【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直线振荡电机领域，更具体地，涉及一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机。
技术介绍
1、采用传统旋转电机+曲柄连杆机构的制冷压缩机，由于存在中间转换机构，从而导致了系统摩擦点多、效率低且体积庞大等缺点。采用直线振荡电机的制冷压缩机不仅可以省去中间的曲柄连杆等转换结构，而且还可以在降低摩擦点、提高效率的同时减小压缩机系统体积。
2、传统直线振荡电机是依靠机械柱状弹簧回复力和电磁驱动力共同作用，从而实现受迫简谐振动的机电系统，但机械式柱状弹簧的使用，显著削弱了直线振荡电机所特有的小体积优势。于是国内外学者将机械式板状弹簧引入直线振荡电机中，改进了柱状弹簧体积大的缺点，但由于系统体积小，所安装的板弹簧尺寸也不大，因此板弹簧最大形变量一般不超过6mm，从而限制了直线振荡电机的活塞最大行程。
3、因现有直线振荡电机采用机械式弹簧时所面临的诸多问题，国内外近几年开始研制了无机械式弹簧的直线振荡电机，其原理仍然是采用回复力和电磁驱动力构成受迫简谐振动。与安装机械式弹簧的直线振荡电机不同的是，无机械式弹簧的直线振荡电机的回复力由定子和动子之间的固有吸引力即定位力提供，从而可以改进采用机械式弹簧存在的体积大、行程受限、机械噪声大等问题。
4、然而，现有直线振荡电机仍然存在着定位力与动子位置不成正比例增加的缺点，这导致了在一个往复运动周期内直线振荡电机存在多个谐振点的情况。一个运动周期多个谐振点的存在会使得采用谐振频率跟踪控制实现效率最优控制时，无法快速跟踪时变的谐振频率从而使得系统始终无法运行至效
5、综上，亟需研究一款定位力与动子位置成高度正比例关系、易加工批量生产的无机械式弹簧直线振荡电机。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其目的在于解决现有采用机械式弹簧的直线振荡电机存在体积大、寿命低，以及现有无机械式弹簧直线振荡电机的定位力等效磁弹簧与动子位置成比例关系不明显导致的系统运行效率低的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，包括：定子铁芯，电枢绕组，动子永磁体，动子支架，直线导轨。
3、进一步的，所述三块动子永磁体为动子受力部件，动子永磁体与动子支架构成动子。
4、进一步的，所述两个c型定子铁芯平行且对称设置在动子运动平面两侧，两个电枢绕组分别沿各自定子铁芯轭部缠绕，且两绕组电流方向关于动子运动平面对称相同。
5、进一步的，所述电枢绕组通入正弦交流电时，所述动子将受到一往复驱动力。
6、进一步的，所述动子永磁体与所述定子铁芯之间的定位力构成磁性等效弹簧。
7、进一步的，所述磁性等效弹簧的固有谐振频率满足：
8、；
9、其中，ke为磁性等效弹簧的等效弹性系数，满足ke=fdm/xm，fdm为定位力峰值，xm为动子单边行程，m为电机动子总质量。
10、进一步的，当所述动子所受往复驱动力频率与磁性等效弹簧的固有频率相同时，电机实现无机械弹簧的谐振运行，此时系统具有最高效率及最低噪声。
11、进一步的，所述三块动子永磁体依次交替反向充磁且平行布置。
12、进一步的，所述两个电枢绕组均采用集中绕组形式。
13、进一步的，所述动子支架为工字形，支架两侧伸出与其相连的轴。
14、进一步的，所述动子支架的轴上开有螺纹，可连接负载或通过螺帽进行多级动磁式无机械弹簧直线振荡电机的串联。
15、进一步的，所述工字形动子支架内部两侧开有导槽，用于放置和固定所述动子永磁体。
16、进一步的，所述由动子永磁体和动子支架构成的动子，由直线导轨支撑，当所述电机工作时，动子沿直线导轨进行直线往复运动。
17、进一步的，所述定子铁芯通过对最小叠压单元沿横向叠压得到。
18、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
19、（1）本专利技术的动子永磁体所产生的永磁磁场不仅能与电枢绕组产生的电枢磁场共同作用产生电磁推力，同时还能与定子铁芯相互作用产生极大的回复力。该回复力本质上为与动子位置成正比例增大的定位力，从而使得该定位力可构成磁性等效弹簧，进而替代传统直线振荡电机中的机械弹簧。定位力构成的等效磁性弹簧使得电机体积更小，结构更紧凑，噪声和成本更低。
20、（2）本专利技术电机为平板型结构，其中定子铁芯采用硅钢片沿横向叠压得到，从而具有更高的叠压系数，从而能够解决采用smc材料时磁导率低及电机效率下降等问题。
21、（3）本专利技术采用动磁式电机结构，从而使得电机能够获得较高的输出推力。
22、（4）经仿真分析和样机实验证明，本专利技术提出的动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机（包括其动子支撑方式等），永磁体利用率高，定子铁芯饱和程度低，能对动子永磁体构成磁性弹簧，可替代传统直线振荡电机中的机械弹簧，结构更简单紧凑，装配方便、一体化程度高，体积小，适合于压缩或泵类等双向往复直线运动的应用场合。
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1.一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，包括：定子铁芯，电枢绕组，动子永磁体，动子支架；其中，动子永磁体为动子受力部件，动子永磁体与动子支架构成动子，两个C型定子铁芯平行且对称设置在动子运动平面两侧，两个电枢绕组分别沿各自定子铁芯轭部缠绕，且两绕组电流方向关于动子运动平面对称相同；
2.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，动子永磁体选择为三块及以上，动子永磁体依次交替反向充磁且平行布置。
3.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述两个电枢绕组均采用集中绕组形式。
4.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述动子支架为工字形，支架两侧伸出与其相连的轴，轴上开有螺纹，用于连接负载或通过螺帽进行多级动磁式无机械弹簧直线振荡电机的串联。
5.根据权利要求4所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，工字形动子支架内部两侧开有导槽，用于放置和固定所述动子永磁体。
6.根据权利要求1或3所述的一
7.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述定子铁芯通过对最小叠压单元沿横向叠压得到。
8.根据权利要求7所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述最小叠压单元均由无取向硅钢片制成。
...【技术特征摘要】
1.一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，包括：定子铁芯，电枢绕组，动子永磁体，动子支架；其中，动子永磁体为动子受力部件，动子永磁体与动子支架构成动子，两个c型定子铁芯平行且对称设置在动子运动平面两侧，两个电枢绕组分别沿各自定子铁芯轭部缠绕，且两绕组电流方向关于动子运动平面对称相同；
2.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，动子永磁体选择为三块及以上，动子永磁体依次交替反向充磁且平行布置。
3.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述两个电枢绕组均采用集中绕组形式。
4.根据权利要求1所述的一种动磁式无机械弹簧的双边直线振荡电机，其特征在于，所述动子支架为工字形，支架两侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖凯举，徐伟，王珂，陈应可，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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