CN1574568B - 线性电动机和具有它的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种线性电动机，其尺寸减小，从而该线性电动机的生产成本降低，并且该线性电动机的效率提高。同时也披露了一种控制这种线性电动机的方法及一种具有这种线性电动机的线性压缩机。该线性电动机包括绕线架，具有不同线圈厚度并且缠绕在该绕线架上的多个线圈绕组，以及磁铁，其由于线圈绕组所产生的磁场而直线运动。

Description

线性电动机和具有它的线性压缩机

技术领域

本发明涉及一种线性电动机，并且尤其涉及一种包括多个线圈绕组的线性电动机，其中多个线圈绕组具有不同的线圈厚度并缠绕在绕线架上。同时，本发明也涉及一种控制这种线性电动机的方法以及一种具有这种线性电动机的线性压缩机。

背景技术

一般来说，电动机是一种将电能转换为机械能的设备。这种电动机广泛的应用在各种机器中，如压缩机，鼓风机，泵等。这种电动机基本上包括壳体，固定在壳体上的定子，以及转子，该转子由于转子和定子之间产生的电磁力可旋转或者直线往复运动。

基于转子是如何运行的可将电动机分类为旋转电动机，线性电动机，以及振动电动机。其中旋转电动机的转子是可旋转的，线性电动机的转子是直线往复运动的，振动电动机的转子是振动的。

图1是显示具有现有技术的线性电动机的线性压缩机的剖视图。

如图1所示，传统的线性压缩机包括：气密地密封的外壳1；用于压缩气体冷却剂的压缩单元4，该压缩单元4包括活塞2和缸3；以及使活塞在缸3中作直线往复运动的线性电动机10，该线性电动机10包括定子5和转子6。

定子5包括：叠层外部铁心12；内部铁心14，该内部铁心设置在外部铁心内使得内部铁心14与外部铁心12隔开一规定的间隙距离；以及固定在外部铁心12上的线圈组件20。转子6包括：设置在内部铁心14和外部铁心12之间的磁铁42；以及连接在磁铁42和活塞2之间的磁铁架42，用于传递磁铁42的直线运动到活塞2上。

该线圈组件20包括：绕线架24，以及线圈26，其缠绕在绕线架24上使得当电压施加到线圈26上时在线圈26上产生一个磁场。该线圈通常在绕线架24上缠绕两匝或更多匝。

线圈26的厚度越大，具有上述结构的线性电动机10的效率越高。从外部输入的电压越高，活塞2的冲程越大，其中冲程为活塞2进行往复运动的运动距离。线圈26缠绕的匝数越多，活塞2的冲程越小。

通常，从电源供给的一电压被施加到线圈26上，该电压可具有约为规定值(例如，220V)15％的变化。当超过该规定值的高电压施加到线圈26上时，活塞2的冲程变大，结果是活塞2与外部元件碰撞。为此，需要提供一个附加的辅助线圈(未示出)，其仅当异常高电压施加到线圈26上时连接到线圈26上。在这种情况下，整个线圈的匝数增加，因此不会出现活塞2过大的冲程，因此防止了活塞和外围元件之间的上述碰撞。

然而，在传统的线性电动机和具有线性电动机的传统线性压缩机中，为了防止高压的输入而增加线圈26的匝数，其中该高压仅有限出现，其结果是线圈组件20和线性电动机的尺寸增加。因此，线性电动机和具有这种线性电动机的线性压缩机的生产成本增加。

发明内容

因此，鉴于上述问题完成本发明，本发明的一个目的是提供一种线性电动机，其尺寸减小，由此线性电动机的生产成本降低，并且线性电动机的效率提高。

本发明的另一个目的是提供一种具有这种线性电动机的线性压缩机，其尺寸减小，由此线性压缩机的生产成本降低，并且线性压缩机的效率提高。

本发明的另一个目的是提供一种控制这种线性电动机的方法，其能防止线性电动机的元件损坏，该损坏出现在当异常高电压施加到线性电动机上时。

本发明提供一种线性电动机，包括：

外定子，其具有绕线架和缠绕在所述绕线架上的线圈；

内定子，与所述外定子间隔开设置；

磁铁，设置在所述外定子和内定子之间，其利用所述线圈产生的磁场可直线运动；

其中，多个线圈绕组缠绕在所述绕线架上，所述线圈绕组具有不同的线圈厚度。

根据本发明的一个方面，通过提供一种线性电动机能实现上述和其他目的，该线性电动机包括：绕线架；缠绕在该绕线架上的多个线圈绕组，该线圈绕组具有不同的线圈厚度；以及磁铁，其由于线圈绕组产生的磁场可直线运动。

根据本发明的另一个方面，提供一种线性压缩机，包括：一缸体，其具有在其中形成的缸；一后盖，其与该缸体隔开，该后盖具有在其中形成的冷却剂进给通道(inlet channel)；一外部铁心，其设置在该缸体和该后盖之间；一绕线架，其连接在该外部铁心上；多个线圈绕组，其具有不同线圈厚度，该线圈绕组缠绕在绕线架上；一内部铁心，其设置在外部铁心中，该内部铁心设置得使内部铁心与外部铁心隔开；一磁铁，其设置在外部铁心和内部铁心之间的，该磁铁由于线圈绕组之间产生的磁场可直线运动；一磁铁架，该磁铁固定于其上；一活塞，其连接到该磁铁架上，该活塞连接得使活塞在缸中直线往复运动，该活塞具有在其中形成的冷却剂流动通道；一进口阀，其连接到活塞上用于打开和关闭活塞的冷却剂流动通道；以及一出口阀，其连接到缸体上用于打开和关闭缸。

根据本发明的另一方面，提供一种控制线性电动机的方法，包括：第一步骤，检测从外部输入的电压；以及第二步骤，当所检测的电压高于规定电压时将电压施加到所有的线圈绕组上，当所检测的电压低于该规定电压时施加到部分线圈绕组上。

附图说明

从下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和其他优点将变得更加清楚，其中：

图1是显示具有现有技术的线性电动机的线性压缩机的剖视图；

图2是显示具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的剖视图；

图3是显示具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的线圈组件的放大剖视图；

图4是具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的控制方框图；以及

图5是具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的控制程序框图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中，即使在不同的附图中，相同或类似的元件用相同的附图标记表示，并且因此将不给出其详细说明。

图2是示出了具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的剖视图。

如图2所示，本发明的线性压缩机包括气密密封的外壳104，该气密密封的外壳包括其上部敞开的下部壳体101，以及覆盖下部壳体101的上盖102。

在气密密封的外壳104中设置缸体110，该缸体具有在其中形成的缸109，使得施加到缸体110上的冲击可利用合适的装置吸收。在气密密封的外壳104中还设置后盖120，其具有在其中形成的冷却剂进给通道102a，使得施加到后盖120上的冲击可利用合适的装置吸收。

设置后盖120同时与缸体110隔开。

该线性压缩机还包括：一活塞103，其设置在缸109中，使得活塞103在缸109中直线往复运动，活塞103具有在其中形成的冷却剂流动通道103a，用于导引从冷却剂进给通道102a导入的冷却剂进入到缸109的内部；一线性电动机，其连接到活塞130上使活塞130直线往复运动；一进口阀160，其连接到活塞130上并由气体冷却剂操作从而打开和关闭冷却剂流动通道130a；以及一出口阀170，其连接到缸体110并由气体冷却剂操作从而打开和关闭缸109。该出口阀170与缸109、活塞130一起形成压缩腔C。

活塞130一端具有固定部132，使得固定部132在径向上延伸。电动机140连接到活塞130的固定部132上。活塞130在缸体110和后盖120之间进行支撑，使得施加到活塞130上的冲击由设置在固定部132的一侧与缸体110之间的第一弹簧133和设置在固定部132的另一侧及后盖120之间的第二弹簧134吸收。

该线性电动机140包括一定子(stator)和一转子(mover)。活塞130的固定部132固定到转子的一侧。当转子由于定子上产生的磁力而直线往复运动时，活塞130在缸109内直线往复运动。

该定子包括：一叠层外部铁心141；一叠层内部铁心142，其设置得使内部铁心142与外部铁心141隔开；以及固定到外部铁心141上的线圈组件143。

外部铁心141设置在缸体110和后盖120之间，并且通过合适的固定部件固定连接到缸体110和后盖120上。

内部铁心142通过合适的固定部件固定连接到缸体110上。

在线圈组件中安装线圈145，当电压施加到线圈145上时其产生磁场。

转子包括：设置在外部铁心141和内部铁心142之间的磁铁150，以及设置在外部铁心141和内部铁心142之间的磁铁架154，其设置得使磁铁架154直线往复运动。磁铁150和活塞130固定到磁铁架154上。

出口阀170和进口阀160当活塞130直线往复运动时工作，使得气体冷却剂被引入到气密密封的外壳104中，该被引入的气体冷却剂被导入在其中气体冷却剂被压缩的压缩腔C中，并且被压缩的气体冷却剂被排放出去。

附图标记180表示连接到气密密封的外壳104一侧的一进给连接管，通过该进给连接管冷却剂从外部被引入到气密地密封的外壳104中.附图标记182表示连接到出口阀170的一出口管.附图标记184表示具有一端连接到出口管182的一循环管，附图标记186表示具有一端连接到循环管184的一出口连接管.出口连接管186可穿过气密密封的外壳104，使得出口连接管186延伸到气密密封的壳体104的外部.

图3是示出了具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的线圈组件143的放大剖视图。

如图3所示，线圈组件143包括：一绕线架144，及缠绕在绕线架144上的一线圈145。该线圈145由多个线圈绕组146和147组成，其厚度互不相同。

绕线架144包括一空心圆柱体以及在该空心圆柱体两端形成的延伸部分，使得该延伸部分在空心圆柱体的径向上向外突出。

线圈绕组146和147缠绕在绕线架144的空心圆柱体上，使得线圈绕组146和147设置在绕线架144的延伸部分之间。线圈绕组146和147的设置使得线圈绕组146和147在绕线架144的径向上被层叠。

线圈绕组146，其缠绕在绕线架144的空心圆柱体上，作为初级线圈绕组。另一方面，线圈绕组147，其缠绕在线圈绕组146上，作为辅助线圈绕组。当线性压缩机在正常电压下运行时，电压仅施加到初级线圈绕组146上。当线性压缩机在异常高电压下运行时，电压不仅施加到初级线圈绕组146上而且施加到辅助线圈绕组147上，因此当异常高电压输入时线圈的总匝数增加，这种情况仅有限的出现。因此，防止了活塞的过大的冲程。

辅助线圈绕组147的每个线圈的厚度比初级线圈绕组146的小，这样使得线圈组件143和线性电动机的尺寸减小。

优选的是，线圈组件的尺寸被限制为规定值，并且具有大的线圈尺寸的初级线圈绕组146和具有小的线圈尺寸的辅助线圈绕组147都缠绕在绕线架144上。在这种情况下，可以使初级线圈绕组146的线圈尺寸和从辅助线圈绕组147的薄线圈中得到的自由空间一样大。因此，线性电动机的效率提高了。

附图标记148表示一绝缘部件，其覆盖最外部的线圈绕组如辅助线圈绕组147的外部圆周。绝缘部件148可为缠绕在最外部线圈绕组147上的绝缘线，使得绝缘线覆盖住最外部线圈绕组147，或者为用于覆盖最外部线圈绕组147的注入塑料绝缘板。

图4是具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的控制程序框图。

如图4所示，线性电动机包括：检测外部输入电压的电压检一测单元200，与线圈绕组连接的一开关210，以及基于由电压检测单元200检测的电压的用于输出控制信号给开关210的一控制单元220。

现在描述具有上述结构的本发明的运行。

图5是具有本发明优选实施例的线性电动机的线性压缩机的控制程序框图。

当从电源输入电压时，该电压由电压检测单元200进行检测，并且所检测的值输出到控制单元220中(S1)。

所检测的电压与规定电压(如，235V)利用控制单元220进行比较(S2)。

当所检测的电压低于规定电压时，控制单元220输出一个控制信号给开关220，使得该电压不输入到辅助线圈绕组147上，而输入到初级线圈绕组146上。

结果是，初级线圈绕组146用电流充电，因此在初级线圈绕组146周围产生磁场.磁铁150由于初级线圈绕组146周围产生的磁场而直线往复运动.磁铁150的直线往复运动通过磁铁架154传递给活塞130.因此，活塞130在缸109中直线往复运动，使得压缩腔C中的气体冷却剂被压缩.

另一方面，当从电源输入的电压高于规定电压(如235V)时，控制单元220输出一个控制信号给开关210，使得该电压不仅输入到初级线圈绕组146上而且输入到辅助线圈绕组147上(S4)。

结果时，初级线圈绕组146和辅助线圈绕组147用电流充电，因此在初级线圈绕组146和辅助线圈绕组147周围产生磁场。磁铁150由于在初级线圈绕组146和辅助线圈绕组147周围产生的磁场而直线往复运动。磁铁150的直线往复运动通过磁铁架154传递给活塞130。因此，活塞130在缸109中直线往复运动，使得压缩腔C中的气体冷却剂被压缩。

此时，活塞130的冲程不过分增加，这是因为线圈的总匝数比高电压输入时更大。因此，冷却剂被有效地压缩，同时，缸109不与外部元件如出口阀碰撞。

从上述描述中清楚看出，本发明的线性电动机和本发明的线性压缩机具有下面的优点。

首先，具有不同线圈厚度的多个线圈绕组缠绕在线性电动机的绕线架上，因此当异常高电压输入时防止了磁铁和活塞过大的冲程。由于线圈绕组的线圈厚度互不相同，因此线性电动机的尺寸和线性压缩机的尺寸减小，因此线性电动机和线性压缩机的生产成本降低。

第二，当线圈组件的尺寸限定到一规定值时，一个线圈绕组的线圈尺寸可与另一个线圈绕组的薄线圈中得到的自由空间一样大。因此，线性电动机的效率提高了。

尽管为了演示的目的已经披露了本发明的优选实施例，本领域的技术人员理解可进行各种不脱离本发明的范围和精神的变形、附加和替代，如所附的权利要求中所披露的那样。

Claims (13)

1.一种线性电动机，包括：

外定子，其具有绕线架和缠绕在所述绕线架上的线圈；

内定子，与所述外定子间隔开设置；

磁铁，设置在所述外定子和内定子之间，其利用所述线圈产生的磁场可直线运动；

其中，多个线圈绕组缠绕在所述绕线架上，所述线圈绕组具有不同的线圈厚度。

2.如权利要求1所述电动机，其中所述多个线圈绕组在所述绕线架的周向上缠绕在所述绕线架上。

3.如权利要求1所述电动机，其中所述多个线圈绕组在所述绕线架的径向上被层叠在所述绕线架上。

4.如权利要求1所述电动机，其中所述多个线圈绕组包括一缠绕在所述绕线架上的初级线圈绕组和一缠绕在所述初级线圈绕组上的辅助线圈绕组。

5.如权利要求4所述电动机，其中所述辅助线圈绕组的线圈厚度比所述初级线圈绕组的线圈厚度小。

6.如权利要求1所述电动机，其中进一步包括用于选择性地供应电流给全部或部分所述线圈绕组的一开关。

7.如权利要求1所述电动机，其中所述磁铁固定在磁铁架上。

8.一种线性压缩机，包括：

一缸体，其具有在其中形成的一缸；

一后盖，其与所述缸体隔开，所述后盖具有在其中形成的一冷却剂进给通道；

一外部铁心，其设置在所述缸体和所述后盖之间；

一绕线架，其连接到所述外部铁心上；

多个具有不同线圈厚度的线圈绕组，所述线圈绕组缠绕在所述绕线架上；

内部铁心，其设置在所述外部铁心中，所述内部铁心与所述外部铁心隔开；

一磁铁，其设置在所述外部铁心和所述内部铁心之间，所述磁铁由于利用线圈绕组产生的磁场而直线运动；

一磁铁架，其上固定所述磁铁；

一活塞，其与所述磁铁架连接，所述活塞在所述缸中直线往复运动，所述活塞具有其中形成的一冷却剂流动通道；

一进口阀，其连接到所述活塞上，用于打开和关闭所述活塞的所述冷却剂流动通道；以及

一出口阀，其连接到所述缸体上，用于打开和关闭所述缸。

9.如权利要求8所述压缩机，其中所述多个线圈绕组在所述绕线架的圆周方向上缠绕在所述绕线架上。

10.如权利要求8所述压缩机，其中所述多个线圈绕组在所述绕线架的径向上被层叠在所述绕线架上。

11.如权利要求8所述压缩机，其中所述多个线圈绕组包括一缠绕在所述绕线架上的初级线圈绕组以及一缠绕在所述初级线圈绕组上的辅助线圈绕组。

12.如权利要求11所述压缩机，其中所述辅助线圈绕组的线圈厚度比所述初级线圈绕组的线圈厚度小。

13.如权利要求8所述压缩机，其中还包括一开关，所述线圈绕组与所述开关连接。

Images