斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)。所述的外磁極為分體結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)半圓形磁極拼合而成，外磁極上設(shè)有內(nèi)側(cè)引線孔與外側(cè)引線孔，同時(shí)外磁極的外側(cè)圓周上開設(shè)有固定孔，外磁極的內(nèi)側(cè)圓周上開有減少渦流損失的豁口槽，外磁極內(nèi)部設(shè)有放置漆包線線圈組件的布線槽，所述的內(nèi)磁極粘結(jié)于氣缸體的外徑上。本實(shí)用新型的外磁極由兩個(gè)半圓形磁極拼裝而成，易于安裝和固定，同時(shí)外磁極上設(shè)置的內(nèi)、外側(cè)引線孔與線圈骨架出線孔的配合可以方便電機(jī)引線，外側(cè)圓周開有固定孔可用于外磁極的牢固定位并減輕了重量，內(nèi)側(cè)圓周開設(shè)的豁口槽可減少渦流損失，內(nèi)磁極直接粘接在氣缸體外徑上，減輕了動(dòng)子質(zhì)量，從而使電機(jī)的比推力增大，效率提升。
【專利說(shuō)明】斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種斯特林制冷機(jī)，具體涉及一種斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著紅外探測(cè)技術(shù)、高溫超導(dǎo)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)、航空及航天技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)小型低溫制冷機(jī)的需求不斷增加，尤其對(duì)制冷機(jī)體積小、重量輕、高效率、可靠性的要求越來(lái)越高。相對(duì)于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式活塞壓縮電機(jī)，直線壓縮機(jī)可獲得更高的效率和更長(zhǎng)的壽命，同時(shí)具有緊湊性、輕型化、效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此在低溫制冷中獲得了較多應(yīng)用，直線壓縮機(jī)的性能很大程度上取決于直線電機(jī)的性能，因此對(duì)高效直線電機(jī)技術(shù)的需求日益迫切。
[0003]直線電機(jī)主要有直線步進(jìn)電機(jī)、直線同步振蕩電機(jī)、復(fù)合次級(jí)直線電機(jī)等三種類型，在斯特林制冷機(jī)和斯特林脈管制冷機(jī)的直線壓縮機(jī)中所使用的直線電機(jī)一般為直線同步振蕩電機(jī)。直線同步振蕩電機(jī)利用了電磁力及機(jī)械共振原理，直接推移活塞往復(fù)振動(dòng)進(jìn)行工作，按照電磁驅(qū)動(dòng)方式又可以分為動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式和動(dòng)磁式，其基本特征區(qū)別在于運(yùn)動(dòng)部件是線圈、鐵芯或者是磁鐵。
[0004]動(dòng)磁式直線電機(jī)的定子由內(nèi)、外鐵芯組成，外鐵芯上纏繞環(huán)形勵(lì)磁線圈，在端部形成磁極，動(dòng)子由永久磁鐵組成，通過(guò)支撐件與彈簧、活塞連接。工作磁場(chǎng)由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)和永久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)兩部分組成，在兩個(gè)磁場(chǎng)的互相作用下，產(chǎn)生軸向的驅(qū)動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。這種電機(jī)相對(duì)于前兩種電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，動(dòng)力大，效率高，但是動(dòng)磁式直線電機(jī)也存在動(dòng)子質(zhì)量較大，工質(zhì)污染，可靠性不高，效率偏低，小體積與比推力不可同時(shí)兼顧等方面的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，該直線電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量小、比推力大，效率高，可靠性高且結(jié)構(gòu)緊湊。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有動(dòng)子，所述的動(dòng)子的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)磁極，動(dòng)子的外部設(shè)有外磁極組件，所述的動(dòng)子的兩端分別設(shè)有第一、第二膜片彈簧，所述的第一膜片彈簧通過(guò)第一螺釘與動(dòng)子相連，所述的第二膜片彈簧通過(guò)第二螺釘與外殼相連，所述的外磁極組件包括外磁極以及嵌合在外磁極內(nèi)的漆包線線圈組件，漆包線線圈組件包括漆包線線圈、線圈骨架以及絕緣層，所述的漆包線線圈纏繞在線圈骨架上，絕緣層設(shè)置在漆包線線圈的外周，所述的外磁極通過(guò)第三螺釘固定于外殼上，且所述的外磁極為分體結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)半圓形磁極拼合而成，外磁極上設(shè)有用于漆包線線圈引線的內(nèi)側(cè)引線孔與外側(cè)引線孔，同時(shí)外磁極的外側(cè)圓周上開設(shè)有固定孔，外磁極的內(nèi)側(cè)圓周上開有減少渦流損失的豁口槽，外磁極內(nèi)部設(shè)有放置漆包線線圈組件的布線槽，所述的內(nèi)磁極粘結(jié)于氣缸體的外徑上，且所述的內(nèi)磁極上設(shè)有沿周向布置的細(xì)長(zhǎng)槽，所述的汽缸體的活塞通過(guò)第四螺釘固定于第二膜片彈簧上。
[0007]所述的動(dòng)子由動(dòng)子骨架、磁鋼、磁鋼套環(huán)和磁鋼底部擋環(huán)組成，動(dòng)子骨架的外徑上粘結(jié)有圓環(huán)形的磁鋼，所述的磁鋼外周粘結(jié)有防止磁鋼沿周向脫落的磁鋼套環(huán)，所述的動(dòng)子骨架上還焊接有防止磁鋼下落的磁鋼底部擋環(huán)。
[0008]所述的動(dòng)子骨架由不銹鋼材料制成，動(dòng)子骨架上設(shè)有第一減重孔與減重槽，所述的第一減重孔與減重槽分別沿動(dòng)子骨架的周向均勻布置多個(gè)，動(dòng)子骨架的底部還設(shè)有第二減重孔和活塞定位孔，所述的活塞定位孔與汽缸體的活塞相配合，所述的動(dòng)子骨架上還設(shè)有與第一膜片彈簧相固定的螺紋孔。
[0009]所述的第一膜片彈簧的兩側(cè)分別設(shè)有第一外墊片與第一內(nèi)墊片，所述的第二膜片彈簧的兩側(cè)分別設(shè)有第二外墊片與第二內(nèi)墊片。
[0010]所述的磁鋼徑向充磁，其外磁極極性同為S，內(nèi)磁極極性同為N，所述的磁鋼由3-5對(duì)磁鋼片組成。
[0011]所述的磁鋼套環(huán)由不銹鋼材料制成，其厚度為0.15mm — 0.25mm。
[0012]所述的磁鋼底部擋環(huán)由不銹鋼材料制成，其厚度為0.4mm-0.6mm。
[0013]所述的外磁極由軟磁合金材料制成。
[0014]所述的線圈骨架由非金屬材料制成，且所述的線圈骨架上開設(shè)有出線孔，所述的漆包線線圈的直徑為0.4mm-0.6mm。
[0015]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的外磁極由兩個(gè)半圓形磁極拼裝而成，易于安裝和固定，同時(shí)外磁極上設(shè)置的內(nèi)、外側(cè)引線孔與線圈骨架出線孔的配合可以方便電機(jī)引線，外側(cè)圓周開有固定孔可用于外磁極的牢固定位并減輕了重量，內(nèi)側(cè)圓周開設(shè)的豁口槽可減少渦流損失，內(nèi)磁極直接粘接在氣缸體外徑上，減輕了動(dòng)子質(zhì)量，從而使電機(jī)的比推力增大，效率提升，同時(shí)由于運(yùn)動(dòng)慣性質(zhì)量減小從而使制冷機(jī)的振動(dòng)減小，提高了制冷機(jī)運(yùn)行的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型內(nèi)磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型動(dòng)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型第一膜片彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本實(shí)用新型第二膜片彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本實(shí)用新型外磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是圖7的A —A剖視圖；
[0024]圖9是本實(shí)用新型漆包線線圈組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]如圖1、圖2、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示的一種斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，包括外殼I，外殼I內(nèi)設(shè)有動(dòng)子，動(dòng)子的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)磁極2,動(dòng)子的外部設(shè)有外磁極組件，動(dòng)子的兩端分別設(shè)有第一、第二膜片彈簧3、4，第一膜片彈簧3通過(guò)第一螺釘51與動(dòng)子相連，第二膜片彈簧4通過(guò)第二螺釘52與外殼I相連，外磁極組件包括外磁極61以及嵌合在外磁極61內(nèi)的漆包線線圈組件，漆包線線圈組件包括漆包線線圈62、線圈骨架63以及絕緣層64，漆包線線圈62纏繞在線圈骨架63上，絕緣層64設(shè)置在漆包線線圈62的外周，夕卜磁極61通過(guò)第三螺釘53固定于外殼I上，且外磁極61為分體結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)半圓形磁極拼合而成，外磁極61上設(shè)有用于漆包線線圈62引線的內(nèi)側(cè)引線孔65與外側(cè)引線孔66，同時(shí)外磁極61的外側(cè)圓周上開設(shè)有固定孔67,外磁極61的內(nèi)側(cè)圓周上開有減少潤(rùn)流損失的豁口槽68，外磁極61內(nèi)部設(shè)有放置漆包線線圈組件的布線槽69，內(nèi)磁極2粘結(jié)于氣缸體7的外徑上，且所述的內(nèi)磁極2上設(shè)有沿周向布置的細(xì)長(zhǎng)槽21，汽缸體7的活塞71通過(guò)第四螺釘54固定于第二膜片彈簧4上。內(nèi)磁極2上開設(shè)的細(xì)長(zhǎng)槽21可以減少內(nèi)磁極質(zhì)量，內(nèi)磁極粘結(jié)在氣缸體的外徑上，從而可以減小動(dòng)子的質(zhì)量，使電機(jī)的比推力增大，效率提升，同時(shí)由于運(yùn)動(dòng)慣性質(zhì)量減小從而使振動(dòng)減小，制冷機(jī)可靠性增加。
[0027]進(jìn)一步的，如圖3所示，動(dòng)子由動(dòng)子骨架81、磁鋼82、磁鋼套環(huán)83和磁鋼底部擋環(huán)84組成，動(dòng)子骨架81的外徑上粘結(jié)有圓環(huán)形的磁鋼82，磁鋼82外周粘結(jié)有防止磁鋼82沿周向脫落的磁鋼套環(huán)83，動(dòng)子骨架81上還焊接有防止磁鋼82下落的磁鋼底部擋環(huán)84。具體說(shuō)就是磁鋼套環(huán)83粘結(jié)在磁鋼82上起到固定磁鋼82的作用，防止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中磁鋼82向四周方向脫落，磁鋼底部擋環(huán)84焊接在動(dòng)子骨架81上，防止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中磁鋼82向底部脫落。
[0028]更進(jìn)一步的，磁鋼套環(huán)83由不銹鋼材料制成，為減少對(duì)磁場(chǎng)的影響同時(shí)考慮到牢固度的問題，優(yōu)選的，磁鋼套環(huán)83的厚度為0.15mm 一 0.25mm。磁鋼底部擋環(huán)84由不銹鋼材料制成，優(yōu)選的，為減少質(zhì)量的同時(shí)考慮到牢固度的問題，磁鋼底部擋環(huán)的厚度為
0.4mm-0.6_。通過(guò)磁鋼套環(huán)、磁鋼底部擋環(huán)的進(jìn)一步作用，增加了電機(jī)的工作壽命和可靠性。
[0029]進(jìn)一步的，動(dòng)子骨架81由不銹鋼材料制成，動(dòng)子骨架81上設(shè)有第一減重孔85與減重槽86，第一減重孔85與減重槽86分別沿動(dòng)子骨架81的周向均勻布置多個(gè)，動(dòng)子骨架81的底部還設(shè)有第二減重孔87和活塞定位孔88，活塞定位孔88與汽缸體的活塞71相配合，動(dòng)子骨架81上還設(shè)有與第一膜片彈簧3相固定的螺紋孔89。
[0030]進(jìn)一步的,第一膜片彈簧3的兩側(cè)分別設(shè)有第一外墊片31與第一內(nèi)墊片32，第二膜片彈簧4的兩側(cè)分別設(shè)有第二外墊片41與第二內(nèi)墊片42。也就是第四螺釘穿過(guò)第二膜片彈簧的內(nèi)徑與汽缸體的活塞連接，第二膜片彈簧與第二外墊片、第二內(nèi)墊片交疊在一起并通過(guò)第二螺釘固定于外殼上，第一膜片彈簧與第一外墊片、第一內(nèi)墊片交疊在一起并通過(guò)第一螺釘與動(dòng)子骨架上的螺紋孔89連接。通過(guò)與第一、第二膜片彈簧的連接固定，可確保動(dòng)子、活塞的準(zhǔn)確牢固定位，防止徑向運(yùn)動(dòng)。
[0031]進(jìn)一步的，如圖4所示，磁鋼82徑向充磁，其外磁極極性同為S，內(nèi)磁極極性同為N，磁鋼82由3-5對(duì)磁鋼片組成。
[0032]更進(jìn)一步的,外磁極61由軟磁合金材料制成。
[0033]更進(jìn)一步的，線圈骨架63由非金屬材料制成，且線圈骨架63上開設(shè)有出線孔6，出線孔方便漆包線線圈的內(nèi)側(cè)出線，安裝時(shí)出線孔與內(nèi)側(cè)引線孔65配合以方便出線，同時(shí)漆包線線圈整體嵌入到布線槽中，可大大減少工質(zhì)污染。優(yōu)選的，漆包線線圈62的直徑為0.4mm-0.6mm。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0035]1、外磁極由兩個(gè)半圓形磁極拼裝而成，易于安裝和固定，同時(shí)外磁極上設(shè)置的內(nèi)、夕卜側(cè)引線孔與線圈骨架出線孔的配合可以方便電機(jī)引線，外側(cè)圓周開有固定孔可用于外磁極的牢固定位并減輕了重量，內(nèi)側(cè)圓周開設(shè)的豁口槽可減少渦流損失，內(nèi)磁極直接粘接在氣缸體外徑上，減輕了動(dòng)子質(zhì)量，從而使電機(jī)的比推力增大，效率提升，同時(shí)由于運(yùn)動(dòng)慣性質(zhì)量減小從而使電機(jī)的振動(dòng)減小，提高了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。
[0036]2、動(dòng)子骨架的側(cè)面開設(shè)有第一減重孔、減重槽，底部開有第二減重孔，減輕了動(dòng)子的質(zhì)量，同時(shí)動(dòng)子骨架的活塞定位孔及固定活塞的螺紋孔可使活塞、動(dòng)子準(zhǔn)確定位；磁鋼采用高能永磁材料做成，用膠粘結(jié)在動(dòng)子骨架外側(cè)，同時(shí)通過(guò)磁鋼套環(huán)與磁鋼底部擋環(huán)的作用，可保證磁鋼不易脫落，從而增強(qiáng)電機(jī)的可靠性，再通過(guò)與第一、第二膜片彈簧的連接固定，可確保動(dòng)子、活塞準(zhǔn)確牢固定位，防止徑向運(yùn)動(dòng)。
[0037]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī),其特征在于:包括外殼(1)，外殼(I)內(nèi)設(shè)有動(dòng)子，所述的動(dòng)子的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)磁極(2)，動(dòng)子的外部設(shè)有外磁極組件，所述的動(dòng)子的兩端分別設(shè)有第一、第二膜片彈簧(3、4)，所述的第一膜片彈簧(3)通過(guò)第一螺釘(51)與動(dòng)子相連，所述的第二膜片彈簧(4)通過(guò)第二螺釘(52)與外殼(I)相連，所述的外磁極組件包括外磁極(61)以及嵌合在外磁極(61)內(nèi)的漆包線線圈組件，漆包線線圈組件包括漆包線線圈(62)、線圈骨架(63)以及絕緣層(64)，所述的漆包線線圈(62)纏繞在線圈骨架(63)上，絕緣層(64)設(shè)置在漆包線線圈(62 )的外周，所述的外磁極(61)通過(guò)第三螺釘(53 )固定于外殼(I)上，且所述的外磁極(61)為分體結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)半圓形磁極拼合而成，外磁極(61)上設(shè)有用于漆包線線圈(62)引線的內(nèi)側(cè)引線孔(65)與外側(cè)引線孔(66)，同時(shí)外磁極(61)的外側(cè)圓周上開設(shè)有固定孔(67),外磁極(61)的內(nèi)側(cè)圓周上開有減少潤(rùn)流損失的豁口槽(68),外磁極(61)內(nèi)部設(shè)有放置漆包線線圈組件的布線槽(69)，所述的內(nèi)磁極(2)粘結(jié)于氣缸體(7)的外徑上，且所述的內(nèi)磁極(2)上設(shè)有沿周向布置的細(xì)長(zhǎng)槽(21)，所述的汽缸體(7)的活塞(71)通過(guò)第四螺釘(54)固定于第二膜片彈簧(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的動(dòng)子由動(dòng)子骨架(81)、磁鋼(82)、磁鋼套環(huán)(83)和磁鋼底部擋環(huán)(84)組成，動(dòng)子骨架(81)的外徑上粘結(jié)有圓環(huán)形的磁鋼(82)，所述的磁鋼(82)外周粘結(jié)有防止磁鋼(82)沿周向脫落的磁鋼套環(huán)(83)，所述的動(dòng)子骨架(81)上還焊接有防止磁鋼(82)下落的磁鋼底部擋環(huán)(84)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的動(dòng)子骨架(81)由不銹鋼材料制成，動(dòng)子骨架(81)上設(shè)有第一減重孔(85)與減重槽(86)，所述的第一減重孔(85)與減重槽(86)分別沿動(dòng)子骨架(81)的周向均勻布置多個(gè)，動(dòng)子骨架(81)的底部還設(shè)有第二減重孔(87)和活塞定位孔(88)，所述的活塞定位孔(88)與汽缸體的活塞(71)相配合，所述的動(dòng)子骨架(81)上還設(shè)有與第一膜片彈簧(3)相固定的螺紋孔(89)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的第一膜片彈簧(3)的兩側(cè)分別設(shè)有第一外墊片(31)與第一內(nèi)墊片(32)，所述的第二膜片彈簧(4)的兩側(cè)分別設(shè)有第二外墊片(41)與第二內(nèi)墊片(42)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的磁鋼(82)徑向充磁，其外磁極極性同為S，內(nèi)磁極極性同為N，所述的磁鋼(82)由3-5對(duì)磁鋼片組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的磁鋼套環(huán)(83)由不銹鋼材料制成，其厚度為0.15mm 一 0.25mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的磁鋼底部擋環(huán)(84)由不銹鋼材料制成,其厚度為0.4mm-0.6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的外磁極(61)由軟磁合金材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林制冷機(jī)用動(dòng)磁式直線電機(jī)，其特征在于:所述的線圈骨架(63)由非金屬材料制成，且所述的線圈骨架(63)上開設(shè)有出線孔(6)，所述的漆包線線圈(62)的直徑為0.4mm-0.6mm。
【文檔編號(hào)】H02K33/18GK203708062SQ201420041064
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】高瑤, 洪慶, 鄭珍珍, 范仙紅, 王中朝, 高榮虎, 洪磊, 陸永達(dá), 楊坤, 王波, 鄭昱鑫 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所