直線壓縮機的定子、直線電機及直線壓縮機的製作方法

2023-05-18 22:06:46

本發明涉及直線壓縮機技術領域，具體涉及一種直線壓縮機的定子，以及使用這種定子的直線電機及直線壓縮機。

背景技術：

直線壓縮機採用直線電機直接驅動活塞做直線往復運動，相比較傳統的旋轉電機驅動的壓縮機來說振動小、機械損耗小、效率高，而且結構簡單。直線電機包括內定子、外定子以及繞內定子外周設置的勵磁線圈，內定子與外定子之間具有一定的間隙，該間隙中間設置有磁體製作的動子，動子通過支架連接氣缸中的活塞。當線圈通電時，內定子與外定子之間會產生磁場，在變化的電磁場的作用下，動子往復運動帶動活塞在氣缸中往復運動，壓縮氣缸中的氣體，完成氣體的壓縮。

直線壓縮機電機的內定子包括繞一軸向圓周依次排列發散設置的若干定子塊，每個定子塊可由多個相同的定子片疊加構成，即形成定子疊片組。由於各個定子疊片組沿圓周依次排列設置，故相鄰的定子疊片組之間會形成一定的夾角，該夾角到內定子外周所形成的空間稱為組合間隙。

當電機通電工作時，內定子上的線圈接通交流電之後，內外定子之間會產生感應磁場，所述的組合間隙會形成導磁阻力而產生磁損耗，從而導致壓縮機電機的效率的降低。專利cn104333151a公開了一種直線壓縮機的定子、直線電機及直線壓縮機，該定子通過在相鄰的第一定子塊之間外側部分設置第二定子塊，並在相鄰的第一定子塊與第二定子塊所圍成的空隙中的至少有一個空隙設置填充塊，從而，減少由於磁飽和導致的內外定子空隙的磁感應強度很難提高、壓縮力提高困難的現象。專利cn103812286a公開了一種直線壓縮機的定子、直線電機及直線壓縮機，該定子，包括繞一軸向圓周依次排列發散設置的定子塊，相鄰定子塊之間的組合間隙內設置導磁材料製作的定子填充塊，定子填充塊遠離電機軸的外側於定子外圓周處裝配。但兩個專利都沒有從根本上解決組合間隙的問題，電極通電後，組 合間隙依然會形成導磁阻力而導致磁損耗。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、磁損耗很小的直線壓縮機的定子、直線電機及直線壓縮機。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種用於直線壓縮機電機的內定子，包括繞圓周依次排列的定子塊，每一定子塊由若干鋼板加工成環狀扇形，若干定子塊拼接成一個圓環狀的內定子，定子塊之間無間隙，以減小磁通損失。定子塊的數量可根據需要設定，例如設定4-36塊，只要能將各內定子拼接成圓環狀的內定子結構，且相鄰定子塊之間的無間隙即可

所述的定子塊是先將尺寸相同的鋼板焊接成圓弧狀的定子塊，再將該圓弧狀定子塊的左右兩側沿徑向方向進行對稱的切割，形成環形扇狀定子塊。

將所述的環形扇狀定子依次焊接，拼接成圓環狀的內定子，其中相鄰環形扇狀定子塊側面相互抵接。

所述的定子塊也可以先將若干尺寸相同的鋼板焊接成圓弧狀定子塊，然後在圓弧狀定子塊的兩側對稱地焊接若干逐漸縮短的鋼板，得到環形扇狀定子塊，短鋼板的數量可根據需要減小的間隙磁耗來決定，短鋼板的數量越多，相鄰定子塊之間的間隙越小，因為短鋼板的長短是逐漸減小的，除最外側的短鋼板外，其餘短鋼板均與相鄰內定子的短鋼板牴觸焊接在一起。

將所述的環形扇狀定子依次焊接，拼接成圓環狀的內定子，其中相鄰環形扇狀定子塊側面相互抵接。

一種用於直線壓縮機的直線電機，該直線電機採用的內定子為上述任一結構的內定子。

一種直線壓縮機，該直線壓縮機採用上述結構的直線電機。

與現有技術相比，本發明的內定子塊是將尺寸相同的若干鋼板按一定的次序和弧度焊接成圓弧狀的定子塊，再將該圓弧狀定子塊的左右兩側進行對稱的切割，形成環形扇狀定子塊，或者定子塊是先將若干尺寸相同的鋼板焊接成圓弧狀定子塊，然後在圓弧狀定子塊的兩側對稱地焊接若干逐漸縮短的鋼板，得到環形扇狀定子塊，各定子塊之間的間隙較小，間隙引起磁損耗小，故採用該種形式內定子結構的直線電機效率會得到提高。

附圖說明

圖1為第一種圓弧狀的定子塊示意圖；

圖2為第一種環形扇狀定子塊的示意圖；

圖3為第一種圓環狀的內定子的示意圖；

圖4為第一種內定子與外定子裝配示意圖；

圖5為直線電機的結構示意圖；

圖6為單氣缸直線壓縮機的結構示意圖；

圖7為雙氣缸直線壓縮機的結構示意圖；

圖8為第二種環形扇狀定子塊的示意圖；

圖9為第二種圓環狀的內定子的示意圖；

圖10為第二種內定子與外定子裝配示意圖；

其中1為定子塊，13為內定子，11為外定子，14a為右磁鐵子，14b為左磁鐵子，15a為右磁鐵，15b為左磁鐵，12為線圈，21a為右活塞，22a為右磁鐵支架，23a為右彈簧，24a為右氣體出口，25a為右氣缸，21b為左活塞，22b為左磁鐵支架，23b為左彈簧，24b為左氣體出口，25b為左氣缸，24為氣體出口，25為氣缸。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。

實施例1

如圖1所示為圓弧狀定子塊的結構示意圖，圓弧狀定子塊是由若干尺寸相同的鋼板焊接而成，圓弧狀定子的外圓為定子的外徑。

圖2為由圖1所示圓弧狀定子塊切割而成的環形扇狀定子塊結構示意圖，將圓弧狀定子塊的左右兩側沿徑向方向進行對稱的切割，形成環形扇狀定子塊1。

圖3為由圖2所示環形扇狀定子塊1組成的內定子的結構示意圖，若干環形扇狀定子塊1拼接成一個圓環狀的內定子13。定子塊1的數量可根據需要設定，例如設定4-36塊，本實施例中採用12塊，只要能將各內定子拼接成圓環狀的內定子結構，且相鄰定子塊之間的間隙較小即可。

圖4為上述內定子13與常規外定子裝配的結構示意圖，該內定子13與外定子裝配後可作為電機定子使用，應用於直線電機和直線壓縮機中。外定子11是常規的定子塊，圓弧狀定子的內圓為外定子的內徑。

實施例2

將實施例1中任一所述的定子用於直線電機，圖5所示，包括外定子11、線圈12、內定子13、一號動子150a和二號動子150b，線圈12設置在外定子11內，一號動子150a和二號動子150b設置在外定子11和內定子13之間，所述的一號動子150a由右磁鐵14a和右磁鐵15a連接組成，其中右磁鐵14a設置在右磁鐵15a外端，二號動子150b由左磁鐵14b和左磁鐵15b連接組成，其中左磁鐵子14b設置在左磁鐵15b外端。一號動子150a的內側即右磁鐵15a和二號動子150b的內側即左磁鐵15b內側的磁極相異，即其中一側為s極，另一側為n極。

通電時，線圈12產生磁場，使處於磁場中的一號動子150a和二號動子150b受到方向相反的作用力，從而使一號動子150a和二號動子150b做相對或相反運動。

實施例3

將實施例2中所述的直線電機用於單氣缸直線壓縮機，如圖6所示，包括直線電機、左活塞21b、左磁鐵支架22b、左彈簧23b、右活塞21a、右磁鐵支架22a、右彈簧23a、氣體出口24和氣缸25；所述的一號動子150a固定在右磁鐵支架22a上，所述的二號動子150b固定在左磁鐵支架22b上，所述的氣缸25設置在內定子13內，所述的右活塞21a位於氣缸25一端，並穿過右磁鐵支架22a與右彈簧23a連接，所述的左活塞21b位於氣缸25另一端，並穿過左磁鐵支架22b與左彈簧23b連接，所述的氣體出口24為貫通氣缸25、外定子11，線圈12和內定子13的通孔；

通電後，所述的一號動子150a與二號動子150b在磁場的作用下受到相反的作用力，做相對運動或相反運動，從而帶動左磁鐵支架22b與右磁鐵支架22a做相對運動或相反運動，最終帶動左活塞21b與右活塞21a在氣缸內做相對運動或相反運動，達到壓縮氣體的目的；

斷電後，左活塞21b與右活塞21a分別在左彈簧23b和右彈簧23a的作用下復位。

實施例4

將實施例2中所述的直線電機用於單氣缸直線壓縮機，如圖7所示，包括直線電機、左活塞21b、左磁鐵支架22b、左彈簧23b、左氣體出口24b、左氣缸25b、 右活塞21a、右磁鐵支架22a、右彈簧23a、右氣體出口24a和右氣缸25a；所述的一號動子150a固定在右磁鐵支架22a上，所述的二號動子150b固定在左磁鐵支架22b上，所述的右氣缸25a、左氣缸25b分別設置在直線電機兩端，所述的右活塞21a一端置於右氣缸25a內，另一端連接右磁鐵支架22a，所述的左活塞21b一端置於左氣缸25b內，另一端連接左磁鐵支架22b，所述的右氣體出口24a連通右氣缸25a，所述的左氣體出口24b連通左氣缸25b，所述的右彈簧23a連接右活塞21a，所述的左彈簧23b連接左活塞21b；

通電後，所述的一號動子150a與二號動子150b在磁場的作用下受到相反的作用力，做相對運動或相反運動，從而帶動左磁鐵支架22b與右磁鐵支架22a做相對運動或相反運動，最終帶動左活塞21b與右活塞21a分別在左氣缸25b和右氣缸25a內滑動，達到壓縮氣體的目的；

斷電後，左活塞21b與右活塞21a分別在左彈簧23b和右彈簧23a的作用下復位。

實施例5

如圖8所示為組成內定子的定子塊的結構示意圖，定子塊1是由尺寸不同的若干鋼板按一定的次序和弧度焊接而成：先將若干尺寸相同的鋼板焊接成圓弧狀定子塊，然後在圓弧狀定子塊的兩側對稱地焊接若干逐漸縮短的鋼板，得到環形扇狀定子塊，短鋼板的數量可根據需要減小的間隙磁耗來決定，短鋼板的數量越多，相鄰定子塊之間的間隙越小。圓弧狀定子的外圓為定子的外徑。

圖9為由圖8所示定子塊1組成的內定子的結構示意圖，若干定子塊1拼接成一個圓環狀的內定子13。定子塊1的數量可根據需要設定，例如設定4-36塊，本實施例中採用12塊，只要能將各內定子拼接成圓環狀的內定子結構，且相鄰定子塊之間的間隙較小即可。

圖10為上述內定子13與常規外定子裝配的結構示意圖，該內定子13與外定子裝配後可作為電機定子使用，應用於直線電機和直線壓縮機中。