一種高精度的斯特林循環機的導磁結構的製作方法
2023-04-24 20:24:11 2
一種高精度的斯特林循環機的導磁結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種高精度的斯特林循環機的導磁結構，包括設於所述外殼的內腔中的外定子、內定子和永磁體，所述外定子、內定子和永磁體的形狀呈環形，所述環形的永磁體設於所述環形的外定子和內定子之間，所述環形的外定子、內定子和永磁體中心軸在同一天直線上，所述外定子和內定子由軟磁複合材料通過粉末冶金壓制而成。本實用新型的技術方案通過使用具有三維磁路結構的軟磁複合材料模壓成型電磁機構的定子，可以實現矽鋼片難以實現的磁路結構，提高了磁性能和散熱效果，同時設計加工靈活，通過粉末冶金工藝實現了精度加工，提高了電磁機構的製作精度和斯特林循環機的運行穩定性。
【專利說明】一種高精度的斯特林循環機的導磁結構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於機械設備製造領域，涉及一種導磁結構，尤其涉及一種高精度的斯特林循環機的導磁結構。
【背景技術】
[0002]與傳統循環理論不同，斯特林循環理論是一種更為高效的熱力學理論。隨著新材料、新技術不斷發展而石油資源日益短缺，斯特林循環機已越來越受本領域技術人員的重視。
[0003]但是現有的斯特林循環機的電磁機構中的定子大多使用矽鋼片層壓製成。在斯特林電機的體積較小時，通過矽鋼片層壓製作定子一方面增加了製作難度，容易產生殘次品，增加了成本；另一方面也難以保證製作精度，使得斯特林循環機的性能穩定性大大降低；此外，矽鋼片的二維磁路結構和散熱性能也逐漸成為了斯特林循環機性能提升的瓶頸。
[0004]CN 101373109公開了一種作為斯特林循環機的電磁結構的自由活塞型斯特林製冷循環機，其包括汽缸7、在所述汽缸7中往復運動的活塞18以及由動子20和定子35組成的電磁機構19，其中所述動子20配置成使所述永磁體24設置在由磁導材料製成的內軛23的外側，所述活塞18與動子20以軸向排列設置，而所述定子35和所述汽缸7也以軸向排列設置。通過這樣的配置，可減小所述電磁驅動機構19的動子20的外徑RM，因而可減小在所述動子20外側設置的所述定子35的內徑RS和外徑，以及最終減小整個斯特林循環制冷機的外徑。但該專利的永磁體同樣存在著上述的技術問題。
實用新型內容
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型通過使用具有三維磁路結構的軟磁複合材料模壓成型電磁機構的定子，可以實現矽鋼片難以實現的磁路結構，提高了磁性能和散熱效果，同時設計加工靈活，通過粉末冶金工藝實現了精度加工，提高了電磁機構的製作精度和斯特林循環機的運行穩定性。
[0006]為達到上述目的，具體技術方案如下:
[0007]一種高精度的斯特林循環機的導磁結構，所述斯特林循環機包括外殼，所述外殼內設有圓柱形的內腔，所述斯特林循環機的導磁結構包括設於所述外殼的內腔中的外定子和內定子，所述斯特林電機的永磁體設於所述外定子和內定子之間，所述外定子、內定子和永磁體的形狀呈環形，所述環形的永磁體設於所述環形的外定子和內定子之間，所述環形的外定子、內定子和永磁體中心軸在同一天直線上，所述外定子和內定子由軟磁複合材料通過粉末冶金壓制而成。
[0008]優選的，所述軟磁複合材料中包括鐵粉和有機材料。
[0009]優選的，所述軟磁複合材料中還包括但不限於鎳粉、鋁粉、鈷粉、矽粉。
[0010]優選的，所述軟磁複合材料中鐵粉和有機材料的重量比為82?75:6?12。
[0011]優選的，所述軟磁複合材料的粉末冶金壓制工藝包括混合、模壓成型和熱處理。
[0012]優選的，所述模壓成型的壓力為620?850MPa，所述熱處理的溫度為480?660。。。
[0013]優選的，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的內定子的外徑為2.5?3.5cm，所述內定子的內徑為1.7?2.5cm，所述內定子的高度為2.5?5cm。
[0014]優選的，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的外定子的外徑為5.5?8cm，所述外定子的內徑為4.2?6.4cm，所述外定子的高度為1.5?2cm。
[0015]優選的，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的內定子的外徑為10.5?13cm，所述內定子的內徑為9?10.5cm，所述內定子的高度為6?8cm。
[0016]優選的，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的外定子的外徑為16?18.5cm，所述外定子的內徑為11.0?14.0cm，所述外定子的高度為7.5?9.5cm。
[0017]相對於現有技術，本實用新型的技術方案通過使用軟磁複合材料模壓成型的定子，提高了磁性能和散熱效果，同時設計加工靈活，提高了電磁機構的製作精度和斯特林循環機的運行穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1a?圖1b為本實用新型實施例的內定子的結構示意圖；
[0020]圖2a?圖2b為本實用新型實施例的粉末冶金形成的外定子的結構示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例的斯特林電機中的外定子的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0023]需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0024]以下將結合附圖對本實用新型的實施例做具體闡釋。
[0025]如圖1a?圖1b和圖2a?圖2b中所示的本實用新型的實施例的一種斯特林循環機的導磁結構，斯特林循環機包括外殼，外殼內設有圓柱形的內腔。斯特林循環機的導磁結構包括設於外殼的內腔中的內定子I和外定子2。斯特林電機的永磁體設於外定子2和內定子I之間。外定子2、內定子I和永磁體的形狀呈環形，環形的永磁體設於環形的外定子2和內定子I之間，並可在其間往復運動。環形的外定子2、內定子I和永磁體中心軸在同一天直線上，並與外殼內圓柱形的內腔同軸。外定子2和內定子I由軟磁複合材料通過粉末冶金壓制而成。
[0026]本實用新型的實施例通過使用具有三維磁路結構的軟磁複合材料模壓成型電磁機構的定子，可以實現矽鋼片難以實現的磁路結構，提高了磁性能和散熱效果，同時設計加工靈活，通過粉末冶金工藝實現了精度加工，提高了電磁機構的製作精度和斯特林循環機的運行穩定性。
[0027]在本實用新型的實施例中，軟磁複合材料中包括但不限於鐵粉、鎳粉、鋁粉、鈷粉、矽粉、有機材料。
[0028]並優選軟磁複合材料中鐵粉和有機材料的重量比為82?75:6?12，更優選其中鐵粉、鎳粉、矽粉、有機材料的重量比為76:6:8:8。
[0029]在本實用新型的實施例中，粉末冶金壓制軟磁複合材料通過混合、模壓成型和熱處理形成。模壓成型的壓力為620?850MPa，時間為25?26分鐘，熱處理的溫度為480?6600C。優選通過500MPa壓制30分鐘，800°C下熱處理，得到磁導率μ -max為500，磁化強度為270A/m的電磁機構的定子。。
[0030]如圖1a?圖1b和圖2a?圖2b中所示，在本實用新型的實施例中，通過粉末冶金工藝形成的內定子I和外定子2均分為大小兩種型號，在較小型號中，內定子I的外徑為2.5?3.5cm，內徑為1.7?2.5cm，高度為2.5?5cm。並進一步優選外徑為3.0±0.2cm，內徑為2.3±0.2cm，高度為3±0.2cm。
[0031]而通過粉末冶金工藝形成的外定子2的外徑為5.5?8cm，內徑為4.2?6.4cm，高度為1.5?2cm。並進一步優選外徑為6.2±0.2cm，內徑為3.5±0.2cm，高度為1.5 + 0.2cm。
[0032]在較大型號中，內定子I的外徑為10.5?13cm，內徑為9?10.5cm，高度為6?8cm。並進一步優選外徑為12.0±0.2cm，內徑為9.5±0.2cm，高度為7±0.2cm。
[0033]而通過粉末冶金工藝形成的外定子2的外徑為16?18.5cm，內徑為11.0?14.0cm,高度為7.5?9.5cm。並進一步優選外徑為17.5±0.2cm，內徑為13±0.2cm，高度為 8±0.2cm
[0034]如圖3中所示，在本實用新型的實施例中，可通過兩個粉末冶金工藝形成的外定子2組合形成斯特林電機中的外定子，並在兩個外定子2之間套嵌入線圈3，以通過複合軟磁材料形成的外定子加強線圈3所形成的磁場。
[0035]本實用新型的實施例的軟磁複合材料製成的與矽鋼片層壓形成的電磁機構相比具有以下優點:
[0036]1，軟磁材料具有3維磁路，對於磁場具有較好的導磁作用；
[0037]2，尚頻下的低鐵損，頻率穩定性好；
[0038]3，部件精度高，通過粉末冶金工藝可以實現較高的加工精度。
[0039]以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為範例，本實用新型並不限制於以上描述的具體實施例。對於本領域技術人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本實用新型的範疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和範圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的範圍內。
【權利要求】
1.一種高精度的斯特林循環機的導磁結構，所述斯特林循環機包括外殼，所述外殼內設有圓柱形的內腔，其特徵在於，所述斯特林循環機的導磁結構包括設於所述外殼的內腔中的外定子和內定子，所述斯特林電機的永磁體設於所述外定子和內定子之間，所述外定子、內定子和永磁體的形狀呈環形，所述環形的永磁體設於所述環形的外定子和內定子之間，所述環形的外定子、內定子和永磁體中心軸在同一天直線上，所述外定子和內定子由軟磁複合材料通過粉末冶金壓制而成。
2.如權利要求1所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料中包括鐵粉和有機材料。
3.如權利要求2所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料中還包括但不限於鑔粉、銷粉、鈷粉、娃粉。
4.如權利要求3所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料中鐵粉和有機材料的重量比為82?75:6?12。
5.如權利要求4所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料的粉末冶金壓制工藝包括混合、模壓成型和熱處理。
6.如權利要求5所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述模壓成型的壓力為620?850MPa，所述熱處理的溫度為480?660°C。
7.如權利要求6所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的內定子的外徑為2.5?3.5cm，所述內定子的內徑為1.7?.2.5cm，所述內定子的高度為2.5?5cm。
8.如權利要求7所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的外定子的外徑為5.5?8cm，所述外定子的內徑為4.2?.6.4cm，所述外定子的高度為1.5?2cm。
9.如權利要求6所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的內定子的外徑為10.5?13cm，所述內定子的內徑為9?.10.5cm，所述內定子的高度為6?8cm。
10.如權利要求9所述的高精度的斯特林循環機的導磁結構，其特徵在於，所述軟磁複合材料通過粉末冶金壓制的外定子的外徑為16?18.5cm，所述外定子的內徑為11.0?.14.0cm，所述外定子的高度為7.5?9.5cm。
【文檔編號】H02K16/00GK204186489SQ201420466143
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】魏東平 申請人:寧波華斯特林電機製造有限公司