在圆周方向上形成一对磁体行。

即，运动部分300包括：第一磁体行，它由在磁体保持器310的外圆周面上与第一单体芯120的绕组线圈110相对的多个磁体320构成；和在磁体保持器310的外圆周面上的第二磁体行，与第二单体芯130的绕组线圈110’相对，并且与第一磁体行留有预定间隔。

根据单体芯120和130的磁极之间的距离(即，将开口部分105的宽度w3加到磁极之一的宽度w4上获得的长度)，来确定每个磁体320和320’的长度L’。

这样的运动部分300插入在多类型外芯100和内芯200之间，以致第一和第二磁体行320和320’分别面对第一和第二单体芯120和130的绕组线圈110和110’。

下面参照图9和10说明本发明上述结构的往复电动机的工作效果。

图8示出构成本发明的往复电动机的叠层片的组装，图9和10示出本发明往复电动机的工作状态的剖视图。

在电流以不同的方向分别同时加到与多类型外芯100耦接的一对绕组线圈110和110’上时，如图9所示，通过绕组线圈110的电流，在顺时针方向(方向a)沿内芯200和第一单体芯120在绕组线圈110附近形成一个磁通。

然而，通过另一个绕组线圈110’的电流，在逆时针的方向(方向b)沿着第二单体芯130和内芯200在绕组线圈110’附近产生另一个磁通。

此时，通过绕组线圈110和110’的电流产生的磁通分别形成在第一和第二单体芯120和130中，由磁绝缘件150彼此隔绝。因此，在这两个磁通之间不发生干扰。

因此，由于电流通过绕组线圈110和110’形成的一对磁通与构成第一和第二磁体行的磁体320和320’产生的另一对磁通的相互作用，运动部分300向图的左方(方向A)运动。

相反地，如果同时加到一对绕组线圈110和110’的电流的方向颠倒，如图10所示，则通过绕组线圈110的电流，在逆时针方向(方向b)沿着内芯200和第一单体芯120在绕组线圈110附近形成一个磁通。

然而，通过另一个绕组线圈110’的电流，在顺时针的方向(方向a)沿第二单体芯130和内芯200在绕组线圈110’附近产生另一个磁通。

相似地，通过绕组线圈110和110’的电流产生的各磁通分别形成在第一和第二单体芯120和130中，通过磁绝缘件150彼此隔绝。因此，在这两个磁通之间不发生干扰。

因此，由于电流通过绕组线圈110和110’形成的一对磁通与构成第一和第二磁体行的磁体320和320’产生的另一对磁通的相互作用，运动部分300向图的右方(方向B)运动。

因此，在不同方向交替改变通过一对绕组线圈110和110’的电流方向，上述的往复电动机使得运动部分300能够连续进行往复运动。

在本发明中，利用磁绝缘件150，将通过与多类型外芯100耦接的绕组线圈110和110’的电流产生的磁通，分别与面对绕组线圈110和110’的磁体320和320’产生的其他磁通隔绝。因此，磁通分别仅在第一和第二单体芯120和130中形成，以避免在彼此相反的方向中的各磁通之间的干扰。因此，本发明能够防止磁通的相互的抵消。

而且，多类型外芯100的第一和第二单体芯120和130是由彼此交替重叠的多个叠层片K和K’构成，从而能够降低决定磁体320长度的开口部分105的宽度w3。因此，本发明能够降低制造电动机需要的磁体量。

因此，本发明产生在磁通路径中形成的简单磁通，并且防止各磁通的彼此抵消，从而通过降低磁饱和来提高电动机的效率，并且使得电动机的设计简化。

而且，本发明能够降低电动机需要的磁体量，从而节约制造成本。

上述的实施例仅是示范，不是限定本发明。本发明原理能够应用到其他类的装置。本发明的说明是为了解释，不是限定权利要求的范围。很多变化和修改对于业内人士是显然的。

Claims (10)

1.一种往复电动机，包括：

多类型的外芯，它具有多个单体芯和在多个单体芯之间的一个磁绝缘件，所述单体芯由以多个环形绕组线圈为中心连续重叠的叠层片构成，以形成圆柱形的结构；

内芯，插入到多类型外芯中，与多类型外芯的内圆周面留有预定间隙；和

运动部分，它具有分别面对多类型外芯的绕组线圈的多个磁体行，以随着通过绕组线圈的电流变化作往复运动，

其中，所述多类型外芯的单体芯由以绕组线圈为中心彼此交替重叠的L形的薄板叠层片构成。

2.根据权利要求1的往复电动机，其特征在于：单体芯的横向侧面以磁绝缘件为中心一体地固定到磁绝缘件上。

3.根据权利要求1的往复电动机，其特征在于：单体芯的形状和结构是彼此相同的。

4.根据权利要求1的往复电动机，其特征在于：每个叠层片由以下部分构成：形成单体芯外圆周面的一个水平磁路部分；在垂直于水平磁路部分的方向从水平磁路部分的一端伸出的一个竖直磁路部分；和在水平磁路部分的长度方向从竖直磁路部分的一端倾斜的倾斜磁路部分。

5.根据权利要求4的往复电动机，其特征在于：各叠层片交替重叠，以致竖直和倾斜的磁路部分彼此面对，以构成各单体芯，并且其中在各倾斜磁路部分之间分别形成开口部分，以在磁体方向敞开。

6.根据权利要求5的往复电动机，其特征在于：每个磁体的长度是由将开口部分的宽度加到形成磁极的倾斜磁路部分的宽度上获得的长度确定。

7.根据权利要求1的往复电动机，其特征在于：磁绝缘件形成具有足够将第一和第二单体芯彼此完全隔绝的预定厚度，并且具有与第一和第二芯的接触面相对应的环形形状。

8.根据权利要求1的往复电动机，其特征在于：所述第一和第二单体芯借助于以磁绝缘件为中心的连接固定装置一体地固定到绝缘件上。

9.根据权利要求8的往复电动机，其特征在于：所述连接固定装置包括在单体芯的两侧上形成的连接槽，和从磁绝缘件的两侧伸出的固定凸起，以便通过将所述固定凸起强制插入到连接槽中，将第一和第二单体芯固定到其上。

10.根据权利要求9的往复电动机，其特征在于：所述连接槽和固定凸起是圆环形的，以便彼此耦接。

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