CN1926750B - 带有一个具有磁体支架的电枢体的直线驱动装置 - Google Patents

带有一个具有磁体支架的电枢体的直线驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及直线驱动装置，该直线驱动装置包括至少一个用于通过对应配置的引导磁通的磁轭体产生可变磁场的励磁绕组及一个电枢体(8)，该电枢体具有一个带有至少两个永磁性的优选板状的磁体件(9a，9b)的磁体支架并且可由所述励磁绕组的磁场驱动成轴向振荡运动。为了避免磁体支架(12)中的涡流，该磁体支架(12)至少在这样一些部分中用电绝缘材料构造：这些部分进入或位于由所述磁轭体的极面及所述励磁绕组构成边界的磁场区域中。这些磁体件(9a，9b)可设置有铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b)。

Description

带有一个具有磁体支架的电枢体的直线驱动装置
本发明涉及一种直线驱动装置，该直线驱动装置包括至少一个用于通过至少一个对应配置的引导磁通的磁轭体产生可变磁场的励磁绕组及一个电枢体，该电枢体具有一个带有至少两个永磁性的磁体件的磁体支架并且可由所述励磁绕组的磁场驱动成轴向振荡运动。从US 5 559 378 A可获知一种相应的驱动装置。
相应的驱动装置尤其用于将压缩机的泵活塞驱动成直线的振荡的振动。因此，由这种压缩机及直线驱动装置组成的系统也被称为直线压缩机(例如参见JP 2002-031054A)。在相应公开的直线压缩机中，能振动的电枢体构成一个弹簧-质量系统，该弹簧-质量系统被设计用于一定的振动频率。
公知的驱动装置具有至少一个在E形状的成薄板的铁轭体中的励磁绕组。该励磁绕组的磁场将一个与电流方向相关的力施加在电枢体的一个可直线运动的磁体支架中或上的两个被交替极化的板状永磁体上，该力可被用来驱动例如压缩机的泵活塞。
这样一个磁轭体的极面与永磁体的表面之间的气隙代表磁路中的一个附加磁阻抗，该磁阻抗使气隙中由励磁绕组产生的磁场强度减小并且由此使驱动力相应地降低。
在电枢体振荡运动时，电枢体的磁体支架的侧面部分进入磁轭体的极面处的气隙场中，由此在能导电的材料中感应出涡流、损耗及相应的制动力。在公知的驱动单元中可观察到相应的效应，所述驱动单元的磁体支架通常由导电良好的铝制造，其中可在支架的空缺部中粘接入具有薄的GFK覆盖件的永磁体。
因此，本发明的任务在于，这样构造具有开头所述特征的直线驱动装置，使得所提及的感应出的制动力减小。
根据本发明，该任务用权利要求1中所给出的特征来解决。据此，在该驱动装置中，其磁体支架至少在这样一些部分中用电绝缘材料构造：这些部分进入或位于由磁轭体的极面及励磁绕组构成边界的磁场区域中。
与驱动装置的该构型相联系的优点尤其应在于，由于将绝缘材料应用于磁体支架，在该磁体支架中在极面下方不感应出涡流。因此由磁体支架的该区域也不引起附加的制动力。
根据本发明的直线驱动装置的有利构型由从属权利要求中获知。在此，根据权利要求1的实施形式可与一个从属权利要求的特征或优选也与多个从属权利要求的特征相组合。因此，对于该驱动装置还附加地提出以下特征：
-磁体支架完全由一种绝缘材料构成。取而代之的也可以是，磁体支架由金属构成，其中，磁体支架的所述进入磁轭体的和/或励磁绕组的磁场区域中的部分由一种绝缘材料构造。因此在这些绝缘材料部分中在极面下方不感应出涡流。
-特别有利的是，每个磁体件在对应配置的磁轭体和/或励磁绕组对面被由铁磁性的薄板或相应的层构成的磁体覆盖件覆盖，其中，这些磁体覆盖件轴向上被隔开一个间隔缝。这些铁磁性的覆盖件一方面用于将磁体件可靠地固定在磁体支架中或上。另一方面，这些铁磁性的覆盖件减小有效的磁气隙，增强励磁绕组的磁场并且由此增大驱动力。
-这些铁磁性的磁体覆盖件在此可有利地相互被隔开一个距离a＞2s，其中，s是表面相对于磁轭体的极面的距离。由此可避免相邻磁体件之间的磁短路。
-有利的是，每个铁磁性的磁体覆盖件覆盖一个比分别对应配置的磁体件更大的面积。
-优选提出Fe-Si合金作为用于这些铁磁性的磁体覆盖件的材料。
-这些铁磁性的覆盖件的厚度在此被有利地选择在0.2与1.5mm之间、优选在0.35与1mm之间。
-合乎目的的是，磁体件构造成板状或薄板状的。
-根据本发明构造的电枢体优选与一个压缩机的泵活塞刚性地连接。
根据本发明的直线驱动装置的其它有利构型可从以上未提及的从属权利要求及附图中得到。
下面借助优选实施例参照附图来更详细地描述本发明。附图表示：
图1根据本发明的直线驱动装置的一个示意性斜视图，
图2该驱动装置的一个电枢体的斜视图，
图3用分图3a及3b表示根据图2的电枢体的一个纵剖面及一个横剖面，及
图4用分图4a及4b表示根据图2及3的电枢体相对两个对置的磁轭体的两个不同位置。
在此，在这些附图中相应的部分总是设置有相同的参考标号。
在图1中所示的根据本发明的直线驱动装置从公知的结构形式出发，这些结构形式正如为直线压缩机所设置的那样。由该图的斜视图基本上仅可看到这种驱动装置2的一个上部分2a及一个下部分2b，其中，这些部分关于一个对称平面SE对称地构造。驱动装置2包括两个对称地对置的励磁绕组4a及4b，给这些励磁绕组各配置有至少一个引导磁通的磁轭体5a或5b。这些磁轭体例如具有公知的E形状。在这些磁轭体或这些磁轭体的极面FP之间的一个中央的通道状或缝槽状的开口7中存在一个具有例如两个永磁体9a及9b的磁性的电枢(Anker)或电枢体8。这些永磁体的相对于对称平面SE垂直地反向平行地指向的磁化M用箭头线标示。在以下附图中详细描述的、也被称为“电枢滑板”的电枢体8可在励磁绕组4a及4b的可变磁场中在轴向方向上进行振荡运动。该电枢体具有轴向上侧面的、未详细描述的延长部分10，这些延长部分有利地刚性地与一个在该图中未详细描述的压缩机V的泵活塞11相连接。因此，该泵活塞执行电枢件8的以电枢行程H进行的轴向振荡运动。
图2、3a及3b以更详细的视图示出了根据本发明构造的电枢体8或电枢滑板。该电枢体具有一个磁体支架12，该磁体支架应至少在这样一些部分中由电绝缘材料构成：这些部分在振荡运动期间进入或位于由磁轭体的极面及励磁绕组构成边界的磁场区域中。在此情况下，垂直指向电枢体的力线确定了该区域的边界。有利地，所述由绝缘材料构成的部分延伸得超过该区域边界。磁体支架12包括一个例如由铝构成的框架件13，在该框架件中在轴向对置的端侧区域中固定着一些接片状或板状的绝缘材料嵌入件14a及14b。当然，框架件13也可完全用绝缘材料制造，其中，这些绝缘材料嵌入件则可为该框架件的一体的部分。在两个绝缘材料嵌入件14a与14b之间夹入有或以其它方式固定有两个轴向上一个接一个地布置的板状的永磁体件9a及9b。
从图2、3a及3b还可看到，每个板状的磁体件9a及9b在它朝着带有励磁绕组的磁轭体的每个表面上都被一个由铁磁性材料构成的磁体覆盖件所覆盖。因为根据该选出的实施例应设置两个关于对称平面SE对称的磁轭体5a及5b，电枢体8可在这些磁轭体之间振荡地运动(参见图1)，所以在每个磁体件9a及9b的两个扁平侧上安置有铁磁性的覆盖件16a或16b及17a或17b。这些覆盖件使对应的有效磁气隙减小，由此增强了由励磁绕组产生的磁场。因此也得到作用在电枢体8或该电枢体的磁体件上的更高的轴向驱动力。
铁磁性的覆盖件16a、16b、17a及17b尤其可以以一个薄板或一个相应的层的形式构造。优选为此设置一些导电率相对小(低于公知的铝的导电率)的铁磁性薄板、尤其是由Fe-Si合金构成的所谓电工薄板，其中，这些薄板的厚度d通常在0.2mm与1.5mm之间，优选在0.35mm与1mm之间。此外有利的是，这些薄板在三侧伸出稍微超过对应配置的磁体件，至少部分地遮盖住框架件13中的、磁体件9a及9b配合在其中的空缺部的边缘并且与磁体件一起固定在支架框架中、例如粘接在该支架框架中。在两个被反向磁化的永磁性的磁体件9a及9b的分界缝18处的中间区域中，对应配置的铁磁性的薄板16a及16b或17a及17b被相互间隔开，以避免磁短路。相应的间隔缝19的轴向伸展距离a应优选这样选择，使得该轴向伸展距离至少是从表面到相应的磁轭体5a及5b的极面FP的距离s的两倍。
从图4a及4b分别可看到根据图2、3a及3b的带有其磁体支架12的电枢体8在其在磁轭体5a及5b的极面FP下振荡运动时的最大偏移量。
参考标号清单
2 驱动装置             11 泵活塞
2a 上部分              12 磁体支架
2b 下部分              13 框架件
4a、4b 励磁绕组        14a、14b 绝缘材料嵌入件
5a、5b 磁轭体          16a、16b 铁磁性的覆盖件
7 空隙                 17a、17b 铁磁性的覆盖件
8 电枢体               18 分界缝
9a、9b 磁体件          19 间隔缝
10 延长部分            M 磁化
FP 极面           H 电枢行程
SE 对称平面        a 伸展距离
V 压缩机           s 距离

Claims (11)

1.直线驱动装置，该直线驱动装置包括至少一个用于通过至少一个对应配置的引导磁通的磁轭体产生可变磁场的励磁绕组及一个电枢体，该电枢体具有一个带有至少两个永磁性的磁体件的磁体支架并且可由所述励磁绕组的磁场驱动成轴向振荡运动，其中，该磁体支架(12)至少在这样一些部分中用电绝缘材料构造：这些部分进入或位于由所述磁轭体(5a，5b)的极面(S)及所述励磁绕组(4a，4b)构成边界的磁场区域中，其特征在于：该磁体支架(12)包括一个框架件(13)，在该框架件中在轴向对置的端侧区域中固定着一些接片状或板状的绝缘材料嵌入件(14a，14b)，并且，在这些绝缘材料嵌入件(14a，14b)之间夹入有或以其它方式固定有两个轴向上一个接一个地布置的板状的永磁体件(9a，9b)。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：该磁体支架(12)完全由一种绝缘材料构成，并且，这些绝缘材料嵌入件(14a，14b)是该框架件(13)的一体的部分。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于：该磁体支架(12)由金属构成，其中，该磁体支架(12)的所述进入所述磁轭体(5a，5b)的和/或所述励磁绕组(4a，4b)的磁场区域中的部分(14a，14b)由一种绝缘材料构造。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于：每个磁体件(9a，9b)在对应配置的磁轭体(5a，5b)和/或励磁绕组(4a，4b)对面被由铁磁性的薄板或相应的层构成的磁体覆盖件(16a，16b或17a，17b)覆盖，其中，这些磁体覆盖件轴向上被隔开一个间隔缝(19)。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于：这些铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b或17a，17b)相互被隔开一个距离a＞2s，其中，s是这些磁体覆盖件相对于对应配置的磁轭体(5a，5b)的相应极面(FP)的距离。
6.根据权利要求4或5的装置，其特征在于：每个铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b，17a，17b)覆盖一个比分别对应配置的磁体件(9a或9b)更大的面积。
7.根据权利要求4或5的装置，其特征在于：这些铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b)由Fe-Si合金构成。
8.根据权利要求4或5的装置，其特征在于：这些铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b，17a，17b)各具有一个0.2与1.5mm之间的厚度(d)。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于：这些铁磁性的磁体覆盖件(16a，16b，17a，17b)各具有一个0.35与1mm之间的厚度(d)。
10.根据权利要求1的装置，其特征在于：该装置具有关于一个对称平面(SE)对称的构型。
11.根据权利要求1-5中任一项的装置，其特征在于：该电枢体(8)与一个压缩机(V)的泵活塞(11)刚性地连接。
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