[发明专利]凸极型线性马达及往复式双活塞压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种凸极型线性马达及往复式双活塞压缩机，特别是有关于一种利用定子铁芯的磁极在定子中前后排列，以驱动前后磁极上的线圈所产生的磁场透过磁极吸引动子沿着定子的中心轴向往复线性运动的马达。此凸极型线性马达的两端还可连接具有双活塞的压缩机，使得压缩机缸体内的气体压缩或带动流体，构成由线性马达带动的往复式双活塞压缩机。

背景技术

传统旋转型切换式磁阻马达（Switched Reluctance Motor,SRM），利用封闭磁力线会走最小磁阻路径的特性，使得磁路中两导磁材料会朝最小磁阻方向移动，而推动可移动的导磁材料往固定导磁材料移动，产生互相吸引的磁吸力来作为马达驱动力矩的来源，由于此种转矩原理使得马达转子及定子呈现凸极状态，转子上无激磁场绕组合或为永久磁铁，只需导磁性佳的铁芯简易构造即可，大大降低构造成本，因此磁阻马达具有构造简单、体积小、可用于高转速应用场所等优点。

传统往复式压缩机需要较大的马达推力来达成气体的压缩循环或液体的带动，然而受限于压缩机整体体积限制，一般筒状型线型马达无法满足如此高驱动力的需求，唯有传统往复式压缩机才满足其足够驱动力，而传统往复式压缩机主要利用旋转式马达带动曲柄连杆(Crank)，经连杆机构推动活塞，使汽缸内气体压缩或带动流体，进而得到所需要的压力。

然而，此种传统旋转式马达所带动的往复式压缩机虽具有成本较低以及运作范围广等优点，但活塞压缩的过程中因旋转式马达带动直线运动的活塞会造成一侧向力，使汽缸壁磨损，间接导致噪音、振动及高机械损失等问题，影响整体系统效率，透过润滑剂虽可减缓上述问题，却衍生出润滑油污染压缩气体或流体等问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明其中一目的在于提供一种凸极型线性马达及往复式双活塞压缩机，利用定子的磁极前后排列方式配合驱动磁极上的线圈，以驱动凸极型动子往复线性运动，进而带动两端压缩机的活塞。本发明的线性马达来带动压缩机不仅定子磁极上成形线圈的磁通密度高，所产生的磁驱动力强外，凸极动子构造可使用导磁性佳的材料或永久磁铁，构造组件简单大量节省制造成本，且因动子运动方向为直线往复运动能够降低活塞运动时所造成的侧向力，亦可减少摩擦耗损，进一步达到高机械强度、低机械耗损、低噪音及高效率。

根据本发明的另一目的，本发明提出一种凸极型线性马达，此凸极型线性马达至少包含壳体、定子、动子及多数个线圈单元。

其中，定子设置于壳体中。此定子由中间定子铁芯及两侧定子铁芯构成，并且沿着定子的中心轴向连接。其中，中间定子铁芯及两侧定子铁芯更具有多数个磁极成对向内凸出。此外，中间定子铁芯的磁极位置分别对应于两侧定子铁芯的磁极位置，使得两侧定子铁芯的磁极沿着中心轴向交错排列或相对位置安置。进而将多数个线圈单元缠绕于前后磁极上。此外，中间定子铁芯可选择性地与两侧定子铁芯成一体，或者中间定子铁芯可与两侧定子铁芯中的一个成一体。

并且，此凸极型线性马达的动子具有轴杆及多数个凸极。其中，轴杆沿着中心轴向活动贯穿于定子。此凸极的数量与中间定子铁芯的磁极数量相同，而且凸极的位置对应于中间定子铁芯的磁极位置。则当依序施加电流于前后线圈单元时，经由前后缠绕在磁极上的前后线圈单元所产生的磁场，即透过磁极吸引动子沿着定子的中心轴向前后往复线性运动。其中，中间定子铁芯及两侧定子铁芯的材质为铁、硅钢片或导磁性材料，且动子的材质为铁、硅钢片、永久磁铁或导磁性材料。此外，此凸极型线性马达可以中间定子铁芯及/或两侧定子铁芯为单元延伸定子的长度，并将动子凸极长度配合增加，由此增加动子的运动行程。也可增加动子的凸极及定子铁芯磁极数量，以加强磁极对动子的磁吸力，使能够有效地提高马达的驱动力。

根据本发明的再一目的，提出一种具有凸极型线性马达的往复式双活塞压缩机。此具有凸极型线性马达的往复式双活塞压缩机至少包含壳体、定子、动子、多数个线圈单元及多数个压缩机缸体。

此凸极型线性马达还可连接多数个具有活塞的压缩机缸体。其中，压缩机缸体的活塞分别连接于动子的轴杆的两端，使压缩机缸体内气体压缩或带动流体。此外，压缩机缸体还包含多数个进气逆止阀门及多数个出气逆止阀门。利用此凸极型线性马达定子铁芯的前后磁极上的驱动线圈，将通入线圈中的电能透过磁能，直接转换成线性运动的机械能，无需额外的转换传动机构或机件，以直接驱动动子作往复线性运动不仅能够降低活塞运动时所造成的侧向力，亦可减少摩擦耗损，进一步达到高机械强度、低机械耗损、低噪音及高效率。