CN1361580A - 振荡磁阻电动机和使用该电动机的往复式气体压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振荡磁阻电动机,包括:一个转子,其中一个转轴固定在转子中心并形成有一对向外突出的转子齿,所述转子齿以转轴为中心彼此相对布置在转轴上;一个定子,其中形成一个圆筒状空间以便转子可以转动,并在定子中形成第一和第二绕组部分;以及一个安装在转子和定子之间从而控制转子旋转的旋转控制装置;其中,第一绕组线圈缠绕到第一绕组部分上,第二绕组线圈缠绕到第二绕组部分上,并且第一绕组部分和第二绕组部分成对地、围绕转轴为中心、按照某一角度形成,以便转子进行周期旋转运动。还提供了一种使用权利要求1的电动机的气体压缩机。

Description

振荡磁阻电动机和使用该电动机的往复式气体压缩机
技术领域
本发明涉及振荡磁阻电动机和使用该电动机的往复式气体压缩机，特别是，涉及一种适合在某一角度范围内周期性旋转以及在某一频率上产生谐振的振荡磁阻电动机。
此外，本发明涉及使用振荡磁阻电动机的往复式气体压缩机，它由于振荡磁阻电动机的周期性旋转运动而进行往复运动，从而适合控制冲程距离。
背景技术
现有磁阻电动机，使用开关器件控制提供到缠绕在定子上的多相线圈的电源而产生旋转力矩。
磁阻电动机，可以通过依次改变转子和定子之间的激励状态的磁吸引力来产生单向旋转力矩。
此外，某个激励状态不变化时，磁阻电动机可以将转子停止在某一位置。这样，通过控制从最大电感处开始施加给开关装置的输入脉冲信号，能够实现产生反方向旋转力的各种驱动控制。
因此，磁阻电动机可以用于需要方向控制的电子设备或气体压缩机。
参照图1，一个现有磁阻电动机的实施例说明如下。
如图1所示，按照现有技术的磁阻电动机具有一个插入到圆筒状定子11中并能够旋转的转子12、一个固定在转子12的中心作为输出轴的转轴13、一个检测转子12位置的位置检测装置(未示出)，以及一个根据位置检测装置检测到的位置来控制磁阻电动机旋转的控制部分(未示出)。
在定子11中，在定子主体部分内形成有六个具有均匀角度间隔(60度)的突出的定子齿11a，线圈绕在各定子齿11a上形成各自的定子磁极，在对角线方向上的一对定子磁极上的线圈电连接在一起，它们产生的极性相同，从而形成La，Lb和Lc三相。
并且，在转子12的圆周表面上，向外突出形成有四个具有均匀角度间隔(90度)的转子齿12a。这样，转子12旋转，与定子齿11a的端部形成空气间隙。
具有上述构造的现有磁阻电动机，利用位置检测装置检测转子齿12a的位置，并输出检测到的位置脉冲(未示出)。
因此，如果电源以和检测到的位置脉冲同步的方式接通到三相La、Lb、Lc的激励线圈14，那么会产生电磁力。
并且，通过将电流提供到La，然后再提供给到Lb后，转子12的转子齿12a在逆时针方向产生旋转力矩，以使磁阻最小化。
同时，转子齿12a产生驱动力，通过按照La→Lb→Lc顺序来改变每相的激励状态，该驱动力使转子12旋转。
此外，通过利用相位控制在一个方向高速旋转或在相反方向旋转转子12，产生旋转力并用作机械驱动源。
上述现有磁阻电动机可以在一个方向或相反方向高速旋转。可是，电动机不能在某一角度范围内高速旋转。因此，该电动机不适合用于需要高速周期性往复运动的设备和装置。
这样，存在电动机需要具有转换旋转运动为直线运动的转换装置的缺点。
另一方面，一个通常的需要高速往复运动的装置的实例为压缩制冷气体的气体压缩机，包括一个在密封壳体内利用供给电源产生驱动力的电动机设备，以及利用在电动机设备产生的驱动力来抽取和压缩制冷剂气体的压缩机组件。
参照图2简单说明现有往复式气体压缩机的一个实施例。
如图2所示，现有往复式气体压缩机包括一个具有转子22的电动机设备M，这样转子可以在定子21内旋转，并且一个转轴23固定到转子22上。
并且，连杆26的一端和安装在转轴23上端部中的一个偏心部分25结合在一起。一个活塞27和连杆26的另一端连接在一起，同时活塞27可以往复运动。而且，具有用于压缩气体的压缩空间28的汽缸29，与活塞27结合起来，这样构成了压缩机组件P。
在具有上述构造的往复式气体压缩机中，当电源接通到电动机设备M时，转子22旋转，与转子22结合在一起的转轴23也旋转。
并且，与作旋转运动的转轴23的偏心部分25结合在一起的连杆26，将转轴23的旋转运动转化为直线往复运动，这样活塞27也如此进行往复运动，从而在汽缸29的压缩空间28内抽取、压缩和排放制冷剂。
可是，在上述现有往复式气体压缩机中，活塞在统一距离内连续往复运动来抽取、压缩和排放制冷剂。这样，缺点在于，由于该气体压缩方法的活塞冲程距离是固定的，冲程距离不能根据需要调整。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种适合在某一角度范围内周期性旋转以及在某一频率上产生谐振的振荡磁阻电动机，从而提高效率。
并且，本发明提供一种使用振荡磁阻电动机的气体压缩机，它由于利用振荡磁阻电动机在某一角度范围内进行周期性旋转运动而适合控制冲程距离。
为了实现这些和其它优点并按照本发明的目的，正如在这里进行具体和广泛说明的那样，这里提供了一种振荡磁阻电动机，包括：一个转子，其中一个转轴固定在转子中心并形成有一对向外突出的转子齿；一个定子，其中形成一个圆筒状空间以便转子可以转动，并在定子中形成第一和第二绕组部分；以及一个安装在转子和定子之间从而控制转子旋转的旋转控制装置。其中，第一绕组线圈缠绕到第一绕组部分上，第二绕组线圈缠绕到第二绕组部分上，并且第一绕组部分和第二绕组部分成对地、围绕转轴为中心、按照某一角度形成，以便转子进行往复旋转运动。
还提供一种往复式气体压缩机，包括：一个在某一角度间隔内进行往复旋转运动的振荡磁阻电动机；一个和在振荡磁阻电动机内的转轴的一端的偏心部分结合在一起的连杆；一个与连杆的一端连接的活塞，以及一个具有供活塞进行往复运动来压缩气体的空间的汽缸。
从下述结合附图的详细说明中，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点会更加明显。
附图说明
这些附图，提供对本发明的进一步理解，被引用并构成本说明书的一部分，用来说明本发明的实施例，以及同本说明书一起解释本发明的原理。
这些附图包括：
图1是一个横向剖视图，示出了现有磁阻电动机的结构；
图2是一个横向剖视图，示出了现有气体压缩机的结构；
图3是一个透视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的结构；
图4是一个横向剖视图，表示按照本发明的往复式气体压缩机的结构；
图5是一个沿着图4的剖切线A-A’的横向剖视图；
图6是一个俯视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的旋转控制装置的结构；
图7是一个俯视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的该旋转控制装置的结构；
图8是一个横向剖视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的变型实施例；
图9是一个横向剖视图，表示使用按照本发明的振荡磁阻电动机的往复式气体压缩机。
具体实施方式
现在详细参照本发明的实施例，其实例在附图中示出。
图3是一个透视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的结构。图4是一个横向剖视图，示出了按照本发明的往复式气体压缩机的结构。图5是一个沿着图4的剖切线A-A’的横向剖视图。
如图3和图4所示，按照本发明的振荡磁阻电动机，包括：一个转子102，其中一个转轴103固定在转子102中心并形成有一对向外突出的转子齿102a，所述转子齿102a以转轴103为中心彼此相对；一个定子101，其中形成一个圆筒状空间以便转子可以转动，并在定子中形成第一和第二绕组部分；以及一个安装在转子102和定子101之间从而控制转子102旋转的旋转控制装置。其中，第一绕组线圈104a缠绕到第一绕组部分上，第二绕组线圈104b缠绕到第二绕组部分上，并且第一绕组部分和第二绕组部分成对地、围绕转轴为中心、按照某一角度形成，以便转子102进行周期旋转运动。
在转子102中，叠层片被叠压形成转子铁芯111，在转子铁芯111中，一对转子齿102a围绕转轴103彼此相对并向外突出而形成。
在定子101中，叠层片被叠压为定子铁芯112，在定子铁芯112中，形成有一对构成第一绕组部分和第二绕组部分的定子齿101a、101b。
定子齿101a、101b以某一角度间隔围绕转轴103为中心形成，将定子铁芯112分隔为非旋转区120、120’和周期性旋转区130、130’。
另一方面，线圈104a、104b分别缠绕到构成第一绕组部分和第二绕组部分的定子齿101a、101b上。
通过依次激励定子齿101a、101b，周期性旋转区130、130’执行周期性旋转运动。
如图6所示的旋转控制装置，包括一个与转轴103的一端结合起来的旋转棒115，所述旋转棒115与转轴103一起执行旋转运动；一对螺旋弹簧114，其各端固定到旋转棒115的一端，它是使旋转棒115谐振的弹性件；一对分别固定到定子铁芯112或电动机壳体(未示出)的各个上侧的支架113，并且螺旋弹簧114的另一端固定到支架113上。
同时，分别缠绕到定子齿101a、101b上的线圈104a、104b是电连接件。因此，线圈通过控制开关分别激励，并形成一相(La或Lb)。
在具有上述结构的本发明的振荡磁阻电动机中，当电源接通到缠绕到定子齿101a、101b上的线圈104a、104b，定子齿101a、101b同时被线圈104a、104b激励，这样，转子102的转子齿102a在使磁阻变化为‘0’的方向上运动，从而产生旋转力矩。
通过开关器件依次将电流接通到每相(La或Lb)时，转子102在激励方向上在周期性旋转区130、130’中往复运动；并且通过转子102的周期性旋转，作为输出轴的转轴103执行在某一角度间隔内的周期性旋转。
并且，同时与执行周期性旋转的转轴103一起旋转的旋转棒115，利用与旋转棒115的端部结合起来的螺旋弹簧114的伸长/压缩而产生的谐振，被限制在某一角度内旋转。
如图7所示，通过将执行往复运动的转轴103连接到往复运动装置，该谐振用作动力源，这是由于本谐振能使得转轴103执行与输入功率频率同步的高速周期性旋转运动。
图8是一个横向剖视图，示出了按照本发明的振荡磁阻电动机的变型实施例。
如图8所示，旋转控制装置包括安装在转轴103的一端的扭簧114’；扭簧114’固定到其上面的支承件117a、117b，所述支承件117a、117b固定到定子101或电动机壳体上(未示出)；以及安装到支承件117a、117b上的轴承116，轴承116可旋转地固定转轴103。
利用具有上述结构的旋转控制装置，振荡磁阻电动机将转轴103限制在某一角度间隔内运动，使得转轴103进行谐振运动。
同时，由于振荡磁阻电动机能进行高效率的高速往复运动，因此可以作为需要高速往复运动的气体压缩机的电动机设备。
下面参照附图的实施例，详细说明使用按照本发明的振荡磁阻电动机的气体压缩机。
图9是一个横向剖视图，表示使用按照本发明的振荡磁阻电动机的往复式气体压缩机。
如图9所示，使用本发明的振荡磁阻电动机的往复式气体压缩机，包括：一个在某一角度间隔内进行周期性旋转运动的振荡磁阻电动机200，一个和在振荡磁阻电动机200内的转轴103的一端的偏心部分205结合在一起的连杆206；一个与连杆206的一端连接的活塞207，以及一个具有供活塞207进行往复运动来压缩气体的压缩空间208的汽缸209。
即，偏心部分205安装在振荡磁阻电动机200内的转轴103的上端部，该转轴在某一角度间隔内进行周期性旋转运动，连杆206的一端与偏心部分205连接。
并且，压缩气体的活塞207与连杆206的另一端连接起来，并且活塞207和汽缸209的压缩空间208滑动配合。
并且，如图3、图4和图5所示，这里提供了一种振荡磁阻电动机200，包括：一个转子102，其中一个转轴103固定在转子102中心并形成有一对向外突出的转子齿102a，所述转子齿102a以转轴103为中心彼此相对；一个定子101，其中形成一个圆筒状空间以便转子可以转动，并在定子中形成第一和第二绕组部分；以及一个安装在转子102和定子101之间从而控制转子102旋转的旋转控制装置。其中，第一绕组线圈104a缠绕到第一绕组部分上，第二绕组线圈104b缠绕到第二绕组部分上，并且第一绕组部分和第二绕组部分成对地、围绕转轴103为中心、按照某一角度形成，以便转子102进行周期旋转运动。
在汽缸209中，形成有一个抽取气体进入压缩空间208的抽取孔240a和一个从压缩空间208向外排放气体的排放孔240b。在抽取孔240a和排放孔240b的出口端，分别布置有阀门。
对于具有上述结构的使用按照本发明的振荡磁阻电动机的气体压缩机，如果电源接通到振荡磁阻电动机200中的La相和Lb相，每相依次激励，转子102往复运动，在某一角度间隔内进行周期性旋转运动。
固定到振荡的转子102上的转轴103执行周期性旋转运动。同时，与进行周期性旋转运动的转轴103的偏心部分205结合在一起的连杆206在某一距离内往复运动。这样，活塞207在汽缸209的压缩空间208内进行往复直线运动，从而压缩抽取到压缩空间208中的气体。
即，活塞207在汽缸209的压缩空间208内进行按照某一冲程进行往复运动，压缩通过抽取孔240a抽取进入压缩空间208的气体，通过排放孔240b排放压缩气体。通过调整振荡磁阻电动机200的旋转角θ，可以容易地调整活塞207的冲程距离。
由于本发明在不脱离其精神或本质特征的前提下，可以按照几种形式实施，应该理解，除非特别指出，上述说明的任何细节都不限制上述实施例，而应该在所附权利要求书限定的精神和范围内概括地构造这些实施例。因此，各种在本发明权利要求书范围或其等价范围内的改变和修正都被所附权利要求书所包括。

Claims (14)

1.一种振荡磁阻电动机，其特征在于，所述电动机包括：
转子，一个转轴固定在该转子中心，并从该转子形成一对向外突出的转子齿，所述转子齿以转轴为中心彼此相对布置在转轴上；
定子，其中形成一个圆筒状空间以便转子可以转动，并在定子中形成第一和第二绕组部分；以及
旋转控制装置，安装在转子和定子之间从而控制转子旋转；
其中，第一绕组线圈缠绕到第一绕组部分上，第二绕组线圈缠绕到第二绕组部分上，并且第一绕组部分和第二绕组部分成对地、围绕转轴为中心、按照某一角度形成，以便转子进行周期旋转运动。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置包括一个与转轴的一端结合起来的旋转棒和一个安装在定子内的旋转限制装置，以便转轴的旋转不超过预定的角度，从而控制旋转棒的旋转。
3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置还包括一个旋转谐振装置和一个支承所述旋转谐振装置的支承件。
4.如权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述旋转谐振装置包括至少一对安装在旋转棒和旋转控制装置之间的弹性件，并且所述弹性件固定在各自的旋转限制装置上。
5.如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述弹性件是螺旋弹簧。
6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置包括安装在转轴和定子之间的弹性件。
7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述弹性件是扭簧。
8.一种具有权利要求1所述的电动机的气体压缩机，其特征在于，所述气体压缩机包括：
权利要求1所述的振荡磁阻电动机，在某一角度间隔内进行往复旋转运动；
连杆，与安装在振荡磁阻电动机内的转轴一端的偏心部分结合在一起；
活塞，与连杆的一端连接，以及
汽缸，具有供活塞进行往复运动来压缩气体的空间。
9.如权利要求8所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置包括一个与转轴的一端结合起来的旋转棒和一个安装在定子内的旋转限制装置，以便转轴的旋转不超过预定的角度，从而控制旋转棒的旋转。
10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置还包括一个旋转谐振装置和一个支承所述旋转谐振装置的支承件。
11.如权利要求10所述的电动机，其特征在于，所述旋转谐振装置包括至少一对安装旋转棒和旋转控制装置之间的弹性件，并且所述弹性件固定在各自的旋转限制装置上。
12.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，所述弹性件是螺旋弹簧。
13.如权利要求8所述的电动机，其特征在于，所述旋转控制装置包括安装在转轴和定子之间的弹性件。
14.如权利要求13所述的电动机，其特征在于，所述弹性件是扭簧。
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