有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構的製作方法
2023-06-09 11:30:11
專利名稱：有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種斯特林制冷機用直線電機，特別涉及一種有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構。
背景技術：
隨著在軍事及深空探測方面紅外探測技術的發展，具有體積小、重量輕、壽命長等特點的直線斯特林制冷機得到了越來越多的應用。而直線電機是該類制冷機的關鍵驅動部件，和制冷機一體化設計，其結構和性能對制冷機具有至關重要作用。目前先進的斯特林制冷機用直線電機均為動磁式結構，按照定子鐵芯形狀分為無極靴、有極靴兩種結構。其中無極靴直線電機典型結構示意圖如圖1所示(圖中給出縱向切面的一半)。該結構直線電機主要由定子鐵芯1、線圈2 (右線圈2a、左線圈2b)、動子鐵芯
3(右動子鐵芯3a、左動子鐵芯3b)、磁鋼4 (軸向充磁)等組成。其中，磁鋼4充磁方向為軸向；左線圈和右線圈電流方向相反。這種結構的優點是在動子行程範圍內，電機推力基本不變，僅端部有所降低，不會和制冷機板彈簧的作用力抵消。不足之處是電機的等效氣隙包含線圈部分較大，導致氣隙磁密不高，從而電機比推力受限。圖2所示為一種有極靴的直線電機結構。該結構直線電機主要由外定子鐵芯11、線圈12、內定子鐵芯13、磁鋼14 (徑向充磁)等組成。其中，磁鋼14充磁方向為徑向，單極性(環內為一個極性，環外為另一個極性)。這種結構外定子鐵芯11具有兩個極靴(11a、11b)，使得電機等效氣隙很小，可以獲得較大的氣隙磁密，從而比推力較大。這種結構的不足之處是由於兩個極靴的存在，使得電機動子與定子之間存在齒槽拉力，越到動子行程的兩邊，這種拉力越大，由於拉力的方向和制冷機板彈簧的拉力方向相反，使得彈簧的作用力被部分抵消，不利於制冷機的諧振工作。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種氣隙磁密大，提高制冷機整機工作諧振性的有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構。為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構，所述動子磁鋼由一段主磁鋼和左、右各一段輔磁鋼構成，主磁鋼和左、右輔磁鋼安裝於磁鋼骨架上，磁鋼外側套有磁鋼保護套；所述兩段輔磁鋼的極性相同，兩段輔磁鋼和主磁鋼的極性相反，各磁鋼均為單極性、徑向充磁。所述磁鋼骨架和磁鋼保護套均為非導磁的金屬材料。本實用新型的優越功效在於I)直線電機為有極靴結構，氣隙磁密大，可獲得較高的比推力；2)動子磁鋼為三段式結構，其中中間一段為主磁鋼，兩端的兩段為輔助磁鋼，主磁鋼和輔助磁鋼極性相反，均為徑向充磁，使得動子磁鋼和定子鐵芯的齒槽磁拉力效果與制冷機板彈簧效果一致，而不是互相抵消，提高制冷機整機的工作諧振性；[0011]3)三段磁鋼外側套有非導磁金屬材料製成的磁鋼保護套，提高動子的整體機械強度，防止因電機運行產生的振動或外力造成磁鋼脫落。
圖1是現有無極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機原理結構示意圖；圖2是現有有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機原理結構示意圖；圖3是本實用新型有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機原理結構示意圖；圖4是本實用新型的動子結構示意圖；圖5是本實用新型直線電機的應用示意圖。圖中標號說明I—定子鐵芯；2a—右線圈；2b一左線圈；3a—右動子鐵芯；3b一左動子鐵芯；4一磁鋼(軸向充磁)；11一外定子鐵芯；Ila—外定子鐵芯右極靴；Ilb一外定子鐵芯左極靴； 12—線圈；13一內定子鐵芯；14一磁鋼(徑向充磁)；24一主磁鋼；25a—左輔磁鋼；25b—右輔磁鋼；31—磁鋼骨架；32—磁鋼保護套；41 一缸套；42—活塞；43—板彈簧；44 一殼體。
具體實施方式
請參閱附圖所示，對本實用新型作進一步的描述。如圖3和圖4所示，本實用新型提供了一種有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構，所述動子磁鋼由一段主磁鋼24和左、右各一段輔磁鋼構成，主磁鋼24和左輔磁鋼25a、右輔磁鋼25b採用膠粘方式安裝於磁鋼骨架31上，磁鋼外側套有磁鋼保護套32 ;所述兩段輔磁鋼25a、25b的極性相同,兩段輔磁鋼25a、25b和主磁鋼24的極性相反,各磁鋼均為單極性、徑向充磁，內圈為一個極性，外圈為相反的極性。所述磁鋼骨架31和磁鋼保護套32均為非導磁的金屬材料。如圖5所示，其中動子組件通過制冷機活塞42和板彈簧43連在一起，通過主、輔三段磁鋼的磁場調製作用，使得動子、定子鐵芯之間的齒槽拉力方向和板彈簧43作用力方向一致，不會相互抵消，有利於調整制冷機的工作諧振性能。
權利要求1.一種有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構，其特徵在於所述動子磁鋼由一段主磁鋼和左、右各一段輔磁鋼構成，主磁鋼和左、右輔磁鋼安裝於磁鋼骨架上，磁鋼外側套有磁鋼保護套；所述兩段輔磁鋼的極性相同，兩段輔磁鋼和主磁鋼的極性相反，各磁鋼均為單極性、徑向充磁。
2.根據權利要求1所述的有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構，其特徵在於所述磁鋼骨架和磁鋼保護套均為非導磁的金屬材料。
專利摘要本實用新型公開一種有極靴動磁式斯特林制冷機用直線電機的動子結構，所述磁鋼由一段主磁鋼和左、右各一段輔磁鋼構成，主磁鋼和左、右輔磁鋼安裝於磁鋼骨架上，磁鋼外側套有磁鋼保護套；所述兩段輔磁鋼的極性相同，兩段輔磁鋼和主磁鋼的極性相反，各磁鋼均為單極性、徑向充磁。本實用新型的優點是氣隙磁密大；動子磁鋼和定子鐵芯的齒槽磁拉力效果與制冷機板彈簧效果一致，提高制冷機整機的工作諧振性；三段磁鋼外側套有非導磁金屬材料製成的磁鋼保護套，提高動子的整體機械強度，防止因電機運行產生的振動或外力造成磁鋼脫落。
文檔編號H02K41/03GK202840904SQ20122050144
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者鄭文鵬, 包廣清, 魯華 申請人:中國電子科技集團公司第二十一研究所