CN1279682C - 往复式电机的动子组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种往复式电机的动子组件，包括：设置在内定子和外定子之间的间隙处的动子主体；固定在动子主体外圆周表面处并与动子主体一起在内定子和外定子之间的感应磁场方向上往复移动的永久磁铁；以及纤维和树脂制成以覆盖并固定永久磁铁的混合件。永久磁铁布置在动子主体的外圆周表面上，由纤维与树脂混合而获得的混合件覆盖，并硬化加以固定。因此，永久磁铁可以牢固和容易地固定在动子主体上。另外，通过用非磁性和不导电的材料模制动子主体，可以防止永久磁铁的磁力泄漏。

Description

往复式电机的动子组件 及其制造方法

技术领域

本发明涉及往复式电机的动子(mover)组件及其制造方法，更具体地说，涉及能够牢固和容易地固定永久磁铁的往复式电机的动子及其制造方法。

背景技术

一般，往复式电机是通过将带有立方体结构的电机的感应磁场改造为平面的形状，以使平面形状的动子安装在形成为平面的并可根据磁场变化直线运动的定子的上端而形成。

近来，开发了一种往复式电机，它的定子分隔成形成为圆柱形的外定子和内定子，外定子和内定子重叠，且它们之间具有一定的间隙，动子组件可移动地设置在外定子和内定子之间，绕组线圈安装在外定子和内定子的任一个上，并且永久磁铁固定在相应的动子组件上，以便通过绕组线圈产生的感应磁场，动子能够在往复式电机的轴向上往复运动。

如图1所示，通常的往复式电机包括：形成感应磁场的定子10，和根据定子10的感应磁场往复运动的动子组件20。

定子10包括外定子11和内定子12，其中，外定子1形成为中空圆柱形，由许多叠层堆叠并且其中具有绕组线圈C；内定子12形成为中空圆柱形，由许多铁片堆叠，并插入外定子11中，且二者间具有一定间隙。

动子组件20包括动子主体21，永久磁铁22，和磁铁盖23，其中动子主体21形成为圆柱形并在外定子11和内定子12之间可移动地设置；永久磁铁22对应于定子10的绕组线圈C以相等的间隔安装在动子主体21的外圆周表面上；而磁铁盖23形成为圆柱形，以覆盖永久磁铁22，并强制地压配合、弯曲或焊接到永久磁铁22的外圆周表面上。

附图标记21a为永久磁铁安装槽。

现在来说明供压缩机用的传统往复式电机的工作。

当电流施加到绕组线圈C上时，根据电流的方向，在外定子11和内定子12之间沿着不同方向形成感应磁场。由于动子主体21与永久磁铁22根据感应磁场的方向而被拉动或推动，从而它们一起作往复运动。

如果活塞(未示出)与动子主体21连接，则活塞在气缸(未示出)内与动子组件20一起作往复运动，从而压缩流体。

然而，如图2所示，在传统往复式电机中，永久磁铁盖23形成为圆柱形，但在永久磁铁M的情况下，由于每个永久磁铁M的加工误差会出现高度差h。这样，导致难于压配合操作，而如果强制进行压配合，永久磁铁12可能损坏或与动子主体脱开。

为了解决这个问题，永久磁铁盖23可以压配合，然后通过点焊固定。然而，在这方面，由于永久磁铁盖23是由薄板材料制成的，难于进行焊接，并且即使进行焊接，强度也弱，导致使永久磁铁盖可能脱开。

另外，为了焊接，动子主体21被局限于金属材料，而如果使用金属材料，则磁力会泄漏，从而电机的效率降低。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种可以容易和牢固地将永久磁铁固定在圆柱形动子主体上的往复式电机的动子组件及其制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种往复式电机的动子组件，其动子主体可用非磁性材料和不导电材料制成，以防止永久磁铁的磁力泄漏。

为了达到上述目的，提供了一种往复式电机的动子组件，其包括：设置在内定子和外定子之间的间隙处的动子主体，该动子主体在其外圆周表面处具有永久磁铁安装槽；安装在动子主体的永久磁铁安装槽内并固定在动子主体的外圆周表面处，以便与动子主体一起沿着感应磁场方向在内定子和外定子之间往复移动的永久磁铁，以及纤维和树脂制成以覆盖并固定永久磁铁的混合件(mixed member)。

为了达到上述目的，还提供了一种制造往复式电机的动子组件的方法，它包括下列步骤：以相等的间隔将永久磁铁布置在动子主体的外圆周表面上；利用由纤维和树脂制成的片状或线状的混合件覆盖永久磁铁；以及通过压力加工(plastic working)和硬化，由混合件牢固固定永久磁铁。

附图说明

图1为示出从侧面看的根据现有技术的往复式电机的半剖面图；

图2为示出从前面看的根据现有技术的动子组件的半剖面图；

图3为示出从侧面看的根据本发明的往复式电机的半剖面图；

图4为示出从前面看的根据本发明的动子组件的半剖面图；

图5为示出根据本发明的动子组件的改进的详细视图；

图6为示出当混合件在根据本发明的动子组件中硬化时用于保持混合件形状的一种方法的透视图；

图7为示出当混合件在根据本发明的动子组件中硬化时用于保持混合件形状的另一种方法的透视图；

图8为示出在根据本发明的动子组件中缠绕混合件的方法的示意图；

图9为示出在根据本发明的动子组件中缠绕混合件的另一种方法的示意图；以及

图10为示出制造根据本发明的动子组件的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图来描述本发明。

如图3所示，本发明的往复式电机的动子组件100包括：形成为圆柱形并可移动地设置在外定子11和内定子12之间的动子主体110；以相等间隔对应于外定子11的绕组线圈C安装在定子主体110的外圆周表面上的永久磁铁120；以及用于覆盖并固定永久磁铁120的混合件130。

如图4所示，优选地，动子主体110在外圆周表面处包括一个斜面112，考虑到从侧面或从前面突出的混合件130的强度，该斜面随着它远离永久磁铁120而逐渐下降，另外，在动子主体110上形成有孔140，用以在动子主体110作往复运动时，减小流体阻力。

考虑到磁泄漏，动子主体110优选地用非磁性金属模制，或更优选地，用非磁性且不导电的塑料模制制成。

特别是，在使用塑料的情况下，碳纤维或玻璃纤维作为加强材料与用于模制的塑料混合。

永久磁铁120可以形成有圆弧形部分，使得在永久磁铁从前面突出时，其内圆周表面长度与外圆周表面长度相同，以便对应于动子主体110的外圆周表面。遵循圆周线，永久磁铁安装槽111可以作成平的，因此永久磁铁120可以作成矩形。

在永久磁铁120之间，渗入混合件130的树脂132，用以填满永久磁铁120之间的空间。

混合件130形成为纤维131，例如碳纤维、玻璃纤维或cablor，而树脂132，例如环氧树脂或聚酯或苯酚，混合起来，并做成片状或线状。

多根纤维131只在一个方向上以一定宽度并排排列，或编织成“交叉带”形或“格子”形，以使压紧力加倍。

根据其硬化方法，混合件130的圆周表面上具有圆周方向的纹理130a，以具有一定的粗糙度或至少一条分型线。

即，如图6所示，在混合件130通过卷绕压紧薄膜P而硬化时，则产生纹理130a；而如图7所示，当混合件130是通过其上覆盖模具M而硬化时，就产生分型线130b。

在强度方面，优选地是混合件130围绕动子主体110形成到动子主体110侧面上设置的孔140处。

现参照图8、9和10来说明往复式电机的动子组件的制造方法。

首先，在动子主体110由金属材料制成的情况下，在一定温度下进行热处理以消除磁性。同时，在动子主体110由树脂和非金属材料制成的情况下，将诸如碳纤维或玻璃纤维的加强材料加入树脂中，并粗糙地模制。要安装永久磁铁120的部分通过后续加工而予以磨削，然后将永久磁铁120以相等的间隔布置在动子主体110的外圆周上。

这时，动子主体110的外圆周表面包括一个斜面112，该斜面随着其远离永久磁铁安装槽111而高度降低，以便在混合件130变厚时，混合件130的强度增加，从而可以更牢固地固定永久磁铁120。

接着，将片状或线状的纤维131放入充满树脂132的树脂容器150中，在其中纤维131与树脂132混合，以制造混合件130。混合件130被导入卷绕在动子主体110上的位置，由此覆盖着永久磁铁120。

对于混合件130的形成，容器可以用于所谓“干式技术”，即：事先将纤维131和树脂132混合，在稍微干燥的状态下(半固化状态(pre-preg state))覆盖永久磁铁120；或用于所谓“湿式技术”，即恰好在覆盖永久磁铁120之前，将纤维131浸入树脂132中。

具体地说，如图8所示，“干式技术”就是：将其上固定永久磁铁120的动子主体110固定在转子(未示出)上，并将其上卷绕有混合件130的混合件滚子200放在相对一侧，以便在转动动子主体110时，混合件130在半固化片状态下覆盖永久磁铁120。

如图9所示，“湿式技术”就是：其上固定有永久磁铁120的动子主体110固定在转子(未示出)上，将其上卷绕纤维的纤维滚子300放在相对一侧，充满树脂132的树脂容器150放在动子主体110和纤维滚子300之间，纤维131首先浸入树脂132中，进行混合，然后覆盖动子主体110的永久磁铁120。

最后，在混合件130由压紧薄膜P覆盖以保持其形状，从而可保持混合件130的一定形状的情况下，该混合件经压力加工制成，并利用硬化方法(例如吹热风)进行硬化。或者，在将混合件130插入由硅制成的特定形状的模具中以保持其形状的情况下，混合件130经压力加工并通过吹热风的方法进行硬化，使混合件130牢固地固定住永久磁铁120。

如果通过利用压紧薄膜P来保持混合件130的形状，则在除去压紧薄膜P以后，在圆弧方向留下具有一定粗糙度的纹理130a。如果利用金属模具M，则在上模和下模的连接部分上留下分型线130b。

以这种方式，永久磁铁通过利用由纤维与树脂混合得到的混合件固定，并且混合件硬化，以将永久磁铁固定在动子主体上。于是，即使由于加工误差而永久磁铁不均匀地安装，但由于在硬化以前混合件均匀地压在每一个永久磁铁的外圆周表面上，从而永久磁铁可以牢固和容易地得以固定。

另外，由于固定永久磁铁的混合件由树脂等制成，因此，动子主体也可以由非磁性和不导电的树脂制成。这样，可防止磁力泄漏，提高电机的效率。

工业应用性

如上所述，根据本发明的往复式电机的动子组件及其制造方法，可将永久磁铁布置在动子主体的外圆周表面上，用纤维与树脂混合得到的混合件覆盖，并硬化加以固定。因此，可以牢固和容易地将永久磁铁固定在动子主体上。另外，通过用非磁性和不导电的材料来模制动子主体，可以防止永久磁铁的磁力泄漏。

Claims (17)

1.一种往复式电机的动子组件，具有在内定子和外定子之间的间隙中往复运动的动子，和多个放置在动子的外圆周表面上的永久磁铁，包括：

中空圆柱形的动子主体，在该动子主体的外圆周表面上具有永久磁铁安装槽；

多个永久磁铁，它们安装在所述动子主体的永久磁铁安装槽处，并固定在动子主体的外圆周表面上；以及

由纤维和树脂制成的混合件，用于覆盖和固定永久磁铁。

2.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，该混合件形成为片状或线状，并覆盖永久磁铁的外圆周表面。

3.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，该混合件经压力加工，并经热处理硬化。

4.如权利要求3所述的动子组件，其特征在于，由于在外圆周表面上沿着圆弧方向形成纹理，该混合件具有一定的粗糙度。

5.如权利要求3所述的动子组件，其特征在于，该混合件其上包括至少一条分型线。

6.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，将树脂渗入各永久磁铁之间，以充满永久磁铁之间的空间。

7.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，通过混和塑料与加强材料来模制动子主体。

8.如权利要求7所述的动子组件，其特征在于，加强材料由碳纤维和玻璃纤维制成。

9.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，动子主体随着其远离永久磁铁而倾斜并逐渐降低。

10.如权利要求1所述的动子组件，其特征在于，混合件围绕动子主体的侧面形成，直到动子主体侧面上设置的孔处。

11.一种制造往复式电机的动子组件的方法，包括如下步骤：

以相等间隔将永久磁铁布置在动子主体的外圆周表面上；

用由纤维和树脂制成的片状或线状的混合件覆盖永久磁铁；以及

通过烘烤和硬化，由混合件牢固地固定永久磁铁。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，动子主体由金属制成，在布置永久磁铁之前，动子主体进行热处理。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，动子主体由树脂制成，加强材料添加到树脂中，粗糙地模制，并作为后处理，磨削安装永久磁铁的部分。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在用混合件覆盖永久磁铁以前，将片状或线状的纤维放入树脂容器中，并在纤维于树脂容器中与树脂混合和导入卷绕位置后，用混合件覆盖永久磁铁。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在用混合件覆盖永久磁铁以后，固定混合件，以保持为特定形状。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在混合件覆盖由压紧薄膜以保持其形状的状态下，对其进行压力加工和硬化。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，混合件插入模具中，以保持其形状，并经压力加工和硬化。

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