CN211830532U - 线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，线性马达包括：定子，在外侧定子和内侧定子之间沿轴向具有多个气隙；绕组线圈，设置于所述定子；动子，设置在所述外侧定子和所述内侧定子之间，并且具有由磁体构成的动子铁芯，在所述气隙内进行往复运动；以及多个磁铁，分别固定于所述内侧定子，以分别位于多个所述气隙，多个所述磁铁隔着中心铁芯彼此隔开配置，从而能够一面增加对动子铁芯的推力一面减小恢复力，进而能够提高马达输出。另外，将其应用于双气隙马达中，使动子铁芯的控制变得容易，并且使磁铁的组装作业和磁化作业变得容易。

Description

线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机

技术领域

本实用新型涉及动子进行直线往复运动的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机。

背景技术

线性马达是动子通过与定子之间的相互作用来进行直线往复运动的马达，而线性压缩机是采用该线性马达将活塞结合到动子的压缩机。因此，在线性压缩机中，结合于动子的活塞在缸筒中进行往复运动，从而执行移动到下死点(Bottom Dead Cente：BDC)的吸入程序、以及移动到上死点(Top Dead Center：TDC)的压缩程序。

线性马达包括：铁芯，磁通流过该铁芯；绕组线圈，电流施加到该绕组线圈；以及磁铁，与铁芯和绕组线圈一起构成磁路。在铁芯中，分别形成为圆筒形的内侧铁芯和外侧铁芯隔着气隙(Air Gap)分别设置在内侧和外侧。绕组线圈设置于内侧铁芯或外侧铁芯，并且磁铁结合于动子或铁芯。

线性马达根据设置于铁芯的气隙的数量可以分为双气隙马达或单气隙马达。在专利文献1(韩国公开专利第10-2016-0132665A号)中公开了双气隙马达，以及在专利文献2(韩国公开专利第10-2018-0088121A号)中公开了单气隙马达。

在双气隙马达中，内侧铁芯和外侧铁芯的两端彼此隔开，从而形成两个气隙。在两侧气隙分别设置有磁铁，从而动子将通过铁芯形成的磁通进行往复运动。

在单气隙马达中，内侧铁芯和外侧铁芯的一端相连接，而另一端彼此隔开，从而形成一个气隙。磁铁设置于该气隙中，从而动子将通过铁芯形成的磁通进行往复运动。

由于在如上所述的线性马达中，动子进行往复运动，因此动子的重量与马达的效率密切相关。在磁铁结合于动子的结构中，主要应用高磁力的Nd磁铁。Nd磁铁虽具有高磁力，但是由于其价格昂贵，因此会增加马达和压缩机的制造成本。因此，应用了低磁力的铁氧体(ferrite)磁铁。铁氧体磁铁虽然价格低廉，但是由于其磁力较弱，因此需要相对大量的磁铁，从而会增加动子的重量。因此，当应用铁氧体磁铁时，将磁铁结合到构成定子的铁芯，并且在动子中设置由磁体构成的动子铁芯，从而减轻动子的重量。专利文献2中公开了一种示例，在单气隙马达中构成定子的外侧铁芯中应用了沿彼此不同的方向被磁化的多个铁氧体磁铁。

然而，如上所述，在构成定子的外侧铁芯中应用铁氧体磁铁的情况下，随着多个磁铁沿彼此不同的方向被磁化，使动子恢复到磁路中心(定子中心)的恢复力(centeringforce)将会增加。其中，由于将动子推向上死点或下死点方向的推力被弱化，从而存在结合有该马达的压缩机的性能降低的问题。

另外，在现有的线性马达中，由于从磁路中心偏心地形成一个气隙，因此α波形将不对称地形成，并且电感将升高，从而存在马达的控制特性变差并且马达效率降低的问题。

另外，在现有的线性马达中，由于磁铁安装于铁芯的内周面，从而存在磁铁的磁化作业变得困难的问题。尤其，由于对多个磁铁沿彼此不同的方向进行磁化，从而存在前面描述的磁铁的磁化作业变得更加困难的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，能够通过增加推力来减少磁铁的使用量，同时提高马达效率。

进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，通过沿着定子的轴向固定多个磁铁，并且减小在该磁铁的周边形成的恢复力，从而能够增加对动子的推力。

更进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，能够通过使多个磁铁沿相同方向进行磁化来增加推力，同时通过在多个磁铁之间设置由磁体构成的铁芯，能够减少磁铁的使用量，并且提高马达输出。

另外，本实用新型的另一目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，当在定子固定两个以上的磁铁时，能够提高该马达的控制特性，从而提高马达效率。

进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，能够改善α波形并且扩大动子的有效行程范围，从而提高马达的控制特性。

更进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，能够通过优化动子铁芯的长度来改善α值，并且扩大有效行程范围。

另外，本实用新型的另一目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，能够将磁铁容易地结合到定子，同时容易地对该磁铁进行磁化。

进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，通过将磁铁结合到定子的外周面，能够使该磁铁的结合作业和磁化作业变得容易。

更进一步地，本实用新型的目的在于，提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，通过将两个以上的磁铁结合到定子的外周面，并且使两侧磁铁之间隔开，从而能够使结合作业和磁化作业变得容易。

为了实现本实用新型的目的，可以提供一种线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，其特征在于，多个磁铁结合到设置有绕组线圈的定子，在动子中设置有由不是永磁体的磁体构成的动子铁芯，并且多个所述磁铁沿相同的方向被磁化。

这里，所述磁铁可以由铁氧体磁铁构成。

并且，所述定子由外侧定子和内侧定子构成，并且多个所述磁铁可以插入并设置到所述内侧定子的外周面。

并且，在所述内侧定子延伸形成有朝向所述外侧定子凸出的铁芯部，所述铁芯部可以位于多个所述磁铁之间。

并且，所述动子铁芯可以设置在所述磁铁的范围内。

并且，所述定子可以形成为以所述绕组线圈中心在轴向两侧分别设置有气隙。

另外，为了实现本实用新型的目的，可以提供一种线性马达，其特征在于，包括：定子，包括：外侧定子；以及内侧定子，在所述外侧定子的内侧与所述外侧定子在径向上隔开气隙，所述气隙沿着轴向并且隔开预定间隔形成有多个；绕组线圈，设置于所述定子；动子，设置在所述外侧定子和所述内侧定子之间，并且具有由磁体构成的动子铁芯，在所述气隙内进行往复运动；以及多个磁铁，分别固定于所述内侧定子，以分别位于多个所述气隙，在所述定子的轴向中央部形成有中心铁芯，并且多个所述磁铁隔着所述中心铁芯固定于两侧。

这里，多个所述磁铁可以形成为具有沿径向彼此相同的极性。

并且，多个所述磁铁可以形成为轴向长度彼此相同。

并且，多个所述磁铁可以形成为轴向上的两端之间的长度小于或等于所述外侧定子的轴向两端之间的长度。

并且，多个所述磁铁可以分别形成为环形。

并且，在所述内侧定子的外周面形成有呈环形的固定槽，呈环形的固定构件的一部分插入到所述固定槽中以在轴向上被支撑，

并且，多个所述磁铁中的至少任一个磁铁可以由所述固定构件在轴向上支撑。

这里，所述中心铁芯可以形成为从所述内侧定子的外周面朝向所述外侧定子径向延伸而形成。

并且，所述中心铁芯可以形成为在所述动子移动时所述中心铁芯的至少一部分与所述动子铁芯在径向上重叠。

并且，所述中心铁芯的轴向长度可以形成为小于或等于多个所述磁铁中的一个磁铁的轴向长度。

并且，所述中心铁芯的径向高度可以形成为小于或等于多个所述磁铁的高度。

这里，所述中心铁芯可以在轴向上与多个所述磁铁隔开预定隔开距离。

并且，所述内侧定子由构成磁路的定子主体和从所述定子主体延伸的中心铁芯构成，

并且，在所述定子主体与中心铁芯相连接的部分可以呈阶梯状地形成有支撑面部，所述支撑面部在轴向上分别支撑多个所述磁铁。

这里，所述动子铁芯的轴向长度可以形成为大于或等于所述中心铁芯的轴向长度。

这里，所述动子铁芯的轴向长度可以形成为大于或等于多个所述磁铁中的一个磁铁的轴向长度。

另外，为了实现本实用新型的目的，可以提供一种线性压缩机，其特征在于，包括：壳体，具有内部空间；线性马达，配置在所述壳体的内部空间，并且动子进行往复运动；活塞，结合于所述线性马达的动子，与所述动子一起进行往复运动；缸筒，所述活塞插入到所述缸筒内，从而形成压缩空间；吸入阀，开闭所述压缩空间的吸入侧；以及吐出阀，开闭所述压缩空间的吐出侧，并且，所述线性马达由前面描述的线性马达构成。

这里，在所述活塞的轴向一侧还可以设置有弹性构件，所述弹性构件在往复方向即轴向上弹性支撑所述活塞。

附图说明

图1是示出本实用新型的线性压缩机的一实施例的纵剖面图。

图2是剖开示出本实施例的线性马达的立体图。

图3是沿图2的线“Ⅴ-Ⅴ”的剖面图。

图4是从侧面示出本实施例的线性马达的示意图。

图5和图6是用于说明本实施例的线性马达中的磁铁和中心铁芯之间的结合关系而示出的图4的“A”部分的放大图。

图7A和图7B是分开示出本实施例中根据定子中的磁通的方向的动子的工作的示意图。

图8是对本实施例的线性马达中的铁芯进行往复运动时各个位置的电压进行测量的图表。

图9是示出根据本实施例的线性马达中的动子铁芯的长度的有效行程的变化的图表。

图10是示出本实施例的线性马达中的动子铁芯进行往复运动时α值(推力常数)的变化的图表。

具体实施方式

以下，参照附图进一步详细地描述与本实用新型相关的线性压缩机。然而，即使在不同的实施例的情况下，对于与先前实施例相同或相似的构成要素将赋予相同或相似的附图标记，并且将省略其重复描述。另外，在描述本文公开的实施例时，当判断相关的公知技术的详细描述可能使本文公开的实施例的主旨变得不清楚时，将省略其详细描述。

应当理解，示出附图仅是为了易于理解本文公开的实施例，本文公开的技术思想不受附图的限制，并且包括本实用新型的思想和技术范围内的所有修改、等同物和替代物。另外，单数形式包括复数形式，除非上下文另外明确指出。

本实用新型的线性压缩机具有线性马达，以执行吸入和压缩流体并且将压缩的流体吐出的工作。本实用新型的线性马达和线性压缩机可以成为制冷循环的构成要素，并且在下文中，以在制冷循环中循环的制冷剂作为流体来进行描述。

图1是示出本实用新型的线性压缩机的一实施例的纵剖面图。参照图1，本实施例的线性压缩机100包括壳体110、框架120、驱动单元130和压缩单元140。

壳体110可以形成密封的空间。密封的空间可以构成吸入空间101，吸入的制冷剂填充到该吸入空间101中。壳体110上形成有吸入口114，并且在吸入口114可以连接有吸入管SP。另外，壳体110上形成有吐出口115，并且在吐出口115可以连接有吐出管DP。

框架120可以设置在壳体110内部，用以支撑驱动单元130和压缩单元140。支撑弹簧151、152被设置成一端部固定于壳体110，框架120可以连接和支撑于支撑弹簧151、152的另一端部。如图所示，支撑弹簧151、152可以由板簧构成，或者可以由螺旋弹簧构成。

驱动单元130可以起到产生本实施例的线性压缩机100的往复运动的作用。为此，驱动单元130可以包括定子131和动子132。

定子131可以结合在框架120和后述的后盖146之间。定子131可以包括外侧定子1311和内侧定子1312。在外侧定子1311和内侧定子1312之间可以设置有动子132。

在外侧定子1311可以安装有绕组线圈133，并且动子132可以在连接框架1321具有由磁体构成的动子铁芯1322。动子铁芯1322不是代表永磁体的磁铁，并且可以由强磁体形成，以通过绕组线圈133与定子131一起形成磁路。因此，在本实施例的驱动单元130中，作为永磁体的磁铁135结合于定子131而不是动子132，并且对于磁铁的结合结构将在后面进行描述。

如上所述，动子132可以由连接框架1321和动子铁芯1322构成。连接框架1321可以由非磁性金属或树脂材料形成，并且动子铁芯1322可以通过烧结强磁性材料来形成，或者可以通过堆叠单张的电磁钢板来形成。

另外，连接框架1321形成为圆筒形状，并且可以结合于活塞142的后端。因此，连接框架1321将与活塞142一起进行往复运动。

另外，动子铁芯1322可以形成为一个环形状并且插入到连接框架1321中，或者可以形成为圆弧形状并且沿着连接框架1321的圆周方向排列。

另一方面，压缩单元140吸入吸入空间101内的制冷剂，并且进行压缩和吐出。压缩单元140在内侧定子1312的内侧，可以位于壳体110的中心部，并且包括缸筒141和活塞142。缸筒141由框架120支撑，并且可以在其内部形成压缩室P。

缸筒141可以形成为圆筒形，以在其内部容纳制冷剂和活塞142，并且可以形成为两端开放。缸筒141的一端可以由吐出阀1411封闭，并且在吐出阀1411的外侧可以安装有吐出盖143。

吐出阀1411和吐出盖143之间可以形成吐出空间102。即，压缩室P和吐出盖143可以由吐出阀1411形成彼此分离的空间。并且，在壳体110内部可以安装有环形管144，该环形管144延伸以使吐出口115和吐出空间102彼此连通。

另一方面，缸筒141可以形成有气体轴承145，吐出到吐出空间102的制冷剂的一部分流入到该气体轴承145中，从而在缸筒141的内周面和活塞142的外周面之间进行润滑。构成气体轴承145的入口的轴承入口1451贯通框架120而形成，构成气体轴承的轴承通路1452形成于框架120的内周面和缸筒142的外周面之间，并且构成气体轴承的轴承孔1453可以从缸筒的外周面贯通到内周面而形成。

活塞142可以从缸筒141的开放的另一端插入，以密封压缩室P。活塞142可以与前面描述的动子132连接，从而与动子132一起进行往复运动。在动子132和活塞142之间可以设置有内侧定子1312和缸筒141。因此，动子132和活塞142可以通过额外的连接框架1321彼此相结合，该连接框架1321设置成绕过缸筒141和内侧定子1312。前面描述的动子铁芯1322可以插入到连接框架1321的内部或附接在连接框架1321的外表面以结合于连接框架1321。

活塞142的内部空间和压缩室P可以通过吸入口1422连通。即，从吸入空间101流入活塞142内部空间的制冷剂流经吸入口1422，并且当用于开闭吸入口1422的吸入阀1421因制冷剂的压力而打开时，制冷剂可以被吸入到压缩室P中。

另一方面，活塞142可以通过由作为驱动单元120的线性马达的电磁力形成的推力和恢复力在轴向(往复方向)上进行共振运动，但是也可以如本实施例那样，借助机械共振弹簧1471、1472在轴向上进行共振运动。机械共振弹簧(以下，简称为共振弹簧)1471、1472由压缩螺旋弹簧构成，并且可以分别设置在连接框架1321的轴向两侧。在该情况下，第一共振弹簧1471可以设置在连接框架1321和后盖146之间，并且第二共振弹簧1472可以设置在连接框架1321和框架120之间。但是在某些情况下，共振弹簧也可以设置在相对于连接框架1321的一侧。

如上所述的本实施例的线性压缩机如下工作。

即，当沿着顺时针方向或逆时针方向对构成驱动单元130的绕组线圈133施加电流时，在定子131形成交变磁通，以使动子132沿直线进行往复运动。此时，连接到动子132的活塞142在缸筒141内部进行往复运动，从而增大或减小压缩室P的体积。

例如，当活塞142增大压缩室P的体积并且进行移动时，在压缩室P中执行吸入程序。此时，压缩室P的内部压力降低，使得设置于活塞142的吸入阀141b打开，并且驻留在吸入空间101中的制冷剂被吸入到压缩室P中。

相反，当活塞142减小压缩室P的体积并且进行移动时，在压缩室P中执行压缩程序。此时，当压缩室P的内部压力升高并达到预定压力时，安装于缸筒141的吐出阀1411打开，使得制冷剂被吐出到吐出空间102中。

当重复如上所述的活塞142的吸入程序和压缩程序时，将重复以下一系列过程：制冷剂通过吸入管SP流入到吸入空间101中，该制冷剂被吸入到压缩室P中并被压缩，并且经过吐出空间102、环形管144和吐出管DP吐出到压缩机外部。

另一方面，在本实施例的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机中，动子的重量越轻越有利于包括活塞的动子进行高速往复运动。但是，当动子中设置有作为永磁体的磁铁时，动子的重量将增加，因此，限制了动子的高速运动。进一步地，当使用具有低磁通量的铁氧体磁铁时，为了确保磁通量，将增加磁铁的使用量，由此，动子的重量将进一步增加，从而可能会降低线性马达和线性压缩机的效率。

如上所述，当使用磁通量相对较高的Nd磁铁时，可以通过降低磁铁的使用量来减轻动子的重量，但是由于其相较于铁氧体磁铁十倍以上的昂贵的价格，相对于减轻动子的重量的效果，可能会大大增加线性马达和线性压缩机的制造成本。因此，在本实施例中，使用诸如铁氧体磁铁等相对廉价的磁铁，但是磁铁可以结合于定子，以降低动子的重量。因此，在本实施例中，能够在降低磁铁的材料成本的同时增加磁铁的表面积以确保磁通量。

另一方面，在本实施例的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机中，可以应用由压缩螺旋弹簧构成的机械共振弹簧，以引起动子(或活塞)的共振运动。但是，由于应用于本实施例的线性压缩机中的线性马达的特性，在定子和动子之间会发生一定程度的磁共振弹簧效应。因此，在线性压缩机中应用由压缩螺旋弹簧构成的机械共振弹簧，从而虽然产生较强的推力，但也会因磁共振弹簧而产生恢复力。由于该恢复力作用为减小推力的因素，因此，为了增加推力而减小恢复力可能是有效的。这对于控制以优化线性马达的往复运动的方面也可能是有效的。

即，如上所述，当对驱动单元的绕组线圈施加电流时，定子将形成磁通(magneticflux)，并且通过由于施加电流而形成的磁通与由磁铁形成的磁通之间的相互作用，会产生使动子进行往复运动的力。换句话说，定子会产生将动子推向上死点和下死点的推力(thrust)、以及将被推动的动子拉向磁路的中心方向的恢复力(centering force)。推力和恢复力是彼此相反的力，并且当恢复力增加时推力可能会减小，当恢复力增加时推力可能会减小。尤其，从设置有机械共振弹簧的线性马达和线性压缩机的方面考虑，当恢复力设置得过高时，由于使动子向上死点和下死点移动的推力降低，从而整体上可能会降低马达的输出。

因此，在本实施例中，通过应用机械共振弹簧以提高马达的输出，并且通过重新布置磁铁来增加马达对动子的推力，从而提高马达的输出。这里，磁铁并不一定限于铁氧体系列，并且磁铁也不限于完全不用于动子中。

图2是剖开示出本实施例的线性马达的立体图，图3是沿图2的线“Ⅴ-Ⅴ”的剖面图，图4是从侧面示出本实施例的线性马达的示意图。

再次参照图1，在本实施例的定子131中，构成内侧铁芯的内侧定子1312插入并固定到框架120的外周面，并且构成外侧铁芯的外侧定子1311可以配置成隔开预定气隙1341、1342并且沿着圆周方向围绕内侧定子1312。

参照图2和图3，外侧定子1311和内侧定子1312在轴向上的两端可以彼此隔开配置。因此，外侧定子1311和内侧定子1312之间将形成动子132进行往复运动的空间即气隙(air gap)1341、1342。气隙1341、1342可以隔着后述的绕组线圈133分别形成于轴向上的两侧。这里，轴向是指动子进行往复运动的方向。

参照图4，如上所述，定子131由外侧定子1311和内侧定子1312构成，并且外侧定子1311和内侧定子1312在径向上彼此隔开气隙所对应的距离。

外侧定子1311可以通过放射状堆叠单张的定子片(未示出)而形成为圆筒形状，或者可以如图2和图3那样，通过放射状堆叠多个定子块(未示出)而形成为圆筒形状，该定子块通过在厚度方向上堆叠单张的定子片而形成。内侧定子1312可以通过放射状堆叠单张的定子片而形成为圆筒形状。

在外侧定子1311的轴向中间部安放有绕组线圈133，从而形成为“∩”字型，并且内侧定子1312可以形成为轴向上较长的“-”字型。因此，在外侧定子1311的中间部形成有绕组线圈槽133a，并且在绕组线圈槽133a的两侧可以分别形成有前面描述的气隙1341、1342。

并且，外侧定子1311可以由构成绕组线圈槽133a的外周面的外侧轴向磁轭部1311a，以及连接于外侧轴向磁轭部1311a的两端，并且构成绕组线圈槽133a的轴向两侧侧面的多个径向磁轭部(以下，称为第一径向磁轭部和第二径向磁轭部)1311b、1311c构成。

外侧轴向磁轭部1311a在轴向(动子的运动方向或往复方向)上较长地形成，从而外侧轴向磁轭部1311a的轴向长度L11可以形成为大于径向(与动子的运动方向垂直的方向)上的长度L12。第一径向磁轭部1311b和第二径向磁轭部1311c在径向上较长地形成，从而可以分别形成为径向长度L13大于轴向长度L14。

并且，外侧轴向磁轭部1311a的径向长度L12形成为与第一径向磁轭部1311b或第二径向磁轭部1311c的轴向长度L14大致相等，并且第一径向磁轭部1311b或第二径向磁轭部1311c的径向长度L13可以形成为小于绕组线圈槽133a的轴向长度L15。第一径向磁轭部1311b和第二径向磁轭部1311c可以相对于线圈绕组槽133a对称地形成。

另一方面，在第一径向磁轭部1311b和第二径向磁轭部1311c的各个内周侧端部可以分别延伸形成有构成极性的第一磁极部1311d和第二磁极部1311e。换句话说，在第一径向磁轭部1311b可以延伸形成有第一磁极部1311d，并且在第二径向磁轭部1311c可以延伸形成有第二磁极部1311e。

第一磁极部1311d从第一径向磁轭部1311b的内周侧端部朝向磁路中心Cm轴向延伸而形成，并且第二磁极部1311e可以从第二径向磁轭部1311c的内周侧端部朝向磁路中心Cm轴向延伸而形成。因此，第一磁极部1311d和第二磁极部1311e形成为朝向彼此的方向延伸并靠近，并且第一磁极部1311d和第二磁极部1311e之间隔开形成，以形成定子气隙(stator airgap)1311f。

定子气隙1311f的中心可以形成于定子131的轴向中心，即磁路中心Cm，从而当马达(或压缩机)停止时在径向上面向后述的中心铁芯(central core)1312b。另外，定子气隙1311f的轴向长度L16可以形成为小于中心铁芯1312b的轴向长度L28。

另一方面，如上所述，内侧定子1312可以通过放射状堆叠单张的定子片而形成为圆筒形状。

另外，内侧定子1312可以由构成磁路的内侧轴向磁轭部1312a，以及从内侧轴向磁轭部1312a的中心朝向外侧定子1311凸出的中心铁芯1312b构成。因此，内侧定子1312的内周面可以形成为沿轴向具有相同的直径，而外周面可以形成为沿轴向具有不同的直径。换句话说，内侧定子1312的内周面形成为单一的直径，以贴合于框架120的外周面，而外周面可以由前面描述的中心铁芯1312b朝向外侧定子1311凸出而形成为阶梯状。

内侧轴向磁轭部1312a的轴向长度L21可以形成为至少大于或等于外侧定子1311的轴向长度L11。因此，后述的第一磁铁1351和第二磁铁1352的轴向两端之间的长度L22可以形成为大于或等于第一磁极部1311d和第二磁极部1311e的轴向两端之间的长度L17。

另外，使内侧轴向磁轭部1312a的径向长度(厚度)L23形成为大于或等于外侧轴向磁轭部1311a的径向长度L12，可能有利于扩大后面将要描述的有效行程范围。

另一方面，中心铁芯1312b可以形成为矩形形状。但是，中心铁芯1312b的外侧端部的两侧边角也可以倾斜地形成或者形成为阶梯状。

另外，中心铁芯1312b的内侧端部可以从内侧轴向磁轭部1312a呈阶梯状延伸。例如，如图5所示，在中心铁芯1312b的轴向两侧侧面可以呈阶梯状地形成有支撑面部1312b1。因此，可以在面向中心铁芯1312b的磁铁1351、1352的侧面一部分与中心铁芯1312b隔开的状态下在轴向上紧密地贴合于支撑面部1312b1。

但是，如图6所示，中心铁芯1312b的轴向两侧侧面形成为单一的直线面，从而面向中心铁芯1312b的磁铁1351、1352的侧面可以在轴向上紧密地贴合于中心铁芯1312b。因此，能够提高对磁铁1351、1352的轴向支撑力。

另外，在中心铁芯1312b的轴向两侧可以分别结合有第一磁铁1351和第二磁铁1352。因此，第一磁铁1351和第二磁铁1352可以隔着中心铁芯1312b彼此隔开配置。

另外，中心铁芯1312b的轴向侧面可以与磁铁1351、1352接触，但是如上所述，也可以在中心铁芯1312b设置支撑面部1312b1，以形成与两侧磁铁1351、1352在轴向上隔开的隔开距离L24。因此，中心铁芯1312b可以与两侧磁铁1351、1352隔开的同时牢固地支撑该磁铁1351、1352的轴向一侧面。另外，由于中心铁芯1312b的一部分与磁铁1351、1352隔开，因此，当对磁铁1351、1352进行磁化时，能够防止中心铁芯1312b被磁化。中心铁芯1312b和磁铁1351、1352之间的隔开距离L24可以形成为相对于磁铁的厚度L25的大致20～30％。

另外，中心铁芯1312b的高度L26可以形成为小于或等于第一磁铁1351和第二磁铁1352的高度(径向厚度)L25。但是，由于中心铁芯1312b将形成连接一种磁路的通路，因此，也可以使中心铁芯1312b形成为在不与后述的动子铁芯1322接触的范围内比磁铁的高度L25更高。但是，由于第一气隙1341和第二气隙1342的尺寸由磁铁的高度L25限定，因此，中心铁芯1312b通常不会形成为比磁铁1351、1352更高。

另外，中心铁芯1312b优选形成为具有能够与动子铁芯1322在径向上重叠的程度的长度。由此，能够广泛地形成动子铁芯1322的有效行程范围。

另外，中心铁芯1312b的轴向长度可以形成为小于或等于多个磁铁1351、1352中的一个磁铁的轴向长度L27。例如，如果中心铁芯的轴向长度L28形成为大于磁铁的轴向长度L27，则磁铁的轴向长度L27将相应地缩短，从而对于具有低磁通量的铁氧体磁铁的特性而言，磁通密度将进一步降低，进而可能会降低马达性能。因此，中心铁芯的轴向长度L28可以形成为小于或等于磁铁的轴向长度L27。例如，中心铁芯的轴向长度L28优选形成为相对于磁铁的轴向长度L27的大致50～70％。

另一方面，第一磁铁1351和第二磁铁1352可以形成为环形，或者也可以形成为圆弧形状。当磁铁1351、1352形成为环形时，其可以插入并结合到内侧定子1312的外周面，而当磁铁1351、1352形成为圆弧形时，其可以附接并结合到内侧定子1312的外周面。因此，随着磁铁1351、1352插入并结合到内侧定子1312的外周面，能够使磁铁1351、1352的组装作业和磁化作业变得容易。尤其，当磁铁1351、1352形成为环形时，可以将磁铁1351、1352压入并结合到内侧定子1312的外周面，从而能够使磁铁的组装作业变得更加容易。

进一步地，通过对由中心铁芯1312b在轴向上隔开的第一磁铁1351和第二磁铁1352沿相同的方向进行磁化，能够使磁铁的磁化作业变得更加容易。

另外，第一磁铁1351和第二磁铁1352可以被支撑为在结合到内侧定子1312之后在轴向上不会脱离。例如，如图2所示，朝向中心铁芯1312b的方向贴合并支撑于该中心铁芯1312b的两侧侧面、或者设置于中心铁芯1312b的两侧侧面的支撑面部1312b1，而相反的方向可以由结合于内侧定子1312的每个固定构件1315轴向地支撑。固定构件1315形成为C环(C-ring)形状，在内侧定子1312的两端部外周面分别形成有呈环形的固定槽1315a，并且各个固定构件1315分别插入并结合到固定槽1315a中。

另外，如图4所示，第一磁铁1351和第二磁铁1352可以沿相同的方向被磁化。由此，第一磁铁1351和第二磁铁1352在径向上将具有彼此相同的极性。例如，第一磁铁1351的内周面和第二磁铁1352的内周面可以被磁化为N极，并且外周面可以被磁化为S极，以在第一磁铁1351和第二磁铁1352中形成从内周面到外周面的方向上的磁力线。因此，通过去除第一磁铁1351和第二磁铁1352周边对动子铁芯1322的恢复力或者使该恢复力最小化，能够仅产生对动子铁芯的推力或者使该推力最大化。对此将在后面再次进行描述。

另外，第一磁铁1351和第二磁铁1352可以形成为轴向长度L27彼此相同。因此，动子铁芯1322将从磁路中心Cm以相同的距离进行往复运动。

但是在某些情况下，第一磁铁1351的轴向长度L27和第二磁铁1352的轴向长度L27可以不同地形成。例如，当线性马达应用于具有一个压缩室的线性压缩机时，考虑到活塞142会因压缩室P的压力而被推动，靠近压缩室P的第二磁铁1352的轴向长度L27可以形成为大于第一磁铁1351的轴向长度L27。或者，可以配置成第二磁铁1352相对于磁路中心Cm更靠近压缩室侧。因此，连接于动子铁芯的活塞能够向压缩室侧产生更大的推力。

另外，第一磁铁1351的轴向长度和第二磁铁1352的轴向长度相加的磁铁的轴向长度可以形成为，小于或等于第一磁极部1311d的轴向长度和第二磁极部1311e的轴向长度相加的外侧定子1311的轴向长度。例如，从第一磁铁1351的下死点方向末端到第二磁铁1352的上死点方向末端为止的长度L22可以形成为，小于或等于从第一磁极部1311d的下死点方向末端到第二磁极部1311e的上死点方向末端为止的长度L17。因此，能够使通过第一磁铁1351和第二磁铁1352的磁通的泄漏最小化，进而提高马达效率。

另一方面，如上所述，动子铁芯1322不是代表永磁体的磁铁，只要是能够如电磁钢板那样通过绕组线圈133与定子131一起形成磁路的磁体即可。

另外，动子铁芯1322的轴向长度可以形成为大于或等于多个磁铁1351、1352中的一个磁铁的轴向长度。另外，动子铁芯1322的轴向长度L31可以形成为小于多个磁铁的轴向长度之和。因此，动子铁芯1322将沿着定子1311中形成的磁通的方向进行往复运动。但是，由于有效行程的起点和终点根据动子铁芯1322的轴向长度L31而改变，因此α值也会改变。例如，动子铁芯1322的轴向长度L31越短，则有效行程的范围越小，而动子铁芯1322的轴向长度L31越长，则有效行程的范围越大。对此将在后面参照图9再次进行描述。

在如上所述的本实施例的线性马达中，动子将沿着定子中形成的磁通的方向进行往复运动。图7A和图7B是分开示出本实施例中根据定子中的磁通的方向的动子的工作的示意图。

图7A例示了沿顺时针方向形成磁通的情况，在该情况下，动子1322将朝向图中的右侧即下死点方向移动。此时，外侧定子1311中形成的磁通将通过外侧轴向磁轭部1311a和第一径向磁轭部1311b以及第一磁极部1311d移动到中心铁芯1312b，并且移动到该中心铁芯1312b的磁通中相对较多的磁通将被吸引到第一磁铁1351的内侧面极性(N极)。该磁通移动到第一磁铁1351的外侧面极性(S极)，然后通过动子铁芯1322形成返回到中心铁芯1312b的闭环，从而提高对动子铁芯1322的推力。由此，动子铁芯1322将从定义为磁路中心Cm的定子中心朝向图中的右侧方向移动到远离的下死点。

图7B例示了沿逆顺时针方向形成磁通的情况，在该情况下，动子1322将朝向图中的左侧即上死点方向移动。此时，外侧定子1311中形成的磁通将通过外侧轴向磁轭部1311a和第二径向磁轭部1311c以及第二磁极部1311e移动到中心铁芯1312b，并且移动到该中心铁芯1312b的磁通中相对较多的磁通将被吸引到第二磁铁1352的内侧面极性(N极)。该磁通移动到第二磁铁1352的外侧面极性(S极)，然后通过动子铁芯1322形成返回到中心铁芯1312b的闭环，从而提高对动子铁芯1322的推力。由此，动子铁芯1322将从定义为磁路中心Cm的定子中心朝向图中的左侧方向移动到远离的上死点。

这里，如图7A和图7B所示，第一磁铁1351和第二磁铁1352中分别形成从内周面到外周面方向的磁通。因此，在外侧定子1311的第一磁极部1311d和与之相对的第一磁铁(和内侧定子的一端)1351之间，以及第二磁极部1311e和与之相对的第二磁铁(和内侧定子的另一端)1352之间将不会形成或形成非常弱的涡流磁通。此时，对移动到下死点的动子铁芯1322或移动到上死点的动子铁芯1322将产生较弱的恢复力，从而如上所述，动子铁芯1322将能够平滑地移动到下死点或上死点。即，对动子铁芯1322的恢复力减小，而推力将增加，从而能够提高相对于相同的磁铁的表面积的马达输出。相反，由此能够减少相对于相同的马达输出的磁铁的使用量，从而当使用铁氧体磁铁时，能够在不增大马达的尺寸的情况下，获得期望的水平的马达输出。另外，当使用Nd磁铁时，可以通过减少马达的使用量来削减材料成本。

另一方面，如上所述，根据本实施例，能够使动子铁芯1322平滑地移动到上死点或下死点，从而能够相应地提高对动子铁芯1322的控制特性。

通常，以下死点为基准在控制动子铁芯1322时，将在下死点区间在预定时间内施加大约相同水平的电压。将该区间定义为可控制区间，即有效行程区间。图8是对本实施例的线性马达中的芯进行往复运动时各个位置的电压进行测量的图表。参照该图表可以看出动子的有效行程范围。

参照图8，有效行程区间大致在0.005秒～0.015秒之间的区间。不仅是与专利文献1相比，即使是与专利文献2相比较，也能够看出在下死点的有效行程范围被扩大的结果。这是因为如上所述，随着第一磁铁1351和第二磁铁1352沿相同的方向被磁化，将不会形成涡流磁通或形成非常低的涡流磁通。

另外，在本实施例中，在相对于绕组线圈的两侧设置有第一磁极部1311d和第二磁极部1311e，并且第一磁铁1351和第二磁铁1352由中心铁芯1312b彼此隔开配置。因此，马达的α波形将相对于磁路中心对称地形成，从而有效行程区间将被延长。在该情况下，能够更准确地控制动子铁芯1322，从而能够提高马达性能。此时，显示的有效行程范围可以根据诸如中心铁芯1312b的高度(厚度)、动子铁芯1322的长度等设计变量而不同。

例如，当动子铁芯1322的长度缩短时，有效行程范围将减小，而当动子铁芯1322的长度增加时，有效行程范围将增大。图9是示出根据本实施例的线性马达中的动子铁芯的长度的有效行程的变化的图表。

该实验中的条件是对各个模型将中心铁芯1312b的高度设置成相同，并且将动子铁芯1322的长度设置成了不同。即，模型①的动子铁芯1322的长度最短，并且以模型②、模型③、模型④的顺序增加了动子铁芯1322的长度。模型④的动子铁芯1322的长度最长。

参照图9，在下死点区间，模型①的电压最高，并且模型④的电压最低。另外，模型①的有效行程区间最短，并且模型④的有效行程区间最长。可以看出这是因为动子铁芯1322的长度越长，动子铁芯1322和中心铁芯1312b之间的重叠区间也越长，从而有效行程的范围被延长。因此，可以看出使动子铁芯1322的长度尽可能较长地形成，并且使动子铁芯1322的至少一部分形成为能够在上死点或下死点与中心铁芯1312b在径向上重叠，有利于扩大有效行程的范围。

这还与马达的形状有关。例如，根据本实施例的线性马达，形成了在以绕组线圈133为中心的两侧分别形成有气隙1341、1342的双气隙马达。因此，定义为推力常数的α值相对于单气隙马达构成对称。此时，动子铁芯1322从下死点移动到上死点，以及从上死点移动到下死点的形状将形成彼此相似的形状，从而动子铁芯1322的有效行程范围也会相应地扩大，进而能够提高马达的效率。图10是示出本实施例的线性马达中的动子铁芯进行往复运动时α值(推力常数)的变化的图表。该图是示出磁铁的内径为26mm、磁铁的外径为30mm、磁铁的长度为20mm、以及动子铁芯的重量为141g的情况下的α值的图表。该图表的X轴表示动子铁芯进行往复运动的时间，因此最终表示动子铁芯的位置，并且Y轴表示相应位置处的电压，因此最终表示相应位置处的α值。

如图所示，本实施例的双气隙线性马达的α值在动子铁芯从磁路中心(0.01点)向下死点略微偏置的0.008点处显示峰值42.15，并且在从磁路中心向上死点略微偏置的0.012点处显示与峰值相似的42.01。

通过图10所示的图表，可以看出动子铁芯1322从下死点移动到上死点的工作和从上死点移动到下死点的工作大致构成对称。由此，对动子铁芯1322的可控制行程范围扩大，从而能够简化对动子铁芯1322的控制，并且提高马达效率。另外，也能够提高采用该线性马达的线性压缩机的效率。

另一方面，以上以线性马达为例进行了描述。因此，当将前面描述的线性马达应用于线性压缩机时，在线性压缩机中也可以同样期待从线性马达中获得的效果。因此，对线性马达的描述将适用于线性压缩机。

根据本实用新型的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，通过将多个磁铁固定并结合到定子，并且对多个磁铁沿相同的方向进行磁化，一面增加了对进行往复运动的动子铁芯的推力一面减小恢复力，从而能够提高马达输出。由此，能够减少相对于相同的马达输出的磁铁的使用量，从而当使用铁氧体磁铁时，能够在不增大马达的尺寸的情况下，获得期望的水平的马达输出。另外，当使用Nd磁铁时，可以通过减少马达的使用量来削减材料成本。

另外，根据本实用新型，在外侧定子中以绕组线圈为中心的两侧分别设置有磁极部，并且在内侧定子中隔着中心铁芯在两侧分别设置有磁铁，因此，马达的α波形将相对于磁路中心对称地形成。因此，动子铁芯的有效行程区间将被延长，从而能够更准确地控制动子铁芯，由此，能够提高马达性能。

另外，根据本实用新型，随着磁铁插入并结合到内侧定子的外周面，能够使磁铁的组装作业和磁化作业变得容易。进一步地，通过对由中心铁芯在轴向上隔开的多个磁铁沿相同的方向进行磁化，能够使磁铁的磁化作业变得更加容易。

Claims (12)

1.一种线性马达，其中，包括：

定子，包括：外侧定子；以及内侧定子，在所述外侧定子的内侧与所述外侧定子在径向上隔开气隙，所述气隙沿着轴向隔开预定间隔形成有多个；

绕组线圈，设置于所述定子；

动子，设置在所述外侧定子和所述内侧定子之间，并且具有由磁体构成的动子铁芯，在所述气隙内进行往复运动；以及

多个磁铁，分别固定于所述内侧定子，以分别位于多个所述气隙，

在所述定子的轴向中央部形成有中心铁芯，

多个所述磁铁隔着所述中心铁芯分别固定于两侧。

2.根据权利要求1所述的线性马达，其中，

多个所述磁铁具有沿径向彼此相同的极性，

多个所述磁铁的轴向长度彼此相同。

3.根据权利要求1所述的线性马达，其中，

多个所述磁铁在轴向上的两端之间的长度形成为小于或等于所述外侧定子的轴向两端之间的长度。

4.根据权利要求3所述的线性马达，其中，

多个所述磁铁分别形成为环形，

在所述内侧定子的外周面形成有呈环形的固定槽，呈环形的固定构件的一部分插入到所述固定槽中以在轴向上被支撑，

多个所述磁铁中的至少任一个磁铁由所述固定构件在轴向上支撑。

5.根据权利要求1所述的线性马达，其中，

所述中心铁芯从所述内侧定子的外周面朝向所述外侧定子径向延伸而形成。

6.根据权利要求5所述的线性马达，其中，

所述中心铁芯形成为在所述动子移动时所述中心铁芯的至少一部分与所述动子铁芯在径向上重叠。

7.根据权利要求6所述的线性马达，其中，

所述中心铁芯的轴向长度形成为小于或等于多个所述磁铁中的一个磁铁的轴向长度。

8.根据权利要求6所述的线性马达，其中，

所述中心铁芯的径向高度形成为小于或等于多个所述磁铁的高度。

9.根据权利要求1所述的线性马达，其中，

所述中心铁芯在轴向上与多个所述磁铁隔开预定隔开距离，

所述内侧定子由构成磁路的定子主体和从所述定子主体延伸的中心铁芯构成，

在所述定子主体与所述中心铁芯相连接的部分呈阶梯状地形成有支撑面部，所述支撑面部在轴向上分别支撑多个所述磁铁。

10.根据权利要求1所述的线性马达，其中，

所述动子铁芯的轴向长度形成为大于或等于所述中心铁芯的轴向长度或多个所述磁铁中的一个磁铁的轴向长度。

11.一种线性压缩机，其特征在于，包括：

壳体，具有内部空间；

线性马达，配置在所述壳体的内部空间，并且动子进行往复运动；

活塞，结合于所述线性马达的动子，与所述动子一起进行往复运动；

缸筒，所述活塞插入到所述缸筒内，从而形成压缩空间；

吸入阀，开闭所述压缩空间的吸入侧；以及

吐出阀，开闭所述压缩空间的吐出侧，

所述线性马达由权利要求1至10中任一项所述的线性马达构成。

12.根据权利要求11所述的线性压缩机，其特征在于，

在所述活塞的轴向一侧还设置有弹性构件，所述弹性构件在往复方向即轴向上弹性支撑所述活塞。

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