一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机

本发明属于直线振荡电机设计领域，更具体地，涉及一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机。

背景技术：

1、传统旋转电机+曲柄连杆机构的制冷压缩机存在摩擦点多、效率低等缺点。采用直线振荡电机的线性压缩机省去了中间的曲柄连杆等结构，可以在降低摩擦点、提高效率的同时减小压缩机整体体积。

2、然而，线性压缩机却并没有大规模的取代旋转压缩机成为主流，这是因为一方面线性压缩机中传统直线振荡电机需要外加机械弹簧实现共振，机械弹簧的存在增加了线性压缩机的整体体积，使得其体积优势削弱，另一方面目前在研的线性压缩机制冷功率密度相较于旋转压缩机普遍偏低。提升制冷功率密度除研究高效制冷剂外还可以在提高输出推力、增大运行频率以及减小压缩机体积等方面进行研究：提高输出推力需要从电机拓扑结构入手研制高推力直线振荡电机；传统直线振荡电机增大运行频率需要增大外加弹簧刚度，这样使得电机对弹簧依赖性过强且增加了额外的体积。因此设计一种对机械弹簧依赖性不高、小体积、高推力密度以及高运行频率的直线振荡电机对拓宽线性压缩机的应用及发展至关重要。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，旨在解决现有直线振荡电机相较于传统旋转压缩机功率密度偏低以及对外部机械弹簧依赖过强导致的体积优势削弱等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，包括：定子铁芯、集中绕组、定子主永磁体、定子辅永磁体、动子铁芯、动子永磁体、动子固定件、轴、直线轴承、机壳；

3、所述定子铁芯呈双边分布，每边定子铁芯包含两个定子子模块，定子子模块的外齿部表面嵌有定子辅永磁体，两定子子模块之间夹着一个定子主永磁体；

4、集中绕组跨绕于两定子子模块的槽中；

5、两块动子永磁体夹着一块动子铁芯组成动子，动子固定件将三者固定并自两端伸出轴，轴由直线轴承支撑。

6、进一步地，所述定子主永磁体均沿纵向充磁；所述定子辅永磁体均沿法向充磁；所述动子永磁体沿法向充磁。

7、有益效果：所述定子主永磁体与所述动子永磁体在对应g型定子齿表面产生的磁场方向相反；所述定子主永磁体与所述定子辅永磁体互相增磁。

8、进一步地，所述定子铁芯采用的硅钢片沿横向叠压，所述动子铁芯采用硅钢片沿纵向叠压或采用实心铁芯。

9、进一步地，所述动子固定件为工字形固定件，其将所述两块动子永磁体、所述动子铁芯固定为一体，防止三者出现分离。

10、进一步地，所述定子子模块硅钢片的形状为g型，称为g型硅钢片。

11、进一步地，所述电机横向设有端部端盖，其中间开有导槽，并设有动子保护套，保护套与动子铁芯紧固为一体。

12、进一步地，所述轴承为法兰型直线轴承，与所述电机横向的端部端盖导槽配合起支撑作用，保证所述动子及动子固定件于两侧所述定子铁芯之间做沿纵向的往复运动。

13、进一步地，所述轴与动子固定件为一体，并自动子固定件两旁穿出，轴两端外表均开有外向螺纹，可通过螺帽进行多级串联或连接负载。

14、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术对比，能够取得以下有益效果：

15、(1)本发明中定子与动子两侧均安装了永磁体，使得磁负荷升高电机输出功率增大，与传统动磁式和动铁式直线振荡电机通过增大永磁体用量增加磁负荷以提升输出功率相比，该结构由于分散了永磁体安装部位使得定子铁芯不易出现局部饱和。

16、(2)本发明的定子主永磁体主要用于与电枢绕组磁场相互作用对动子产生电磁推力并辅助产生定位力构成磁性弹簧，定子辅永磁体主要用于对动子产生定位力构成磁性弹簧，从而降低电机对机械弹簧的依赖，使得由该直线振荡电机构成的线性压缩机体积更小、谐振频率更高，从而使其能够具备较高制冷功率密度。

技术特征：

1.一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，包括：定子铁芯、集中绕组、定子主永磁体、定子辅永磁体、动子；

2.根据权利要求1所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述定子主永磁体均沿纵向充磁；所述定子辅永磁体均沿法向充磁。

3.根据权利要求1所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述动子包括动子铁芯、动子永磁体、动子固定件、轴及动子保护套，动子永磁体与动子铁芯平行布置，且动子铁芯放置于动子永磁体之间，所述动子固定件用于将动子永磁体和动子铁芯固定，所述轴居中位于动子固定件的两端，所述轴由直线轴承支撑，动子横向端部设有动子保护套，动子保护套与动子紧固为一体。

4.根据权利要求1所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述定子铁芯沿横向叠压，所述动子铁芯沿纵向叠压或采用实心铁芯。

5.根据权利要求3所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述动子固定件为工字形固定件。

6.根据权利要求3所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述动子永磁体沿法向充磁。

7.根据权利要求1所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述定子子模块硅钢片形状为g型。

8.根据权利要求3所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述电机横向设有端部端盖，其中间开有导槽。

9.根据权利要求8所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述直线轴承与所述电机横向的端部端盖导槽相互配合，在导槽的支撑下，所述动子及动子固定件于两侧所述定子铁芯之间做沿纵向的往复运动。

10.根据权利要求3所述的一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，其特征在于，所述轴的两端外表均开有外向螺纹，用于进行多级串联或连接负载。

技术总结
本发明公开了一种具有强等效磁弹簧的定动子双永磁型直线振荡电机，属于直线振荡电机设计领域，包括：定子铁芯、集中绕组、定子主永磁体、定子辅永磁体、动子铁芯、动子永磁体、动子固定件、轴、直线轴承、机壳；定子铁芯呈双边分布，每边定子铁芯包含两个定子子模块，定子子模块的外齿部表面嵌有定子辅永磁体，两定子子模块之间夹着一个定子主永磁体；集中绕组跨绕于两个定子子模块的槽中；两块动子永磁体夹着一块动子铁芯组成动子，动子固定件将三者固定并自两端伸出轴，轴由直线轴承支撑。本发明的直线振荡电机能够极大程度减少对机械弹簧的依赖性，具有高推力、高频率以及高功率密度的特点。

技术研发人员：徐伟,廖光钰,葛健,廖凯举,李东一,张茂鑫,肖晗
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29