[发明专利]多磁路单元片式永磁直线振荡电动机

说明书

技术领域

本发明涉及的是直线电机领域。

背景技术

直线振荡电机是指做高频往复直线运动的电机。作为直线电机的一种，它同 样具有直线电机所具有的种种优点，比如电能直接产生电磁推力，直接推动荷载 做直线运动，不需要传统旋转电机将转动变换为直线运动的转换装置，提高了传 递效率，减少了机械磨损等。直线振荡电机由于其动子做往复振荡运动所以常常 作为小型往复式压缩机、缝纫机、电锤机等设备的驱动机构。

直线振荡电机主要有两种分类：直线感应振荡电机和直线同步振荡电机，而 直线同步振荡电机相对于直线感应振荡电机损耗较小，效率较高，有很好的应用 发展前景。直线同步振荡电机根据动子形式不同分为动圈式、动铁式和动磁式三 种。动铁式直线电机动子用铁心材料做成，磁场则由励磁线圈产生，电机能产生 较大的驱动力和压缩比，但在动子上存在很大的径向力，此类作为直线振荡电机 发展初期为规避永磁材料的高成本而采取的过渡方案，基本已被淘汰。动圈式直 线振荡电机即动子由线圈构成，励磁由另一个线圈提供，或者由固定的永磁体部 件提供，此类电机优点在于行程控制较易，动子上不存在径向力和扭矩，没有空 载时的轴向力存在，不存在磁滞损耗，但驱动力相对较小，引线问题不易解决， 直接影响到电机的使用寿命，且由于线圈通电带来的能耗，相对而言效率较低。 动磁式直线振荡电机的动子由永磁材料构成，励磁仍由线圈完成，此类电机与动 圈式相比，可以提高2～3倍材料利用率，使电机更加紧凑，动子质量减小，有利 于相应谐振弹簧的设计，推力更大，效率更高，正在得到越来越多的应用。

对于动磁式直线振荡电机，20世纪90年代后期美国的Redlich等人研制了 Redlich型结构的动磁式直线振荡电机用于压缩机上，这是一种在励磁线圈的圆 周上安装导磁材料，形成与励磁线圈同心的圆筒形气隙的磁路结构，径向充磁的 圆筒形永磁体在气隙中做往复运动，经过性能实验分析，这种形式的直线电机性 能可靠，效率较高，为保证圆筒形气隙内磁场的均匀，电机各零部件的加工和装 配精度要求较高，2003年韩国LG电子将其应用到冰箱上，实现了其商业化，并 在此基础上通过改变电机的定子形状及励磁线圈的几何参数，使气隙磁场分布达 到更优，并申请了相关专利。浙江大学化工机械研究所2005年研制了一台方形 动磁式直线振荡电机作为冰箱用压缩机的驱动电机。2007年英国设菲尔德大学 研制了一种具有类似Halbach结构的动永磁体的新型单相短行程圆筒式振荡电机 并进行了实验，证实这种结构可以加强气隙内的磁通量密度，提高电机的功率密 度。

随着新型永磁材料的发展，动磁式直线振荡电机的优势也愈加明显，纵观直 线电机发展，动磁式直线振荡电机的研究及发展历史较短，现有的研究成果较少， 因此通过更深入的研究，研制出效率更高，结构更简单，更便于调节的新型电机 结构是确保动磁式直线振荡电机得到更广阔的应用的一个重要任务。

发明内容

本发明提出的是一种新型多磁路单元片式永磁直线振荡电动机，主要由定子 部件和动子部件组成。定子包括一个外表面为多边形的管形腔体和多个磁路单 元，每个磁路单元由磁导体、气隙及线圈组成，安装在腔体外侧呈多角形；动子 由多个片式永磁体安装在连接件上构成。该发明提出的永磁直线振荡电动机具有 结构简单，制作方便，利于进行负荷调节等特点。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的多磁路单元片式永磁直线振荡电动机，由定子部件和与负载相 连的动子部件组成；其特征在于，所述定子部件包括：

一管形腔体；所述管形腔体外表面为正多面体；所述管形腔体外表面中间段 的正多面体尺寸小于管形腔体外表面两端段的正多面体尺寸；

分别置于所述管形腔体每一外表面上的磁路单元；

所述磁路单元包括：

一个中间磁导体；所述中间磁导体为由多片呈形状的片状导磁材料叠 摞而成的纵截面呈形的磁导体；所述中间磁导体的中柱上缠绕励磁线圈；

二个分别置于所述中间磁导体两侧的长方体形磁导体；

所述中间磁导体与位于其两侧的磁导体之间留有长条形气隙；

两个片状第一连接件分别固定在所述管形腔体的两端；

所述片状第一连接件上设有装配孔和多对平行放置的呈散射状排布的长方 形孔；

所述动子部件包括：