CN207234540U - 一种扁平化电机结构及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扁平化电机结构及压缩机，其中，扁平化电机结构包括：包括：第一定子铁芯和安装在第一定子铁芯上的绕组，第一定子铁芯至少有一侧的外部设有第二定子铁芯，第一定子铁芯和第二定子铁芯之间活动设有动子磁钢，第一定子铁芯和第二定子铁芯均由若干个导磁片平行叠压成扁平的块状。本实用新型的扁平化电机结构具有体积小、效率高且方便加工等优点。

Description

一种扁平化电机结构及压缩机

技术领域

本实用新型涉及电机结构技术领域，尤其涉及一种扁平化电机结构及压缩机。

背景技术

目前用于直线压缩机的直线振荡电机多采用C型外定子结构，例如专利ZL200880112994.9、ZL200880001914.2等。电机主要由外定子铁芯、环形绕组、内定子铁芯、动子支撑架及磁钢构成，外定子铁芯由多块C型铁芯组合而成，一般为8块，每块C型铁芯由两块L型铁芯拼接而成，两块L型铁芯为1对极，共形成8对极。环形绕组为集中绕组，由骨架包裹，L型铁芯夹紧在骨架的铁芯定位槽中，多块C型铁芯均匀分布在骨架上。内定子铁芯为内紧外松的辐射状结构，电机动子由磁钢和动子支撑架构成，外形呈圆筒形，动子磁钢在气隙一侧极性相同。当环形绕组通入交流电时，每一对极定子齿部产生交替的磁极，使得磁钢受到轴向方向的电磁推力，推动动子部分实现往复运动。

这种电机结构有以下几个缺陷：

1、电机整体呈圆柱形，体积较大，不利于压缩机整体高度的降低；

2、铁芯叠片工艺复杂，外定子铁芯叠压时扣点要不断错位，以使铁芯靠近气隙一侧的齿部形成圆弧形的内表面，内定子铁芯采用内紧外松的辐射状形式，工艺更加复杂；

3、由于沿环形绕组圆周部分的铁芯之间有较大的空间，环形绕组产生的磁场没有完全通过铁芯形成闭合回路，相当一部分磁场能量被浪费掉，因此电机功率因数较低；

4、内定子铁芯叠片内紧外松，靠近气隙侧片间空间大，磁阻较大，电枢磁场形成的磁力线很难完全与之交链，漏磁较严重，也是造成电机功率因数较低的原因。

因此，如何设计一种体积小、效率高且方便加工的电机结构是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出一种扁平化电机结构及压缩机。

本实用新型采用的技术方案是，设计一种扁平化电机结构，包括：第一定子铁芯和安装在第一定子铁芯上的绕组，第一定子铁芯至少有一侧的外部设有第二定子铁芯，第一定子铁芯和第二定子铁芯之间活动设有动子磁钢，第一定子铁芯和第二定子铁芯均由若干个导磁片平行叠压成扁平的块状。

其中，第一定子铁芯包括：一个定子轭部、数量与第二定子铁芯相同的对极部，绕组安装在定子轭部上，对极部由两个对称连接在定子轭部上的定子齿部构成，每个对极部正对一个第二定子铁芯，且位置正对的对极部与第二定子铁芯之间均活动设有动子磁钢。当绕组通交流电时，对极部的两个定子齿部交替出现不同磁极，牵引动子磁钢往复直线运动。

优选的，第一定子铁芯上位置相对的两侧外部对称设有第二定子铁芯，定子轭部位于两个第二定子铁芯的中间，两个对极部对称设于定子轭部的两侧。

优选的，动子磁钢均固定有动子支架，动子支架通过辅助支撑结构悬空设置在对极部和第二定子铁芯之间。

优选的，绕组绕制在绝缘骨架上，绝缘骨架的中心设有贯通其两端的通孔，第一定子铁芯在定子轭部切断形成两个子铁芯，该两个子铁芯上的定子轭部分别从绝缘骨架的两端插入通孔中。

优选的，第一定子铁芯和第二定子铁芯在叠片方向上的厚度相同，动子磁钢在垂直于充磁方向上的厚度与第一定子铁芯在叠片方向上的厚度相同。

在第一优选实施例中，两个动子磁钢之间无连接关系，绕组通交流电时，两个动子磁钢同步运行且独立活动。

在第二优选实施例中，两个动子磁钢通过连接件连接，绕组通交流电时，两个动子磁钢共同运动。

本实用新型还提出了一种具有上述第一优选实施例中扁平化电机结构的压缩机，包括：两个气缸，两个动子支架的一端各连接在一个气缸的活塞杆上、另一端各连接在一个刚性弹簧组上，刚性弹簧组内设有至少一个刚性弹簧，且刚性弹簧组远离动子磁钢的一端被固定。

本实用新型还提出了一种具有上述第二优选实施例中扁平化电机结构的压缩机，包括：一个气缸，两个动子支架的一端连接在气缸的活塞杆上、另一端连接在一个刚性弹簧组上，刚性弹簧组内设有至少一个刚性弹簧，且刚性弹簧组远离动子磁钢的一端被固定。

与现有技术相比，本实用新型具备以下优点：

1、第一定子铁芯和第二定子铁芯均由若干个导磁片平行叠压而成，叠片方式与传统旋转电机相同，安装工艺简单，生产加工方便；

2、第一定子铁芯和第二定子铁芯均呈扁平的块状，电机整体呈矩形，空间利用率高、体积小，有利于降低压缩机整体高度，使用背景技术中传统电机结构的压缩机整体高度在160mm以上，使用本实用新型电机结构的压缩机整体高度可降至100mm左右，大大增加了冰箱等电器的存储空间，符合市场同类产品发展趋势；

3、绕组安装在定子轭部漏磁小、具有较高的功率因数、较高的推力电流比，电机效率高，具有明显的节能优势；

4、第一定子铁芯外设有两个第二定子铁芯时，两部分共用安装在定子轭部的绕组，绕线工艺性好，具有很高的槽满率，从而有较小的电机体积；

5、本实用新型具有两个独立的运动部分，用在双缸压缩机中分别驱动两个气缸工作，同时，两个独立运动部分也可通过机械结构连接，用在单缸压缩机中共同驱动单缸工作。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型中优选实施例电机结构的组装示意图；

图2是本实用新型中优选实施例第一定子铁芯的立体示意图；

图3是本实用新型中绕组通电时极对部的磁极分布示意图；

图4是本实用新型中绕组绕制在绝缘骨架上的立体示意图；

图5是本实用新型中绕组绕制在绝缘骨架上时第一定子铁芯的立体示意图；

图6是本实用新型中绕组绕制在绝缘骨架上时第一定子铁芯的安装示意图；

图7是本实用新型中压缩机具有第一优选实施例电机结构的安装示意图；

图8是本实用新型中压缩机具有第二优选实施例电机结构的一安装示意图；

图9是本实用新型中压缩机具有第二优选实施例电机结构的另一安装示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型了提出一种扁平化电机结构，包括：第一定子铁芯1、第二定子铁芯2、绕组3及动子磁钢4等。第一定子铁芯1至少有一侧的外部设有第二定子铁芯2，绕组3安装在第一定子铁芯1上，动子磁钢4的数量与第二定子铁芯2相同，活动设置在第一定子铁芯1和第二定子铁芯2之间。

第一定子铁芯1和第二定子铁芯2均由若干个导磁片平行叠压而成，导磁片优选采用硅钢片，其叠压方式与普通柱形旋转电机铁芯的叠压方式相同，本实用新型中铁芯呈扁平的块状，硅钢片平行堆叠，工艺更简单。第一定子铁芯1和第二定子铁芯2在叠片方向上的厚度相同，且厚度由压缩机功率决定，一定排量的压缩机活塞行程由运行频率决定，频率越高，气缸的尺寸越小，行程越短，铁芯的厚度也越小，因此较高的运行频率有利于降低电机体积。

其中，如图2、3所示，第一定子铁芯1包括：一个共用的定子轭部101和数量与第二定子铁芯2相同的对极部102。定子轭部101远离第二定子铁芯2，绕组3安装在定子轭部101上，对极部102由两个对称连接在定子轭部101上的定子齿部构成，每个对极部102靠近一个第二定子铁芯2、且位置正对该第二定子铁芯2。动子磁钢4活动设置在位置正对的对极部102和第二定子铁芯2之间，当绕组3通入交变电流时，电流产生的磁路沿定子轭部101、对极部102及该对极部102正对的第二定子铁芯2闭合，对极部102内的两个定子齿部出现交替的N、S磁极，动子磁钢4在对极部102的电磁力吸引下往复直线运动。当交变电流的频率与运动部分的固有频率相同时，即出现共振现象，此时运动部分表现出较大的振动幅值，电机给出较小的驱动力，而运动部分行程却很大，运动部分包括弹簧、动子磁钢4、活塞等共同构成的整体。

如图1、3所示，在优选实施例中，第一定子铁芯1的上位置相对的两侧外部对称设有第二定子铁芯2，定子轭部101位于两个第二定子铁芯2的中间，两个对极部102对称设于定子轭部101的两侧。此时，两个对极部102与两个第二定子铁芯2之间共有两个动子磁钢4，当绕组3通交流电流时，电流产生的磁路沿定子轭部101、两个对极部102及各对极部102正对的第二定子铁芯2闭合，两个动子磁钢4在电磁力的推动下同步运行。

如图1所示，动子磁钢4均固定有动子支架5，动子支架5通过辅助支撑结构悬空设置在第一定子铁芯1和第二定子铁芯2之间，实际上是悬空设置在对极部102和第二定子铁芯2之间，辅助支撑结构需保证动子磁钢4与对极部102和第二定子铁芯2的表面之间形成均匀的气隙，避免动子磁钢4在运动时与铁芯表面发生摩擦碰撞。电机结构应用时，动子支架5的两端分别与弹簧、活塞杆连接，共同形成压缩机的运动部分，动子支架5为低密度、高机械强度的合金材料或者复合材料加工而成，以提高谐振频率。

动子磁钢4在垂直于充磁方向上的厚度与第一定子铁芯1在叠片方向上的厚度相同或接近。动子磁钢4可采用铁氧体或者钕铁硼材料，动子磁钢4的选择依据负载工况及成本考虑选择，为获得同样的电机性能，铁氧体材料体积更大，而动子部分的重量又与电机振荡频率严格相关，如下方列的电机振荡频率计算公式所示：

ks为弹簧刚度， kg为气体负载等效刚度，m 为运动部分重量，因此为获得较高的工作频率优选钕铁硼材料。

绕组的安装结构有两种，第一种是定子轭部101包覆有绝缘层，绕组3绕制在绝缘层上，第一种是传统的绕组安装结构。如图4至6所示，第二种是本实用新型改进后的安装结构，绕组3绕制在由PBT等材料注塑成型的绝缘骨架6上，绝缘骨架6的中心设有贯通其两端的通孔601，第一定子铁芯1在定子轭部101切断形成左右两个子铁芯，该两个子铁芯上的定子轭部从绝缘骨架6的两端分别插入通孔601中，通过绝缘骨架6拼接形成第一定子铁芯1，第一定子铁芯1采用分块设计以便于安装，这种绕组安装方式可以使电机获得很高的槽满率，从而减小电机体积，绕组的截面排列形状根据槽型设计，第一定子铁芯分块的位置及结合处形状可按照实际需要选择设计。

由于本实用新型具有两个同步运行的动子磁钢，在第一优选实施例中，两个动子磁钢4之间无连接关系，绕组3通交流电时，两个动子磁钢4同步运行且独立活动，可用于驱动具有两个气缸的压缩机工作。在第二优选实施例中，两个动子磁钢4通过连接件进行连接，绕组3通交流电时，两个动子磁钢4共同运动，可用于驱动具有一个气缸的压缩机工作。

如图7所示，本实用新型还提出了一种具有上述第一优选实施例中扁平化电机结构的压缩机，包括：两个气缸9，由于动子磁钢4固定在动子支架5上，为了便于安装，两个动子支架5的一端各连接在一个气缸的活塞杆8上，两个动子支架5的另一端各连接在一个刚性弹簧组7上。刚性弹簧组内设有至少一个刚性弹簧，图7中示出的是刚性弹簧组7内设有一个刚性弹簧，刚性弹簧组7远离动子支架5的一端被固定。在活塞杆8和刚性弹簧组7的共同作用下，动子支架5悬空设置在第一定子铁芯1和第二定子铁芯2，当两个动子磁钢4带动动子支架5运动时，各动子支架5分别推动与其连接的活塞杆8及刚性弹簧组7进行直线伸缩运动，刚性弹簧组7在安装时不需要预压，压缩机停止工作时处于自然伸长状态。

如图8、9所示，本实用新型还提出了一种具有上述第二优选实施例中扁平化电机结构的压缩机，包括：一个气缸9，由于动子磁钢4固定在动子支架5上，为了便于安装，两个动子支架5的一端连接在气缸的活塞杆8上，两个动子支架5的另一端连接在一个刚性弹簧组7上。刚性弹簧组7内设有至少一个刚性弹簧，图中8示出的是刚性弹簧组7内设有两个刚性弹簧，图9中示出的是刚性弹簧组7内设有一个刚性弹簧，刚性弹簧组7远离动子磁钢4的一端被固定。在活塞杆8和刚性弹簧组7的共同作用下，动子支架5悬空设置在第一定子铁芯1和第二定子铁芯2，当两个动子磁钢4带动动子支架5运动时，两个动子支架5共同推动活塞杆8及刚性弹簧组7进行直线伸缩运动，刚性弹簧组7在安装时不需要预压，压缩机停止工作时处于自然伸长状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扁平化电机结构，包括：第一定子铁芯（1）和安装在所述第一定子铁芯（1）上的绕组（3），其特征在于，所述第一定子铁芯（1）至少有一侧的外部设有第二定子铁芯（2），所述第一定子铁芯（1）和第二定子铁芯（2）之间活动设有动子磁钢（4），所述第一定子铁芯（1）和第二定子铁芯（2）均由若干个导磁片平行叠压成扁平的块状。

2.如权利要求1所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述第一定子铁芯（1）包括：一个定子轭部（101）、数量与所述第二定子铁芯（2）相同的对极部（102），所述绕组（3）安装在所述定子轭部（101）上，所述对极部（102）由两个对称连接在所述定子轭部（101）上的定子齿部构成，每个对极部（102）正对一个第二定子铁芯（2），且位置正对的对极部（102）与第二定子铁芯（2）之间均活动设有所述动子磁钢（4）；

当所述绕组（3）通交流电时，所述对极部（102）的两个定子齿部交替出现不同磁极，牵引所述动子磁钢（4）往复直线运动。

3.如权利要求2所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述第一定子铁芯（1）上位置相对的两侧外部对称设有第二定子铁芯（2），所述定子轭部（101）位于所述两个第二定子铁芯（2）的中间，两个所述对极部（102）对称设于所述定子轭部（101）的两侧。

4.如权利要求3所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述动子磁钢（4）均固定有动子支架（5），所述动子支架（5）通过辅助支撑结构悬空设置在所述对极部（102）和第二定子铁芯（2）之间。

5.如权利要求2或3所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述绕组（3）绕制在绝缘骨架（6）上，所述绝缘骨架（6）的中心设有贯通其两端的通孔（601），所述第一定子铁芯（1）在定子轭部（101）切断形成两个子铁芯，该两个子铁芯上的定子轭部分别从所述绝缘骨架（6）的两端插入所述通孔（601）中。

6.如权利要求1至3任一项所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述第一定子铁芯（1）和第二定子铁芯（2）在叠片方向上的厚度相同，所述动子磁钢（4）在垂直于充磁方向上的厚度与所述第一定子铁芯（1）在叠片方向上的厚度相同。

7.如权利要求4所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述两个动子磁钢（4）之间无连接关系，所述绕组（3）通交流电时，所述两个动子磁钢（4）同步运行且独立活动。

8.如权利要求4所述的扁平化电机结构，其特征在于，所述两个动子磁钢（4）通过连接件连接，所述绕组（3）通交流电时，所述两个动子磁钢（4）共同运动。

9.一种具有权利要求7所述扁平化电机结构的压缩机，包括：两个气缸（9），所述两个动子支架（5）的一端各连接在一个所述气缸的活塞杆（8）上、另一端各连接在一个刚性弹簧组（7）上，所述刚性弹簧组（7）内设有至少一个刚性弹簧，且所述刚性弹簧组（7）远离所述动子磁钢（4）的一端被固定。

10.一种具有权利要求8所述扁平化电机结构的压缩机，包括：一个气缸（9），所述两个动子支架（5）的一端连接在所述气缸的活塞杆（8）上、另一端连接在一个刚性弹簧组（7）上，所述刚性弹簧组（7）内设有至少一个刚性弹簧，且所述刚性弹簧组（7）远离所述动子磁钢（4）的一端被固定。