直线电机的磁路结构、直线电机和线性压缩机

1.本公开涉及线性压缩机技术领域，尤其涉及一种直线电机的磁路结构、直线电机和线性压缩机。


背景技术：

2.在动圈式线性压缩机中，其内部直线运动部件是通电线圈部，工作时由永磁体在内外铁芯的环形气隙中形成稳定的径向磁场，线圈部则位于上述磁场中，通电后产生轴向的电磁力。当电流为交流电时，线圈部所受的电磁力也相应得改变方向，从而推动活塞做轴向的往复运动，对工质气体进行压缩和膨胀做功。
3.现有技术中，永磁体仅设置在线圈部的一侧，即该永磁体靠近线圈部一侧的磁力线穿过线圈区域，而永磁体的两端的部分磁场则很难穿过线圈区域，在一定程度上降低了穿过线圈区域磁力线的密度，从而无法使得压缩机的功率达到最大化。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种直线电机的磁路结构、直线电机和线性压缩机。
5.本公开提供了一种直线电机的磁路结构，包括永磁体组件和可移动的动圈组件，所述动圈组件包括至少两个依次设置线圈部，其中，任意相邻的两个所述线圈部的绕线方向相反；所述永磁体组件包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体与所述线圈部的数量相等且与所述线圈部一一对应设置，所述第一永磁体的两个磁极设置在所述第一永磁体靠近和远离所述线圈部的两端，且任意相邻的两个所述第一永磁体的磁极方向相反；至少一个所述第一永磁体的至少一侧设有所述第二永磁体，其中，所述第二永磁体靠近所述第一永磁体的一端的磁极与所述第一永磁体靠近所述线圈部的一端的磁极相同；所述线圈部中通入交流电。
6.可选的，任意相邻的两个所述第一永磁体之间设有所述第二永磁体。
7.可选的，任意一个所述第一永磁体的两侧各设有一个所述第二永磁体。
8.可选的，所述第二永磁体的数量至少为两个，其中两个所述第二永磁体位于所述永磁体组件的两端。
9.可选的，任意相邻的两个所述线圈部间隔设置。
10.可选的，所述线圈部沿移动方向的长度大于与所述线圈部对应设置的所述第一永磁体沿所述移动方向的宽度。
11.可选的，所述动圈组件包括线圈架，所述线圈部缠绕在所述线圈架的外壁上。
12.可选的，第一永磁体和所述第二永磁体的形状均为环形，所述动圈组件可移动的穿设于所述第一永磁体和所述第二永磁体内。
13.本公开实施例还提供了一种直线电机，包括如上述任一项所述的磁路结构。
14.此外，本公开实施例还提供了一种线性压缩机，包括上述直线电机。
15.可选的，所述线性压缩机为双缸对置式线性压缩机。
16.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的直线电机的磁路结构，包括永磁体组件和可移动的动圈组件，动圈组件包括至少两个依次设置的线圈部，任意相邻的两个线圈部的绕线方向相反，永磁体组件包括第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体与线圈部的数量相等且与线圈部一一对应设置，第一永磁体的两个磁极设置在第一永磁体靠近和远离线圈部的两端，且任意相邻的两个第一永磁体的磁极方向相反，至少一个第一永磁体的至少一侧设有第二永磁体，其中第二永磁体靠近第一永磁体的一端的磁极与第一永磁体靠近线圈部的一端的磁极相同。本公开实施例提供的磁路结构中，相邻的两个第一永磁体的磁极方向相反，这样，相邻的两个第一永磁体的磁感强度叠加，由于第二永磁体靠近第一永磁体的一端的磁极与该第一永磁体靠近线圈部的一端的磁极相同，因此，第二永磁体会与第一永磁体产生排斥作用，使第一永磁体原本发散的磁感线受到排斥力的作用更多的向线圈部集中，从而使动圈组件在移动时，切割更多的磁感线，提高动圈组件的运动速度，进而提高压缩机的工作效率。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本公开一些实施例所述磁路结构的结构示意图；
20.图2为本公开其他一些实施例所述磁路结构的结构示意图；
21.图3为本公开另外一些实施例所述磁路结构的结构示意图；
22.图4为本公开一些实施例的动圈式线性压缩机的结构示意图；
23.图5为本公开实施例所述双缸对置式线性压缩的结构示意图。
24.其中，1、线圈部；2、第一永磁体；3、第二永磁体；4、线圈架； 5、活塞部；6、导向孔；7、导向槽；8、气缸；9、通气管道；10、轭铁。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.参照图1至图3所示，本公开实施例提供了一种直线电机的磁路结构，包括永磁体组件和可移动的动圈组件，动圈组件包括至少两个依次设置的线圈部1，其中，任意相邻的两个线圈部1的绕线方向相反，永磁体组件包括第一永磁体2和第二永磁体3，第一永磁体2与线圈部 1的数量相等，且与线圈部1一一对应设置，第一永磁体2的两个磁极设置在第一
永磁体2靠近和远离线圈部1的两端，且任意相邻的两个第一永磁体2的磁极方向相反；至少一个第一永磁体2的至少一侧设有第二永磁体3，其中，第二永磁体3靠近第一永磁体2的磁极与第一永磁体2靠近线圈部1的一端的磁极相同。
28.具体的，至少两个线圈部1可以由一根导线反向缠绕形成，给导线通入交流电，通入交流电的线圈部1在磁场中产生安培力，进而带动动圈组件移动，任意相邻的两个线圈部1的绕线方向相反，与这两个线圈部1对应的两个第一永磁体2的磁极方向相反，这样一来，相邻的两个第一永磁体2在同一时刻分别与对应的线圈部1配合，产生相同方向的安培力，以使动圈组件移动。由于任意相邻的两个第一永磁体2的磁极方向相反，因此，相邻的两个第一永磁体2的产生的磁场会相互叠加。而第一永磁体2的侧方设置第二永磁体3，由于第二永磁体3靠近第一永磁体2的一端的磁极与第一永磁体3靠近线圈部的一端的磁极相同，因此，第二永磁体3会对第一永磁体2靠近线圈部1 的一端发出的磁感线进行约束，使第一永磁体2靠近线圈部1的一端发出的磁感线向中间聚集，从而使线圈组件在移动时，切割更多的磁感线，提高动圈组件的运动速度，进而提高压缩机的工作效率。
29.进一步，通过向线圈部1中通入交流电，来改变安培力的方向，进而改变动圈组件的移动方向，使动圈组件做直线往复运动。
30.进一步的，在本公开的一些实施例中，任意相邻的两个第一永磁2 体之间设有第二永磁体3。具体的，任意相邻的两个第一永磁体2之间可以设有一个第二永磁体3，也可以设有多个第二永磁体3，当相邻的两个第一永磁体2之间设有多个第二永磁体3时，多个第二永磁体3 的磁极方向相同，在本公开的一些实施例中，在相邻的两个第一永磁体2之间的多个第二永磁体3，多个第二永磁体3的左端都是s极，右端都是n极。当相邻的两个第一永磁体2之间的一个第二永磁体3时，第一永磁体2与第二永磁体3交错设置，任意相邻的两个第一永磁体2 之间的第二永磁体3被两个第一永磁体2共用，第二永磁体3的左端的磁极与左侧的第一永磁体2的靠近线圈部的一端的磁极相同，第二永磁体3的右端的磁极与右侧的第一永磁体2靠近线圈部的一端的磁极相同，因此，一个第二永磁体3可以对左右两端的第一永磁体的磁感线进行约束。另外，左端的第一永磁体2永磁体和右端的第二永磁体2的磁极方向相反。例如，如图2所示，在本公开的一些实施例中示出了两个第一永磁体2和一个第二永磁体3的情况，左侧的第一永磁体2靠近线圈部1的一端为s极，远离线圈部1的一端为n极，右侧的第一永磁体2靠近线圈部1的一端为n极，远离线圈部1的一端为s极，中间的第二永磁体3的左端为s极，右端为n极，这样左侧的第一永磁体2和右侧的第一永磁体2产生的磁场相互叠加，且中间的第二永磁体3的两端的磁极分别可以对左侧和右侧的第一永磁体2 的磁感线进行约束，提高磁感线的密度，进而可以提高压缩机的工作效率。
31.进一步的，在本公开的一些实施例中，作为更优选的方案，任意第一永磁体2的两侧分别设有一个第二永磁体3。具体的，第二永磁体 3在第一永磁体2的两侧对第一永磁体2发出的磁感线进行约束，使第一永磁体2发出的磁感线集中。
32.具体的，如图1所示，在本公开的一些实施例中，示出了左侧的第一永磁体2和右侧的第一永磁体2的两侧分别设有一个第二永磁体3 的情况，左侧的第一永磁体2的左侧设有第二永磁体3，右侧的第一永磁体2的右侧设有第二永磁体3，左侧的第一永磁体2和右侧的第二永磁体2之间也设有第二永磁体3，最左侧的第二永磁体3和中间的第二永磁体3分别从左侧和右侧对左侧的第一永磁体2的磁感线进行约束，使左侧的第一永磁体2的磁感线集
中。中间的第二永磁体3和右侧的第二永磁体3分别从左侧和右侧对右侧的第一永磁体2的磁感线进行约束，使右侧的第一永磁体2的磁感线集中。在左侧的第一永磁体2 和右侧的第一永磁体2的磁场叠加的基础上，从左侧和右侧将两个第一永磁体2的磁感线进行集中，进一步提高磁感线的密度，进而提高压缩机的工作效率。
33.需要说明的是，本公开的实施例中，第一永磁体2的数量并不限制于2个，图1中的三个第二永磁体3和两个第一永磁体2组合的情况，是比较优选的实施例，可以实现两个第一永磁体3的磁感线的叠加，和左右侧对第一永磁体2的磁感线进行集中。因此，我们容易想到的是，可以按照图1的情况继续叠加，第一永磁体2的数量可以是3 个、4个或者更多，可以根据实际需要对第一永磁体2和第二永磁体3 的数量进行增加。
34.进一步的，在本公开的一些实施例中，第二永磁体3的数量至少为两个，其中两个第二永磁体3位于永磁体组件的两端。也就是说，至少两个第一永磁体2位于两端的两个第二永磁体3之间，两端的两个第二永磁体3之间可以设有其他的第二永磁体3，也可以不设置第二永磁体3。具体的，如图3所示，第二永磁体3的数量为两个，两个第二永磁体3之间设置两个磁极方向相反的第一永磁体2。磁极相反的两个第一永磁体2的磁场相互叠加，两个第二永磁体3分别对左侧的第一永磁体2和右侧的第一永磁体2的磁感线进行约束。
35.进一步的，在本公开的一些实施例中，任意相邻的两个线圈部间隔设置。例如，结合图1至图3所示，线圈部1间隔设置可以避免动圈组件在移动的过程中，右侧的线圈部1切割左侧的第一永磁体2的磁感线，以及左侧的线圈部切割右侧的第一永磁体2的磁感线。
36.进一步的，在本公开的一些实施例中，两个第一永磁体2分别与两个线圈部1对应设置，两个线圈部1之间间隔一段没有绕线的部分，两个线圈部1之间未绕线的部分对应两个第一永磁体2之间的第二永磁体3，这样以来，在动圈组件通电移动的过程中，右侧的第一永磁体 2与左侧的线圈部不会相互干扰，左侧的第一永磁体2与右侧的线圈部 1也不会相互干扰。
37.另外，在本公开的其他一些实施例中，两个相邻的线圈部1之间也可以不设置间隔，这种情况，就需要对动圈的行程进行限定，以避免右侧的第一永磁体2与左侧的线圈部1干涉，或者左侧的第一永磁体2与右侧的线圈部1相互干涉。
38.进一步的，在本公开的一些实施例中，线圈部1沿移动方向的长度大于与线圈部1对应设置的第一永磁体2沿移动方向的宽度。
39.具体的，在本公开的一些实施例中，动圈组件还包括线圈架4，线圈部1缠绕在线圈架4的外壁上，当线圈部1的数量为两个时，在对线圈部1进行缠绕时，先顺时针缠绕形成左侧的线圈部1，再逆时针缠绕形成右侧的线圈部1，这样形成的两个线圈部1的绕线方向相反。当线圈部1的数量超过两个时，也按照同样的方式绕线，以使任意相邻的两个线圈部1的绕线方向相反。
40.第一永磁体和2第二永磁体3的形状均为环形，动圈组件可移动的穿设于第一永磁体2和第二永磁体3内。第一永磁体2一一对应的套设在线圈部1的外侧，每个第一永磁体2的两侧分别设有一个第二永磁体3，用于对第一永磁体2的磁感线进行约束，使第一永磁体2 的磁感线集中。
41.结合图1所示，在本文中，线圈部1沿移动方向长度也就是按照一定的规律绕线完成后线圈部的长度，第一永磁体2沿移动方向的宽度就是沿第一永磁体2的轴线方向的宽
度。
42.进一步，本公开的一些实施例还提供了一种直线电机，包括上述任一种磁路结构。
43.进一步，本公开的一些实施例还提供了一种线性压缩机，包括上述直线电机。
44.具体的，如图4所示，以动圈式线性压缩机为例，动圈式线性压缩机包括机架、设置在机架内部的气缸8、与气缸8配合的活塞部5 以及上述磁路结构，气缸8内腔通过通气管道9与外部连通，线圈部1 与第一永磁体2配合以带动活塞部5相对于气缸8做直线运动。
45.进一步的，机架内部还设有轭铁10，轭铁10沿活塞部1的运动方向开设有环形的导向槽7，永磁体组件固定在导向槽7的内壁上，多个线圈部1同轴设置在导向槽7的内部，轭铁10上还设有与活塞部5配合的导向孔。通过设置轭铁10，可使得第一永磁体2散发的磁感线分布更加均匀，减少磁感线的外泄，从而平衡整体工作效果。
46.进一步的，线性压缩机可以是单气缸的压缩机，也可以是双缸对置式线性压缩机。如图5所示，通气管道9的两侧对称设有两个气缸8 和两组磁路结构，双缸对置式的线性压缩机在结构上更加稳定。
47.综上所述，本公开实施例提供的直线电机的磁路结构、直线电机和线性压缩机，通过设置至少两个第一永磁体一一对应的套设在线圈部的外侧，相邻的线圈部绕线方向相反，为了保证在同一时段内每个线圈部受到的安培力的方向是一致的，相邻的两个第一永磁体的磁极方向相反，这样一来，在保证安培力方向一致的基础上，相邻的两个第一永磁体的磁场还可以叠加。进一步的，在每个第一永磁体的两侧分别设有第二永磁体，两侧的第二永磁体在左右两侧对第一永磁体的磁感线进行约束使第一永磁体的磁感线集中，增加第一永磁体的磁感线的密度。进一步的提高动圈式线性压缩机的工作效率。
48.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。