多磁路单元片式永磁直线振荡电动机制造技术

一种多磁路单元片式永磁直线振荡电动机，其定子部件包括：外表面为正多面体的管形腔体；置于其每一外表面上的磁路单元；磁路单元包括：纵截面呈“”形中间磁导体，其中柱上绕线圈；二个置于中间磁导体两侧的磁导体，中间磁导体与磁导体间设长条形气隙；动子部件包括：呈辐射状垂直安装在连接件上的多对片状永磁体，片状永磁体由管形腔体一端连接件上长方形孔内插入延伸至另一端连接件上长方形孔内；每个磁路单元位于片状永磁体之间；中间磁导体与磁导体在中间磁导体长度方向对称充磁形成对称式磁路，线圈通交流电产生磁场，通过对称式磁路在长条形气隙中形成正反方向交替的磁场，动子在磁场作用下在长条形气隙中沿气隙长度方向做往复振荡运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是直线电机领域。
技术介绍
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縮机、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縮比，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縮机上，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縮机的驱动电机。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。
技术实现思路
本专利技术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。该专利技术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。 本专利技术的技术方案如下 本专利技术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 —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 —个中间磁导体；所述中间磁导体为由多片呈"I"形状的片状导磁材料叠摞而成的纵截面呈"Q]"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 多对片状永磁体呈辐射状垂直安装在一第二片形连接件上，每对片状永磁体中的 两个片状永磁体互相平行； 所述每对片状永磁体由所述管形腔体一端的第一连接件的长方形孔内插入，延伸 至所述管形腔体另一端的第一连接件的长方形孔内； 所述定子组件的每个磁路单元位于所述动子部件的每对片状永磁体4的片状永 磁体之间； 二个置于所述中间磁导体两侧的磁导体在所述中间磁导体1的长度方向对称充 磁形成对称式磁路，所述励磁线圈通交流电产生磁场，通过对称式磁路在长条形气隙中形 成正反方向交替的磁场，所述动子部件在磁场作用下在长条形气隙中沿气隙长度方向做往 复振荡运动。 所述的中间磁导体和磁导体均为铁氧体粉加工而成的导磁体，或为硅钢片叠摞而 成的导磁体。 所述管形腔体外表面中间段长度略宽于励磁线圈的长度。 所述动子部件与负载的连接为将负载置于所述定子部件的管形腔体内。 所述动子部件与负载的连接为负载置于所述定子部件的管形腔体外的连接方式。 本专利技术的多磁路单元片式永磁直线振荡电动机具有下述优点 1、制作工艺简单，通过磁路单元的模块化设计，有利于产品批量生产。 2、多磁路单元结构灵活多变，可以根据实际应用需要设计选择电机磁路单元的数量，满足电动机不同的功率，外形尺寸等各种应用需求。 3、负荷调节方便，在电动机运行过程中可以通过改变磁路单元的投入使用数量， 很方便地进行电动机输出功的调节。附图说明 附图1是本专利技术多磁路单元(三磁路单元)片式永磁直线振荡电动机结构及原理 示意图； 附图2是是本专利技术多磁路单元(六磁路单元)片式永磁直线振荡电动机结构及原 理示意图； 附图3是每个磁路单元的磁路结构及原理示意图； 附图4是定子部件A的结构示意图； 附图5是管形腔体5的结构示意图； 附图6是动子部件示B的结构示意图； 附图7是负载在本专利技术多磁路单元片式永磁直线振荡电动机的管形腔体5内运动 的应用实例示意图。具体实施例方式附图1是本专利技术多磁路单元(三磁路单元)片式永磁直线振荡电动机结构及原理 示意图；附图2是本专利技术多磁路单元(六磁路单元)片式永磁直线振荡电动机结构及原理 示意图；附图3是每个磁路单元的磁路结构及原理示意图；附图4是定子部件A的结构示意 图；附图5是管形腔体5的结构示意图；附图6是动子部件示B的结构示意图；有图可知，本 专利技术的多磁路单元片式永磁直线振荡电动机，由定子部件A和与负载相连的动子部件B组 成； 所述定子部件A包括 —管形腔体5 ;所述管形腔体5外表面为正多面体；所述管形腔体5外表面中间段 的正多面体尺寸小于管形腔体5外表面两端段的正多面体尺寸； 分别置于所述管形腔体5每一外表面上的磁路单元； 所述磁路单元包括 —个中间磁导体1 ;所述中间磁导体1为纵截面呈"[D"形的磁导体；所述中间磁导 体1的中柱上缠绕励磁线圈3 ; 二个分别置于所述中间磁导体1两侧的长方体形磁导体2 ; 所述中间磁导体1与位于其两侧的磁导体2之间留有长条形气隙； 两个片状第一连接件6分别固定在所述管形腔体5的两端； 所述片状第一连接件6上设有装配孔7和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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：多对片状永磁体呈辐射状垂直安装在一第二圆形连接件上，每对片状永磁体中的两个片状永磁体互相平行；所述每对片状永磁体由所述管形腔体一端的第一连接件的长方形孔内插入，延伸至所述管形腔体另一端的第一连接件的长方形孔内；所述定子组件的每个磁路单元位于所述动子部件的每对片状永磁体的片状永磁体之间；二个置于所述中间磁导体两侧的磁导体在所述中间磁导体的长度方向对称充磁形成对称式磁路，所述励磁线圈通交流电产生磁场，通过对称式磁路在长条形气隙中形成正反方向交替的磁场，所述动子部件在磁场作用下在长条形气隙中沿气隙长度方向做往复振荡运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立钦，邹慧明，田长青，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]