專利名稱：一種磁阻式直線振蕩電動機及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有柱塞式壓縮機特征的磁阻式直線振蕩電動機，尤其是涉及到該電動機的圓柱形動子鐵心與勵磁線圈的鐵心磁路。本發(fā)明還涉及磁阻式直線振蕩電動機的供電方法。
背景技術(shù)：
有一種“把柱塞式壓縮機與現(xiàn)代管形永磁直流直線電動機在結(jié)構(gòu)和性能上合為一體的《內(nèi)置直線動力的壓縮機》(申請?zhí)?02440725，公開號2445112)”其把電樞繞組置于多個單極電動機軸向組合機構(gòu)的管形定子鐵心外圍，該管形定子鐵心選用優(yōu)質(zhì)軟磁合金材料制造。并在其內(nèi)部設(shè)置一個帶有非磁性自潤滑材料活塞環(huán)的永磁體圓柱形動子鐵心，構(gòu)成了電動機的運動機構(gòu)。該電動機采用CPU數(shù)控直流電源和雙極型驅(qū)動方式進行工作。
由于該技術(shù)對電樞繞組采用了屏障式的閉合鐵心磁路和雙極型驅(qū)動方式，一方面使電樞繞組所產(chǎn)生的磁通集中約束在鐵心磁路當(dāng)中，造成電動機的內(nèi)部磁場變?nèi)?。另一方面是由于雙極型驅(qū)動方式會在鐵心磁路上產(chǎn)生交變磁通，引起電機發(fā)熱和導(dǎo)致永磁體退磁。
另據(jù)，本發(fā)明人在先提交的《磁阻式直線振蕩電動機及其一體化應(yīng)用裝置與供電方法》(申請?zhí)?005100883424)當(dāng)中，給出一種無外鐵心的開磁路結(jié)構(gòu)，雖然電動機的出力可以增大，但勵磁功率損耗也相應(yīng)增大。而在《兩相開關(guān)型磁阻直線振蕩電動機及其續(xù)流電路》(申請?zhí)?005100725929)當(dāng)中，為了減少勵磁功率的損耗，提供了一種帶外鐵心的磁路結(jié)構(gòu)。并明確了采用單極性驅(qū)動方式和兩個勵磁線圈的通電電流的極性相同，雖然可以避免在圓柱形動子鐵心上產(chǎn)生交變磁通和因反向充磁導(dǎo)致永磁體的退磁現(xiàn)象，但并沒有解決在兩個勵磁線圈之間的公共鐵心上產(chǎn)生交變磁通的問題，所以該段公共鐵心必須采用硅鋼片進行對裝疊制。再者，沒有給出圓柱形動子鐵心上的支撐環(huán)裝置，顯然是錯誤的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以避免產(chǎn)生交變磁通并能增強電機內(nèi)部磁場與減少勵磁損耗的磁阻式直線振蕩電動機。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案是將兩個帶有獨立外鐵心磁軛的勵磁線圈軸向疊加在用有色金屬合金材料制造的空心定子外圍，并在兩個獨立的外鐵心磁軛之間設(shè)置隔磁部件。然后，通過空心定子兩端的非磁性螺母，把它們連接成為一體。再把一個內(nèi)部磁力線方向與勵磁線圈所產(chǎn)生的內(nèi)部磁通的磁力線相一致并在兩帶有用減摩材料組成的支撐密封環(huán)或者金屬活塞環(huán)的永磁體圓柱形動子鐵心，置于空心定子內(nèi)部，構(gòu)成整個電動機的運動機構(gòu)。
利用兩只半導(dǎo)體二極管，將單相交流電正負兩個半周的脈動直流分別導(dǎo)入電機當(dāng)中的兩個通電電流極性相同的勵磁線圈，進行輪流勵磁，使電動機產(chǎn)生的內(nèi)部磁場在電機兩端形成來回變位。而永磁體圓柱形動子鐵心則依靠自身磁場與通電勵磁線圈產(chǎn)生的內(nèi)部磁場極性相反和存在的不對齊位置偏差而產(chǎn)生相互吸引。其結(jié)果是，永磁體動子鐵心被拉入通電勵磁線圈的一端。兩磁場完全重合，并使通電勵磁線圈內(nèi)部的磁導(dǎo)成為最大和磁阻達到最小，然后，隨著通電勵磁線圈的斷電和未通電勵磁線圈的導(dǎo)通，永磁體圓柱形動子鐵心又從斷電勵磁線圈的一端，被拉入到通電勵磁線圈的一端。由于受交流電變極特性的影響，如此循環(huán)便連續(xù)不斷地進行，形成了磁阻式直線振蕩電動機的直線往復(fù)運行。
本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案仍然是把兩個帶有獨立外鐵心磁軛的勵磁線圈軸向疊加在用有色金屬合金材料制造的空心定子外圍，并在兩個獨立的外鐵心磁軛之間設(shè)置隔磁部件。然后，通過空心定子兩端的非磁性螺母把它們連接固定成為一體，所不同的是，它是把一個在兩端帶有用減摩材料組成的支撐密封環(huán)或金屬活塞環(huán)并在其內(nèi)部充填了非磁性密封材料的空心圓柱形動子鐵心置于空心定子內(nèi)部，構(gòu)成了整個電動機的運動機構(gòu)。
同樣，利用兩只半導(dǎo)體二極管，將單相交流電正負兩個半周的脈動直流分別導(dǎo)入電機當(dāng)中的兩個通電電流極性相同的勵磁線圈，進行輪流勵磁。使電動機產(chǎn)生的內(nèi)部磁場在電機兩端形成來回變位?？招膱A柱形動子鐵心則依靠通電勵磁線圈產(chǎn)生的內(nèi)部磁場與被磁化空心動子鐵心的磁場的極性相反和存在的不對齊位置偏差而產(chǎn)生相互吸引。其結(jié)果是，空心圓柱形動子鐵心被拉入通電勵磁線圈的一端，兩磁場完全重合，并使通電勵磁線圈內(nèi)部的磁導(dǎo)成為最大和磁阻達到最小，然后隨著通電勵磁線圈的斷電和未通電勵磁線圈的導(dǎo)通空心體圓柱形動子鐵心又從斷電勵磁線圈的一端被拉入到通電勵磁線圈的一端，由于受交流電變極特性的影響，如此循環(huán)便連續(xù)不斷地進行，形成了磁阻式直線振蕩電動機的直線往復(fù)運行。
綜上所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果。
(1)本發(fā)明將勵磁線圈的外鐵心磁軛開斷于電機的內(nèi)部，比無外鐵心磁軛的開磁路結(jié)構(gòu)氣隙減小，在降低了勵磁功率損耗的同時，又使電機內(nèi)部的磁場得到增強。
(2)本發(fā)明將兩個勵磁線圈的外鐵心磁軛相互獨立設(shè)置，并采用單極型勵磁方式，從而避免了在鐵心磁路上產(chǎn)生交變磁通和發(fā)熱現(xiàn)象。
(3)由于軸向疊加的兩個勵磁線圈的通電電流極性相同，所產(chǎn)生內(nèi)部主磁通的磁力線方向恒定。因而不會對其內(nèi)部的圓柱形動子鐵心形成反向磁化，所以在這種結(jié)構(gòu)當(dāng)中的圓柱形動子鐵心可以用鐵磁材料制作，也可以用永磁體制作。尤其是在采用永磁體后，將使電動機的磁化電流大大降低。
(4)本發(fā)明采用兩只二極管完成對單相交流電的雙半波整流，并分別供給電機當(dāng)中的兩個勵磁線圈進行工作時，可以稱得上是磁阻式直線振蕩電動機所有供電方法當(dāng)中最簡單有效的一種供電方法。
(5)本發(fā)明的磁阻式直線振蕩電動機具備柱塞式壓縮機的缸筒與活塞的全部技術(shù)特征。只要在兩端增設(shè)進、排氣裝置就可以實現(xiàn)壓縮機的功能。


下面結(jié)合附圖和具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是本發(fā)明磁阻式直線振蕩電動機的基本結(jié)構(gòu)剖示圖。其中的圓柱形動子鐵心可以是鐵磁體，也可以是永磁體。
圖2是一種用鐵磁材料制作，并在其內(nèi)部充填了非磁性輕質(zhì)密封材料的圓柱形動子鐵心的剖示圖，它可以和圖3所示的永磁體圓柱形動子鐵心互換使用。
圖3是一種用永磁體制作的圓柱形動子鐵心的剖示圖，它可以和圖2所示的圓柱形動子鐵心互換使用。
圖4是磁阻式直線振蕩電動機使用的一種工作電路。
具體實施例方式按照圖1所示，本發(fā)明的磁阻式直線振蕩電動機，是將兩個帶有外鐵心磁軛(8、9、10和11、12、13)的勵磁線圈(L1和L2)軸向疊加在用銅合金材料制成的空心定子(4)的外圍，并在兩個獨立外鐵心磁軛(8、9、10和11、12、13)之間設(shè)置隔磁裝置(7)，然后通過空心定子(4)兩端的黃銅螺母(5和6)把它們(4、5、6、7、8、9、10、11、12、13與L1和L2)連接成一體。再把一個內(nèi)部磁力線方向與勵磁線圈(L1和L2)內(nèi)部主磁通的磁力線方向相一致并在兩端帶有金屬活塞環(huán)(2和3)的永磁體圓柱形動子鐵心(1)或為鐵磁材料制作并在兩端同樣帶有金屬活塞環(huán)(2′和3′)并在其內(nèi)部充填了硅酮橡膠(14)的空心圓柱形動子鐵心(1′)置于空心定子(4)內(nèi)部，構(gòu)成了整個電動機的運動機構(gòu)。
按照圖4所示，本發(fā)明磁阻式直線振蕩電動機的供電方法，是用兩個半導(dǎo)體二極管(V1和V2)把交流電正負兩個半周的脈動直流分別導(dǎo)入兩個勵磁線圈(L1和L2)進行工作的。而這兩個通電電流極性相同的勵磁線圈就是電動機當(dāng)中軸向疊加在空心定子(4)上的兩個勵磁線圈(L1和L2)。
權(quán)利要求
1.一種磁阻式直線振蕩電動機，由兩個勵磁線圈軸向疊加在用有色金屬合金材料制作的缸體外圍，并通過兩端的非磁性螺母裝置使之固定。然后在缸體內(nèi)設(shè)置一個在兩端帶有用減摩材料組成的支撐密封環(huán)或者金屬活塞環(huán)的圓柱形動子鐵心，構(gòu)成整個電動機的運動機構(gòu)。工作時，采用單極型驅(qū)動方式，用相位不同的脈沖直流電輪流供給電機兩端的兩個勵磁線圈進行勵磁。使電機內(nèi)部的磁場形成來回變位，而圓柱形動子鐵心則依靠“磁阻最小原理”產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩跟隨磁場的來回變位，形成直線往復(fù)運動。其特征是兩個勵磁線圈(L1和L2)都具有各自獨立的外鐵心磁路(8、9、10和11、12、13)。并在兩個獨立的外鐵心磁路之間設(shè)有隔磁部件(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的磁阻式直線振蕩電動機，其特征是所述圓柱形動子鐵心，既可以用鐵磁材料制作，也可以用永久磁鐵制作。
3.按照權(quán)利要求1和2所述的磁阻式直線振蕩電動機，其特征是采用永久磁鐵作圓柱形動子鐵心時，必須注意，圓柱形動子鐵心為實體，而且在裝配時要將其內(nèi)部的磁力線方向與勵磁線圈所產(chǎn)生的內(nèi)部主磁通的磁力線方向保持一致，而不能裝反。
4.按照權(quán)利要求1和2所述的磁阻式直線振蕩電動機，其特征是采用鐵磁材料制作圓柱形動子鐵心時，可將其先制成空心圓柱體后，再用非磁性輕質(zhì)密封材料給予充填。
5.磁阻式直線振蕩電動機的供電方法它是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢蜗嘟涣麟姰?dāng)中正負兩個半周的脈動直流分別整出和分別供給電動機當(dāng)中的兩個勵磁線圈(L1和L2)進行工作。其特征是在該供電電路當(dāng)中只有2只半導(dǎo)體二極管(V1和V2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有柱塞式壓縮機特征的磁阻式直線振蕩電動機，它是將兩個帶有獨立外鐵心磁軛(8、9、10和11、12、13)的勵磁線圈(L1、L2)軸向疊加在空心定子(4)上，并在兩個獨立外鐵心磁軛的中間設(shè)置隔磁部件(7)，然后通過空心定子(4)兩端的螺母(5、6)把它們連接成一體。再把一個在兩端帶有金屬活塞環(huán)(2、3)的永磁體或鐵磁材料制作的圓柱形動子鐵心(1)設(shè)置在空心定子(4)的內(nèi)部，構(gòu)成了整個電動機的運動機構(gòu)。工作時，依靠兩只二極管把單相交流電正負兩個半周的脈動直流分別導(dǎo)入電機當(dāng)中的兩個勵磁線圈(L1L2)輪流勵磁，使電機內(nèi)部的磁場形成來回變位。圓柱形動子鐵心(1)則依靠磁阻轉(zhuǎn)矩跟隨磁場的來回變位形成直線往復(fù)運行。
文檔編號H02K33/12GK1913302SQ20061007790
公開日2007年2月14日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月15日
發(fā)明者張玉寶 申請人:張玉寶