CN1866696B - 线性电机的定子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多个外部芯块的线性电机的定子。每个外部芯块包括第一和第二侧芯块及中间芯块。所述中间芯块的内径等于线圈组件的外径。因此，不仅提高了绝缘和传热效率，而且使线性电机的尺寸最小。更进一步地，中间芯块设置有散热片部分的，将其插入到线圈组件内，用于将线圈组件的热量散出。因此，线圈组件产生的热量被有效地消散了。

Description

线性电机的定子
技术领域
本发明涉及一种线性电机，及更为具体的是，涉及具有多个外部芯块的线性电机的定子，其中每个外部芯块包括第一和第二侧芯块和中间芯块，且所述中间芯块的内径等于线圈组件的外径，因此，提高了绝缘和传热效率，并且使线性电机体积最小化。
背景技术
通常，线性压缩机是一种通过气缸内的活塞的直线往复运动进行吸气、压缩、和排放制冷剂气体(以下称之为“流体”)的装置，这是通过线性电机的线性驱动力来执行的。
图1示出了在其内安装有常规线性电机的线性压缩机的纵向截面图，图2是示出了常规线性电机的定子立体图，图3是图2所示的常规线性电机定子的横截面图，图4是图2所示的常规线性电机定子的纵向截面图。
参见图1，所述线性压缩机包括：外壳2；及设置在外壳2内用于压缩流体的线性压缩单元4。
线性压缩单元4包括：具有气缸6的气缸体8；具有流体注入口10的后盖12；活塞14是如此设置的，即所述活塞14可在气缸6内进行线性往复运动；线性电机20，用于产生所述活塞14需要的驱动力，使其在气缸6内进行线性往复运动；排出阀组件16，设置在所述气缸6前面，用于排放气缸6内压缩过的流体。
如图1到图3所示，线性电机20包括定子和动子。
所述定子包括：多个外芯21；设置成与多个外芯21相距有预定间隙的内芯24；及安装在外芯21处的线圈组件25。
所述线圈组件25包括：穿过外芯21延伸的绕线筒26；及绕在绕线筒26上用来产生磁场的线圈27。
所述动子包括：设置在外芯21和内芯24之间并与外芯21和内芯24相距有预定间隙的磁铁28；及磁铁架29，磁铁28牢固地固定在该磁铁架上。
如图2和图3所示，将外芯21在圆周方向上以预定间隔设置在线圈组件25的外圆周表面上。
每个外芯21均包括：第一外部芯块22，其是由多个层叠的芯片形成的；及第二外部芯块23，其是由多个层叠的芯片形成的。第一和第二外部芯块22和23彼此相对并且彼此接触。
为了稳定性，每个外芯21必须与线圈组件25相距预定的绝缘距离。因此，每个外芯21的内圆周表面与线圈组件25的外圆周表面被上面提到的绝缘距离分开。
当设计线性电机20时，每个外芯21的内径R21是这样设置的，即外芯21与磁铁28相距预定的间隙。
如图3所示，每个外芯21的内径R21不是精确地对应于线圈组件25的外径R25，因此，在外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离是不均匀的。
具体地，在外芯21中间处，在每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离tC大于在外芯21的相对侧处的每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离tC。
如上所述，每个外芯21必须与线圈组件25相距所述预定的绝缘距离。因此，在外芯21相对的侧面处，每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离tC设定成该预定的绝缘距离。
但是，在常规线性电机定子中，如果在外芯21相对的侧面处，每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离tC设定成该预定的绝缘距离，则在外芯21中间处在每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间就形成过多不必要的空间了。结果，线性电机20的尺寸就增大了。
更加进一步地，由于在外芯21中间处在每个外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间形成有不必要的空间，则芯块25所产生的热量就不能顺畅的传到每个外芯21上。结果，削弱了传热效率。
同时，假设将绝缘件(未示出)设置在外芯21和线圈组件25之间，由于在外芯21的内圆周表面30与线圈组件25外圆周表面31之间的距离是不均匀的，则在外芯21的内圆周表面30与绝缘件之间产生了摩擦。结果，使绝缘件受损。
发明内容
因此，针对上述问题作出了本发明，且本发明的目的是在于提供一种在每个外芯和线圈组件之间具有预定绝缘距离的线性电机的定子，由此，有效地实现绝缘和热传递。
根据本发明，上述和其它的目的能够通过线性电机定子的结构来实现，所述定子包括：包含有多个外部芯块的外芯；设置成与该外芯相距预定间隙的内芯；及安装在该外芯上的线圈组件，其中所述每个外部芯块包括：并排设置并彼此间隔开的第一和第二侧芯块；及设置在所述第一和第二侧芯块之间的中间芯块，所述中间芯块的内径等于所述线圈组件的外径，其中所述第一侧芯块设置在所述线圈组件的一侧，所述第二侧芯块设置在所述线圈组件的所述一侧的相对侧，并且所述中间芯块设置在所述线圈组件的外圆周表面上，其中所述第一侧芯块、所述第二侧芯块和所述中间芯块彼此独立地形成并且设置在同一个线圈组件上，并且将所述第一和第二侧芯块利用焊接牢固地固定到所述中间芯块上。
本发明还提供了一种线性电机定子，包括：包含有多个外部芯块的外芯；设置成与该外芯相距预定间隙的内芯；安装在所述外芯上的绕线筒；以及绕在所述绕线筒上的线圈；其中所述每个外部芯块包括：并排设置并彼此相对的第一和第二侧芯块；及与所述第一和第二侧芯块相独立地形成且设置在所述第一和第二侧芯块之间的中间芯块，其中所述第一和第二侧芯块以及所述中间芯块设置在同一绕线筒上，其中所述中间芯块的宽度大致上等于所述绕线筒的宽度。
优选地，每个外部芯块包括：并排设置并彼此相对的第一和第二侧芯块；及设置在所述第一和第二侧芯块之间的中间芯块，所述中间芯块的内径等于线圈组件的外径。
优选地，所述第一和第二侧芯块是这样设置的，即所述第一和第二侧芯块的内圆周表面与内芯的外圆周表面相距预定的间隙。
优选地，所述第一和第二侧芯块的内径等于内芯的外径。
优选地，将所述第一和第二侧芯块利用焊接牢固地固定到中间芯块上。
优选地，将所述中间芯块部分地插入到所述线圈组件内。
优选地，所述中间芯块包括：芯部分，芯部分的相对侧表面连接到所述第一和第二侧芯块上；及朝着所述线圈组件从所述芯部分的内圆周表面突出的散热片部分。
优选地，所述中间芯块形成“T”的形状。
优选地，所述定子进一步包括：设置在所述中间芯块和所述线圈组件之间的绝缘件。
优选地，所述线圈组件包括：设置在所述散热片部分的相对侧面上的第一和第二线圈组件。
根据本发明，所述线性电机定子是这样形成的，即每个外部芯块的内径等于所述线圈组件的外径，所述每个外部芯块的内圆周表面与所述线圈组件的外圆周表面相对。结果，保证了每个外部芯块与线圈组件之间的最小绝缘距离。因此，所述线性电机的体积达到最小，且提高了绝缘和传热效率。
同样，每个外部芯块包括第一和第二侧芯块及中间芯块，且所述第一和第二侧芯块的内径不同于所述中间芯块的内径。结果，所述第一和第二侧芯块与内芯相距预定的间隙。因此，不仅保持了线性电机的效率，而且使所述中间芯块与所述线圈组件相距最小的绝缘距离。
此外，将所述绝缘件设置在外芯和线圈组件之间。结果，通过所述绝缘件完成了从所述线圈到所述外芯的热传递。因此，提高了散热片效率。
另外，中间芯块设置有散热槽部分，将所述散热槽部分插入到线圈组件内，用于将线圈组件的热量散出。因此，线圈组件产生的热量被有效地消散了。
更进一步地，分别将所述绝缘件设置于散热片部分和第一线圈之间，及设置在散热片部分和第二线圈之间。因此，不仅提高了绝缘效率，而且也提高了散热片的效率。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述中将对本发明的上述和其它目的、特征及其它的优点理解得更加清晰，其中
图1示出了在其内安装有常规线性电机的线性压缩机的纵向截面图；
图2示出了常规线性电机的定子的立体图；
图3是图2所示的常规线性电机定子的横截面图；
图4是图2所示的常规线性电机定子的纵向截面图；
图5示出了在其内安装有根据本发明的第一优选实施例的线性电机的线性压缩机的纵向截面图；
图6示出了根据本发明的第一优选实施例的线性电机的定子立体图；
图7是图6中所示的根据本发明的第一优选实施例的线性电机定子的横截面图；
图8是图6中所示的根据本发明的第一优选实施例的线性电机定子的纵向截面图；
图9示出了根据本发明的第一优选实施例构成线性电机定子的外部芯块的立体图；
图10示出了根据本发明的第二优选实施例的线性电机的定子的立体图；
图11是图10中所示的根据本发明的第二优选实施例的线性电机定子的横截面图；以及
图12是图10中所示的根据本发明的第二优选实施例的线性电机定子的纵向截面图。
具体实施方式
现在，参照附图，将对本发明的优选实施例进行详细地描述。
图5示出了在其内安装有根据本发明的第一优选实施例的线性电机的线性压缩机的纵向截面图，图6示出了根据本发明的第一优选实施例的线性电机的定子的立体图，图7是图6中所示的根据本发明的第一优选实施例的线性电机定子的横截面图，图8是图6中所示的根据本发明的第一优选实施例的线性电机定子的纵向截面图，图9示出了根据本发明的第一优选实施例构成线性电机定子的外部芯块的立体图。
参见图5，在其内安装有根据本发明的线性电机的线性压缩机包括：外壳50；及设置在外壳50内用于压缩流体的线性压缩单元51。
线性压缩单元51包括：具有气缸52的气缸体53；具有流体注入口54的后盖55；活塞56，设置成这样，即所述活塞56可在气缸52内进行线性往复运动；线性电机60，产生活塞56在气缸52内进行线性往复运动所需的驱动力；设置在所述气缸52的前面的排出阀组件57，用于排放气缸52内的压缩过的流体。
气缸体53和后盖55由以吸收震动的方式安装在所述外壳50内下部的减震器58支承。
线性电机60包括定子和动子。
所述定子包括：外芯61；设置成与外芯61相距有预定间隙的内芯62；及安装在外芯61处的线圈组件63。所述动子包括：设置在外芯61和内芯62之间并与外芯61和内芯62相距预定间隙的磁铁64；及磁铁架65，所述磁铁64牢固地固定在磁铁架65上。
所述外芯61包括多个外部芯块。如图6和图7所示，将所述多个外部芯块在圆周方向以预定间隔设置在线圈组件63的外圆周表面上。
如图7所示，每个外部芯块的内径均等于线圈组件63的外径，每个外部芯块的内圆周表面与线圈组件63的外圆周表面相对。
具体地，每个外部芯块包括：并排设置且彼此相对的第一和第二侧芯块71和72；及设置在所述第一和第二侧芯块71和72之间的中间芯块73。
中间芯块73的内径R73等于线圈组件63的外径R63，且第一和第二侧芯块71和72的内径R75大于内芯的外径。从而，第一和第二侧芯块71和72的内圆周表面75与内芯62的外圆周表面相距预定间隙。
优选地，所述第一和第二侧芯块71和72及中间芯块73分别由多个层叠芯片形成，并将所述第一和第二侧芯块71和72利用焊接牢固地安装在中间芯块73上。
同时，所述线圈组件63包括：安装在外芯61处的绕线筒66；及绕在绕线筒66上产生磁场的线圈67。所述每个中间芯块73的内圆周表面均与线圈组件63的外圆周表面在半径方向上以预定的绝缘距离间隔开，或在所述中间芯块73和线圈组件63之间设置有一绝缘件。在下面的描述中，在中间芯块73和线圈组件63之间设置所述绝缘件。
优选地，绝缘件由贴在线圈组件63的外圆周表面上的绝缘纸74构成，且所述绝缘纸74整个包在线圈67的外圆周表面上。
参见图5，将气缸体53设置在线性电机60的前面，将芯盖68设置在线性电机60的后部，用于牢固地固定外芯61。
气缸体53和芯盖68在轴线方向上用螺栓69和螺母70牢固地相互连接，因而，轴向压力就被施加到外芯61上。
同样，所提供的主弹簧用于弹性支承活塞56的线性往复运动。所述主弹簧包括：设置在弹簧支承件76和后盖55之间的第一主弹簧77，所述弹簧支承件76固定在磁铁架65的后表面上；及设置在芯盖68和弹簧支承件76之间的第二主弹簧78。
在活塞的后端和后盖55的流体注入口54之间设置有消音器79，其是用于减小当流体通过流体注入口54注入时所产生的噪音。
将在下文中对具有根据本发明第一优选实施例的上述结构的线性电机定子的组装进行详细地描述。
首先，将多个芯片层叠，并将层叠后的芯片牢固地制成一体，以形成第一和第二侧芯块71、72和中间芯块73。
第一和第二侧芯块71和72是如此设置的，即第一和第二侧芯块71和72彼此相对，且将中间芯块73设置在第一和第二侧芯块71和72之间。
随后，将第一和第二侧芯块71和72利用焊接牢固地固定在中间芯块73的相对的侧表面上。结果，制成了一个外部芯块。
重复上述提到过的过程，从而获得多个外部芯块。将上述多个外部芯块沿着线圈组件63的外圆周表面径向设置。这样，外芯就组装成了。
此时，将绝缘纸74贴在线圈组件63的外圆周表面上，由此，所述绝缘纸74整个包在线圈67上。
结果是，每个中间芯块73的内径R73等于线圈组件63的外径R63，且绝缘纸74与每个中间芯块73的内圆周表面处于表面接触。结果是，有效地避免了对绝缘纸74的损害。
绝缘纸74避免了从线圈67到外芯61的放电。更进一步地，线圈67产生的热量通过绝缘纸74易于从外芯61排出，由此，从线性压缩机中排出。
另外，在中间芯块73和线圈组件63之间的绝缘是通过设置绝缘纸74来实现的。从而，没有必要在每个中间芯块73和线圈组件63之间保证有附加的绝缘距离，因而，减小了线性电机60的尺寸。
图10示出了根据本发明的第二优选实施例的线性电机定子的立体图，图11是图10中所示的根据本发明的第二优选实施例的线性电机定子的横截面图，图12是图10中所示的根据本发明的第二优选实施例的线性电机定子的纵向截面图。
根据本发明的第二优选实施例的线性电机包括定子和动子。如图10到图12所示，所述定子包括：外芯80；设置成与所述外芯80相距预定间隙的内芯(未示出)；安装在外芯80处的线圈组件90。所述动子包括：设置在外芯80和内芯之间的磁铁(未示出)，及磁铁架(未示出)，磁铁牢固地固定在该磁铁架上。
外芯80包括：多个外部芯块。如图10和图11所示，所述多个外部芯块在圆周方向上以预定间隔设置在线圈组件90的外圆周表面上。
如图10和图12所示，每个外部芯块包括：并排设置且彼此相对的第一和第二侧芯块81和82；及设置在第一和第二侧芯块81和82之间的中间芯块83，将中间芯块83部分地插入到线圈组件90内，来散发线圈组件90产生的热量。
优选地，第一和第二侧芯块81和82及中间芯块83分别由多个层叠的芯片形成，且所述第一和第二侧芯块81和82利用焊接牢固地固定在中间芯块83上。
中间芯块83包括：芯部分84，其两个相对的侧面连接到第一和第二侧芯块81和82上；及朝着线圈组件90从芯部分84的内圆周表面突出的散热片部分85。
在下面的描述中，中间芯块83形成“T”的形状。
芯部分84的内径R84等于线圈组件90的外径R90。
第一和第二侧芯块81和82的内径R82等于内芯的外径。从而，第一和第二侧芯块81和82的内圆周表面与内芯的外圆周表面相距有预定间隙。
同时，线圈组件90包括：设置在散热片部分85的相对的侧面处的第一和第二线圈组件91和92。
第一线圈组件91包括：安装在第一侧芯块81上的第一绕线筒93；及绕在第一绕线筒93上的第一线圈94。相似地，第二线圈组件92包括：安装在第二侧芯块82上的第二绕线筒95；及绕在第二绕线筒95上的第二线圈96。
在所示的实施例中，第一和第二线圈94和96相互之间相距有预定的距离，从而，将散热片部分85插在第一和第二线圈94和96之间。作为选择地，线圈组件90可以是单一体，且相应地，线圈可以这样绕，即线圈具有散热槽插入空间，将散热槽部分85插入到所述空间内。
在散热槽部分85和第一及第二线圈94、96之间设置有绝缘件。优选地，所述绝缘件由两片第一绝缘纸97组成，所述两片第一绝缘纸97分别贴在第一和第二线圈94和96上。
同时，中间芯块83的芯部分84的内圆周表面可在半径方向上与线圈组件90的外圆周表面相距预定的绝缘距离，或者可在中间芯块83和线圈组件90之间设置绝缘件。在下面的描述中，在中间芯块83和线圈组件90之间设置绝缘件。
优选地，绝缘件由一片贴在线圈组件90的外圆周表面上的第二绝缘纸98组成，且所述绝缘纸98整个包在第一和第二线圈94和96的外圆周表面上。
将在下文中对具有根据本发明的第二优选实施例的上述结构的线性电机定子的组装进行详细地描述。
首先，将多个芯片层叠，并将层叠后的芯片牢固地制成一体，以形成第一和第二侧芯块81、82和中间芯块83。
第一和第二侧芯块81和82是如此设置的，即第一和第二侧芯块81和82彼此相对，且将中间芯块83设置在第一和第二侧芯块81和82之间。随后，将第一和第二侧芯块81和82利用焊接牢固地固定在中间芯块83的相对的侧表面上。
此时，将中间芯块83的散热片部分85插入线圈组件90的第一和第二线圈94和96之间。
分别将第一绝缘纸97设置在散热槽部分85和第一线圈94之间，及设置在散热片部分85和第二线圈96之间，且将第二绝缘纸98设置在芯部分84和线圈组件90的外圆周表面之间。
因此，线圈组件90产生的热量被传递到散热片部分85上，因此，所述热量易于散出外芯80。
同样，第一绝缘纸97避免了从线圈组件90到散热片部分85的放电。更进一步地，线圈组件90产生的热量易于传递到散热片部分85。
同样，第二绝缘纸98避免了从线圈组件90到芯部分84的放电。更进一步地，从线圈组件90产生的热量通过第二绝缘纸98易于传递到芯部分84，由此，促进了散热。
另外，由于没有必要在中间芯块83和线圈组件90之间保证有附加的绝缘距离，因而，减小了线性电机的尺寸。
如从上述描述中显而易见的，根据本发明的线性电机定子具有下面的效果。
根据本发明的线性电机定子是这样形成的，即每个外部芯块的内径等于线圈组件的外径，每个外部芯块的内圆周表面与线圈组件的外圆周表面相对。结果，保证了在每个外部芯块和线圈组件之间的最小绝缘距离。因此，线性电机的尺寸最小化，并提高了绝缘和传热效率。
同样，每个外部芯块包括：第一和第二侧芯块和中间芯块，且第一和第二侧芯块的内径不同于中间芯块的内径。结果，第一和第二侧芯块与内芯相距预定的间隙。因此，不仅保持了线性电机的效率，而且中间芯块与线圈组件相距最小的绝缘距离。
此外，将绝缘件设置在外芯和线圈组件之间。结果，通过该绝缘件完成了从线圈到外芯的热传递。因此，提高了散热片的效率。
另外，中间芯块设置有散热片部分，将所述散热片部分插入到线圈组件内，用于将线圈组件的热量散出。因此，线圈组件产生的热量有效地消散了。
更进一步地，分别将绝缘件设置在散热槽部分和第一线圈之间，及设置在散热片部分和第二线圈之间。因此，不仅提高了绝缘效率，而且也提高了散热片效率。
虽然本发明的优选实施例是用于以说明目的而公开的，但是本领域的技术人员将能够理解的是，在不脱离如所附的权利要求中所公开的本发明的范围和精神内，对本发明进行各种修改、增加和替代。

Claims (9)

1.一种线性电机定子，包括：
包含有多个外部芯块的外芯；
设置成与该外芯相距预定间隙的内芯；及
安装在该外芯上的线圈组件，
其中所述每个外部芯块包括：
并排设置并彼此间隔开的第一和第二侧芯块；及
设置在所述第一和第二侧芯块之间的中间芯块，所述中间芯块的内径等于所述线圈组件的外径，
其中所述第一侧芯块设置在所述线圈组件的一侧，所述第二侧芯块设置在所述线圈组件的所述一侧的相对侧，并且所述中间芯块设置在所述线圈组件的外圆周表面上，其中所述第一侧芯块、所述第二侧芯块和所述中间芯块彼此独立地形成并且设置在同一个线圈组件上，并且将所述第一和第二侧芯块利用焊接牢固地固定到所述中间芯块上。
2.如权利要求1所述的定子，其中所述第一和第二侧芯块是这样设置的，即所述第一和第二侧芯块的内圆周表面与所述内芯的外圆周表面相距预定的间隙。
3.如权利要求2所述的定子，其中所述第一和第二侧芯块的内径大于所述内芯的外径。
4.如权利要求1所述的定子，其中将所述中间芯块部分地插入到所述线圈组件内。
5.如权利要求4所述的定子，其中所述中间芯块包括：
芯部分，芯部分的相对侧面连接到所述第一和第二侧芯块上；及
朝着所述线圈组件从所述芯部分的内圆周表面突出的散热片部分。
6.如权利要求5所述的定子，其中所述中间芯块形成“T”的形状。
7.如权利要求5所述的定子，进一步包括：
设置在所述中间芯块和所述线圈组件之间的绝缘件。
8.如权利要求5所述的定子，其中所述线圈组件包括：
设置在所述散热片部分相对侧面上的第一和第二线圈组件。
9.一种线性电机定子，包括：
包含有多个外部芯块的外芯；
设置成与该外芯相距预定间隙的内芯；
安装在所述外芯上的绕线筒；以及
绕在所述绕线筒上的线圈；
其中所述每个外部芯块包括：
并排设置并彼此相对的第一和第二侧芯块；及
与所述第一和第二侧芯块相独立地形成且设置在所述第一和第二侧芯块之间的中间芯块，
其中所述第一和第二侧芯块以及所述中间芯块设置在同一绕线筒上，
其中所述中间芯块的宽度大致上等于所述绕线筒的宽度。
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