CN1288827C - 线性电动机及线性电动机压缩器 - Google Patents

Abstract

一种线性电动机，其包括外部磁轭(21)，其具有磁性材料薄板的迭层铁心和线圈(29)；内部磁轭(30)，其具有磁性材料薄板的迭层铁心和固定在所述铁心上的永久磁铁(40、41)；输出轴(52)，其固定在内部磁轭(30)上。

Description

线性电动机及线性电动机压缩器

技术领域

本发明涉及线性电动机。

背景技术

图4是特开平11-313476号公报中记载的现有的线性电动机的剖面图。图5是图4的C-C剖视图。

内部磁轭1把大致长方形的透磁率高的薄板2进行多层迭积，形成棱柱状。外部磁轭3把有狭缝5、6的、透磁率高的薄板2进行多层迭积，形成棱柱状。线圈10缠绕在中央的磁极8的周围形成3个磁极7、8、9。内部磁轭1和外部磁轭3隔着规定的间隙12固定在轭块11上。

可动部14由配置在间隙12中的一对永久磁铁15、16，永久磁铁的支持体17和输出轴18组成。永久磁铁15、16在与外部磁轭3相对的方向上被磁化成互相各异的极性。

轴承19支持输出轴18，使其可以在轴方向上往复运动，但限制其转动。

只要在线圈10中接通交流电流，在外部磁轭3的磁极7、8、9中就产生N-S-N或S-N-S交流磁极，由于该交流磁极和永久磁铁15、16的磁力的吸引、排斥作用，可动部14在轴方向上往复运动。

但是，上述的现有的结构由于永久磁铁15、16只支持在永久磁铁支持体17上，可动部14有可能由于加在永久磁铁上的磁力产生变形。而且由于在永久磁铁的两侧有空隙，永久磁铁的磁通量减少。

发明内容

本发明以解决上述课题为目的。本发明的线性电动机具有都是用磁性材料薄板迭积形成的外部磁轭和内部磁轭。外部磁轭构成线性电动机的固定部。内部磁轭固定在输出轴上，构成线性电动机的可动部，永久磁铁固定在内部磁轭上。

固定在输出轴上的内部磁轭具有很高的刚性。因此，由于永久磁铁的吸引力和往复运动时的推力及惯性力，可动部没有变形。因此带来以下优点。

(1)由于可以防止可动部和固定部之间的摩擦和冲突而提高可靠性。

(2)由于能使内部磁轭和外部磁轭之间的空隙变小，永久磁铁的磁通量增加，电动机效率提高，永久磁铁尺寸的小型化也成为可能，这关系到线性电动机的小型化、低成本化。

附图说明

图1是本发明的线性电动机的剖面图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明的线性电动机压缩器的剖面图；

图4是现有的线性电动机的剖面图；

图5是图4的C-C剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。另外，对于与现有电动机相同的结构赋予相同的符号，并省略详细的说明。

(实施例1)

图1是本发明实施例1的线性电动机的剖面图。图2是图1的A-A剖视图。

外部磁轭21将多个有狭缝24、25的透磁率高的薄板22迭积形成棱柱状。线圈29缠在中央的磁极27的周围形成3个磁极26、27、28。内部磁轭30把多个透磁率高的薄板31迭积起来，形成棱柱状。薄板31要求在表面施加绝缘皮膜、具有饱和磁通密度高、铁损低的特性的材料。外部磁轭21的薄板22和内部磁轭30的薄板31的迭积面都是沿着永久磁铁的磁力线迭积。

一对平板状的永久磁铁40、41在与外部磁轭21相对的方向上被磁化成互相各异的极性。永久磁铁40、41要求保磁力大的Nd-Fe-B系的希土类磁铁等。

基座50固定外部磁轭21。设在基座50上的轴承51支持输出轴52使其能在轴方向往复运动，但限制其转动。与内部磁轭30和外部磁轭21接触的基座50及输出轴52都是由与铁相比电阻抗大，非磁性的不锈钢等材料形成，对内部磁轭30和外部磁轭21的磁路没有不良影响。

外部磁轭21构成线性电动机固定部的主要部分。线性电动机的可动60具有内部磁轭30，永久磁铁40、41及输出轴52。内部磁轭30相对外部磁轭21的表面隔着规定的间隙61配置。平板状的永久磁铁40、41紧固在内部磁轭30的表面上，内部磁轭30固定在输出轴52上。磁通量62由永久磁铁40、41发生。平板状的永久磁铁40、41和内部磁轭30彼此平面紧固，所以紧固是容易的。而且，平板状的永久磁铁40、41容易制造。

在此，把一组外部磁轭和内部磁轭称为线性电动机组件(组件)。图1、图2的线性电动机有两个线性电动机组件70、71。两个线性电动机组件的内部磁轭都固定在共有的输出轴52上。第一电动机组件70装有外部磁轭21、永久磁铁40、41及内部磁轭30。第二电动机组件71与第一电动机组件70有相同的结构，配置在相对输出轴52与第一电动机组件70对称的位置上。由于第一线性电动机组件70的永久磁铁40、41被外部磁轭21磁性吸引，输出轴52被吸引向外部磁轭21的方向。然而，由于第二线性电动机组件71配置在对于输出轴52对称的位置上，与上述吸引力大小相同方向相反的吸引力作用在输出轴52上，两个吸引力相互抵消。即两个以上的线性电动机组件配置在角度相同的位置上，使加在输出轴上的横向的磁吸引力相互抵消。

对于以上那样构成的线性电动机的动作进行以下说明。

(1)如图1所示，磁通量由永久磁铁40、41发生，在空隙61处形成静磁场。

(2)供给缠在外部磁轭21的中央的磁极27周围的线圈29交流电，在外部磁轭21的磁极26、27、28上产生交流磁极。

(3)通过外部磁轭21的交流磁极和永久磁铁40、41的磁吸引、相斥，产生交流电和与永久磁铁的磁通密度成正比的推力，可动部60按交流电的频率同步往复运动。

装有固定在内部磁轭30表面上的永久磁铁40、41的可动部60具有很高的刚性。所以没有由永久磁铁的吸引力和往复运动时的推力及惯性力产生的可动部60的变形破损等。因此带来以下的优点。

(1)由于可以防止可动部和固定部之间的摩擦和冲突等，可靠性提高。

(2)由于能使内部磁轭和外部磁轭之间的空隙变小，永久磁铁的磁通量增加，电动机效率提高，永久磁铁尺寸的小型化也成为可能，这关系到线性电动机的小型化、低成本化。

在本实施例中虽然把内部磁轭作为可动部、外部磁轭作为固定部构成，但把内部磁轭作为固定部、外部磁轭作为可动部构成，也可以得到同样的效果。

另外，虽然说明了外部磁轭的磁极为3个的情况，但即使磁极数超过4个、在两个以上的磁极上缠绕线圈的结构的情况下也可以得到同样的效果。

由于在本实施例中使用的外部磁轭21是将线圈29缠绕在中央的磁极27的周围形成的，与将薄板相对输出轴成放射状堆积形成外部磁轭的方式的线性电动机相比容易装配。

(实施例2)

图3是本发明实施方式2的线性电动机压缩器的纵剖面图。线性电动机80的构成记载在实施方式1中。

压缩器机构81包括：活塞82，其固定在输出轴52上；汽缸83，其与活塞82可往复运动地嵌合，并固定在基体50上；汽缸盖84，其固定在汽缸83上。压缩器机构81还包括活塞82和汽缸83之间的滑动部85和由活塞82、汽缸83及汽缸盖84构成的压缩室86。

共振弹簧87一端通过弹簧箱87a安装在包含外部磁轭3和汽缸83等的固定部88上，另一端安装在包含输出轴56和活塞82等的可动部89上。共振弹簧87被调整得其共振频率与线性电动机80的驱动频率大体一致，共振弹簧87的共振频率由固定部88和可动部89的质量及共振弹簧87的弹簧常数决定。

对于如上构成的线性电动机压缩器，下面说明其动作。

只要供给线性电动机80交流电、可动部89就相对固定部88往复运动，顺序压缩被吸入到压缩室86内的冷媒气体，往外部的冷冻循环排出。这时，若可动部89从中立位置往上死点或下死点方向移动，共振弹簧87的变形就变大，在可动部89上作用逆向的加速度。虽然在上死点、下死点处可动部89的速度变成零，但是储存在共振弹簧中的能量变为最大。之后，在可动部89再向中立位置返回时，共振弹簧87的变形缓缓变小，随之储存在共振弹簧中的能量作为可动部89的速度被回收。

在此，由于使电源的频率与由固定部88和可动部89的质量及共振弹簧87的弹簧常数决定的共振频率大致相同，可动部89的变位与来自共振弹簧87的加速度的周期同步，其结果可以将能量损失被抑制到很小，能够使可动部89高效率地往复运动。

另外，此时汽缸83中的活塞82在滑动部85中高速滑动，但由于在线性电动机80中使用的永久磁铁40、41及内部磁轭的刚性高，吸引力也平衡，故不产生输出轴52的变形和轴方向以外的作用力。因而汽缸83中的输出轴52和固定在该轴上的活塞82在滑动部85中可以不发生异常撬起地往复滑动。因而可以减少压缩器机构部的滑动部的摩擦，还可以防止由于滑动部过度发热和摩损增大而产生的可靠性下降，以及伴随着滑动损失加大等的效率下降。

Claims (5)

1.一种线性电动机，其包括：外部磁轭构成的线性电动机的固定部，该外部磁轭有具有多个狭缝的磁性材料薄板的迭层铁心和缠绕在狭缝内的线圈，只要在所述线圈中通电，在外部磁轭的面上就至少产生三个磁极；

输出轴、内部磁轭构成固定在输出轴上的线性电动机的可动部，该内部磁轭具有磁性材料薄板的迭层铁心和固定在所述迭层铁心上的永久磁铁，内部磁轭隔着规定的空隙与外部磁轭相对配置。

2.如权利要求1所述的线性电动机，其固定在内部磁轭的迭层铁心上的永久磁铁具有平板状。

3.如权利要求1所述的线性电动机，其至少两个线性电动机组件围绕共有的输出轴以相等角度配置。

4.如权利要求1所述的线性电动机，其输出轴和与外部磁轭接触的线性电动机固定部的至少一方是非磁性材料。

5.一种线性电动机压缩器，其包括：权利要求1所述的线性电动机；具有汽缸和活塞的压缩器机构，所述汽缸安装在线性电动机的固定部，构成线性电动机压缩器的固定部；所述活塞连结在线性电动机的输出轴上，构成线性电动机压缩器的可动部；及

安装在线性电动机压缩器固定部和可动部之间的共振弹簧；

在此，线性电动机压缩器以共振频率被驱动，该共振频率由线性电动机压缩器的固定部和可动部的质量及共振弹簧的弹簧常数决定。