[发明专利]动磁式无内定子直线振荡电机

说明书

技术领域

本发明属于直线电机领域，具体说是一种带有永久磁铁的直线振荡电机。

背景技术

传统技术采用曲柄和丝杠等传动机构将旋转电机的旋转运动转换成直线往复运动，存在结构复杂、效率低和机械可靠性差等问题。采用直线振荡电机来实现直线往复运动可省去传动机构，降低摩擦损耗，提高系统效率和可靠性。

直线振荡电机包括动磁式直线振荡电机、动圈式直线振荡电机和动铁式直线振荡电机。其中，动磁式直线振荡电机是由永磁材料作为动子的一种直线振荡电机，永磁材料产生的恒定磁场和励磁线圈产生的交变磁场相互作用推动永磁材料做往复交替运动，相比于采用励磁线圈作为动子的动圈式直线振荡电机和采用铁芯作为动子的动铁式直线振荡电机，其动子质量更小，推力更大，效率更高。随着新型永磁材料的发展，动磁式直线振荡电机的优势愈加明显。

1992年美国的Beale和Redlich等人研制了Redlich型结构的动磁式直线振荡电机，2003年，LG公司在该结构的基础上进行改进，首次实现了动磁式直线振荡电机驱动线性压缩机的商用化。这种圆筒形结构的动磁直线振荡电机是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。

申请号为200880001914的专利公开了一种用于直线压缩机的直线马达，包括内部定子、外部定子、多个永磁体组成的动子，所述内部定子通过圆周方向堆叠铁芯块使其彼此绝缘而形成，外部定子通过以预定间隔沿圆周方向设置铁芯块并且围绕所述铁芯块卷绕线圈而形成，所述永磁体以预定间隙设置在所述内部定子与所述外部定子之间并且相互作用而沿直线往复运动，其结构及铁芯叠片较复杂，维护困难。

传统的动磁式直线振荡电机，需要内定子形成闭合磁路，内定子在圆周上辐射分布，因而存在内定子叠装难度大、加工困难和加工成本较高、整机体积大等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的动磁式无内定子直线振荡电机。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种动磁式无内定子直线振荡电机，包括设置在机壳内的定子铁芯和永磁体；所述定子铁芯为C型铁芯；所述C型的定子铁芯的上齿部和下齿部分别通过设置电枢绕组后形成N极和S极；所述两个齿部正对、N极和S极相反的定子铁芯之间设置永磁体；所述永磁体的两极分别正对两个定子铁芯的上齿部以及两个定子铁芯的下齿部。

作为对本发明所述的动磁式无内定子直线振荡电机的改进：所述永磁体为瓦片形；所述永磁体的外圆周面分别与两个定子铁芯的上齿部圆周面相对；所述永磁体的内圆周面分别与两个定子铁芯的下齿部圆周面相对。

作为对本发明所述的动磁式无内定子直线振荡电机的进一步改进：所述定子铁芯由至少两个小定子铁芯通过环状绕组支架固定而成；所述电枢绕组支架上设置电枢绕组；所述两个齿部正对、N极和S极相反的定子铁芯的电枢绕组串联后形成单相绕组。

作为对本发明所述的动磁式无内定子直线振荡电机的进一步改进：所述永磁体通过动子支架连接有相互平行的直线轴；所述直线轴的两端分别通过直线滚珠轴承与机壳滑动连接。

作为对本发明所述的动磁式无内定子直线振荡电机的进一步改进：所述直线轴上套装有弹簧，所述弹簧的两端分别抵住两个直线滚珠轴承。

作为对本发明所述的动磁式无内定子直线振荡电机的进一步改进：所述环状绕组架为硬塑料材质制成的环状绕组架；所述动子支架2由非导磁非导电材料加工而成。

本发明具有如下有益效果：

1）与已有技术相比，本发明的动磁式直线振荡电机无需内定子，结构更紧凑，体积更小，成本更低。

2）解决了内定子叠装困难的问题，实际加工难度大为降低。

3）无需内定子，因而漏磁更小，相同电流安匝数得到的电磁推力更大，改进了内定子辐射状分布，内紧外松，不可避免存在漏磁的现象。

4）图6为电流为0时电磁推力与动子位移的关系图,X轴为动子位移，Y轴为电磁推力。由图6可知，当电流为0时，在动子有效行程范围内，电磁推力基本为0，即说明本直线振荡电机磁阻力几乎为0。

5）图7为电磁推力与动子位移和绕组电流的关系图，X轴为动子位移，Y轴为电磁推力。由图7可知，在动子有效行程内，参数确定时，电磁推力仅与绕组电流成正比，电磁推力系数与动子位移无关；当绕组电流恒定时，不同动子位移下执行器所受的电磁推力基本不变，即说明本发明的动磁式直线振荡电机的电磁推力可控性良好。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。