一种直线电机及其散热结构和直线电机驱动的无油活塞空压机的制作方法

1.本实用新型涉及空压机领域，尤其是一种直线电机及其散热结构和直线电机驱动的无油活塞空压机。


背景技术：

2.空压机是一种以压缩气体提供气源动力的设备，大多数都是采用曲柄连杆机构的往复活塞式空压机。其由电动机直接驱动空压机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。采用曲柄连杆机构的往复活塞式空压机由于运动副和零部件多，因此造成摩擦损耗大、噪音大，传动效率低的缺点。
3.当使用直线电机作为动力源时，可以省去曲柄连杆机构，简化空压机零件，例如中国发明专利（公开号：cn110017258a，公开日：20190716）公开了一种直线空压机，包括直线电机和两个气缸，直线电机包括电机壳体、电机轴、线圈、线圈支架和磁铁组件组成，磁铁组件由左磁铁环和右磁铁环组成，左磁铁环和右磁铁环与相对应电机壳体之间均设有轭铁座，气缸均由缸体、缸盖、设置于缸体内且可轴向移动的活塞、设置于缸盖内的阀板组件组成，缸盖外端面均设置有若干个轴向向电机壳体内延伸且伸入相对应电机壳体内的螺栓，直线电机的电机轴伸入缸体内与活塞相固连，活塞外端面位于电机轴处也均设置有轴向向活塞内延伸且伸入相对应电机轴内的螺栓。本发明具有内部结构简单且能耗小的优点。
4.但上述直线空压机存在以下问题：直线电机需要额外设置散热装置进行散热。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种直线电机及其散热结构和直线电机驱动的无油活塞空压机，在电机壳体上设置散热进风口、散热出风口和泄压孔，在电机轴上设置散热挡板，使得电机动作时，在散热挡板的往复运动下，实现外界空气自动流向壳体内，然后再从壳体内自动流出，完成电机散热。
6.为本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实施：
7.一种直线电机的散热结构，包括电机壳体和电机轴，电机壳体内部中空，电机轴设置在电机壳体内，电机轴沿着电机壳体的轴向做往复直线运动；电机壳体上设有连通电机壳体内、外侧的散热进风口、散热出风口和泄压孔；电机轴上固定设置有散热挡板，散热挡板的外边沿与电机壳体内部配合；散热进风口和散热出风口位于散热挡板的同一侧，泄压孔位于散热挡板的另一侧。
8.一种具备散热结构的直线电机，该直线电机采用上述的一种直线电机的散热结构。
9.作为优选，直线电机包括电机壳体、电机轴、轴向轴承、轴承座、定子铁心、定子绕组、转子磁钢；电机壳体内部中空，电机轴设置在电机壳体内，电机轴的两端通过轴向轴承设置在轴承座上；轴承座设置在电机壳体的端部；沿电机壳体轴向的内壁上固定设置有定
子铁心，定子铁心上设置定子绕组；沿电机轴轴向的侧壁上固定设置有多个转子磁钢，相邻的两块转子磁钢的磁性相反，从而使电机轴沿着电机壳体的轴向往复运动。
10.作为优选，定子铁心包括轭部和设置在轭部上且沿电机运动方向排列的多个齿部，齿部之间形成均匀的嵌线槽，定子绕组设置在嵌线槽内。
11.作为优选，嵌线槽为三十个，定子绕组的排布形式为：依次并联的五组线圈，每组线圈包括acbacb，其中，a与a为一个线圈，b与b为一个线圈，c与c为一个线圈。
12.一种直线电机驱动的无油活塞空压机，包括直线电机和气缸组件，直线电机采用上述的直线电机。
13.作为优选，直线电机包括电机壳体和电机轴，电机壳体内部中空，电机轴设置在电机壳体内，电机轴沿着电机壳体的轴向做往复直线运动；气缸组件设置在直线电机的两端，气缸组件包括缸体、缸头、缸盖和活塞；缸体、缸头和缸盖依次连接，活塞位于缸体的内腔中，活塞与缸头之间形成压缩室；活塞一端与电机轴端部固定连接；缸头和缸盖之间形成进气腔室和排气腔室，进气腔室和排气腔室通过缸头中部的隔板隔开；缸头上设有连通外界与进气腔室的进气口、连通进气腔室与压缩室的进气通道、连通压缩室与排气腔室的排气通道和连通排气腔室和外界的排气口；其中，进气通道的出口处设置进气单向阀，排气通道的出口处设置排气单向阀。
14.作为优选，活塞包括主体部和导向部，主体部设置在缸体内，主体部的外边沿与缸体内腔的侧壁相配合；导向部设置在主体部中部且向缸头方向延伸；隔板中部设有导向孔，导向部滑动设置在导向孔内；活塞沿空压机轴向的截面为t形。
15.作为优选，缸体、缸头和缸盖的直径与电机壳体相同。
16.作为优选，缸体上设有第一凹槽，缸头上设有与第一凹槽相配合的第一凸缘；缸头上设有第二凹槽，缸盖上设有与第二凹槽相配合的第二凸缘。
17.综上所述，本实用新型的优点是：电机轴带动其上的散热挡板在电机壳体内左右移动，从而散热挡板左右两侧的气压与外界空气不一致，使得外部的空气通过散热进风口进入内部，再通过散热出风口流出，从而将电机内部的热量带到外部，实现电机的散热，泄压孔使得散热挡板左右两侧压力平衡。该直线电机自带冷却系统，减少电机发热导致机器整体温升提高性能减弱，在现有基础上可以实现良好密封，有效提高机器性能。
附图说明
18.图1为沿空压机轴线方向的剖面图。
19.图2为气缸组件的剖面结构示意图。
20.图3为电机轴的横截面示意图。
21.图4为定子绕组的结构示意图。
具体实施方式
22.如图1和3所示，一种直线电机驱动的无油活塞空压机，包括直线电机1和气缸组件2，直线电机1包括电机壳体11、电机轴12、轴向轴承13、轴承座14、定子铁心15、定子绕组16、转子磁钢17。电机壳体11内部中空，电机轴12设置在电机壳体11内，电机轴12两端的横截面为圆形，中部的横截面为矩形。电机轴12的两端通过轴向轴承13设置在轴承座14上，轴承座
14设置在电机壳体11的端部，便于电机轴12做往复直线运动。沿电机壳体11轴向的内壁上固定设置有定子铁心15，定子铁心15上设置定子绕组16。沿电机轴12轴向的侧壁上固定设置有多个转子磁钢17，相邻的两块转子磁钢17的磁性相反，从而使电机轴12沿着电机壳体11的轴向往复运动。
23.如图4所示，定子铁心15包括轭部151和设置在轭部151上且沿电机运动方向排列的多个齿部152，齿部152之间形成均匀的嵌线槽153，定子绕组16设置在嵌线槽153内。嵌线槽153为三十个，定子绕组16的排布形式为：依次并联的五组线圈，每组线圈包括acbacb，其中，a与a为一个线圈，b与b为一个线圈，c与c为一个线圈。
24.电机壳体11上设有连通电机壳体11内、外侧的散热进风口111、散热出风口112和泄压孔113。电机轴12上固定设置有散热挡板114，散热挡板114的外边沿与电机壳体11内部配合。散热进风口111和散热出风口112位于散热挡板114的同一侧，泄压孔113位于散热挡板113的另一侧。上述结构动作时，电机轴12带动其上的散热挡板114在电机壳体11内左右移动，从而散热挡板114左右两侧的气压与外界空气不一致，使得外部的空气通过散热进风口111进入内部，再通过散热出风口112流出，从而将电机内部的热量带到外部，实现电机的散热，泄压孔113使得散热挡板114左右两侧压力平衡。
25.上述结构的优点是使该直线电机自带冷却系统，无需额外设置散热装置，有效减少电机发热，在现有基础上可以实现良好密封，有效提高机器性能。
26.如图2所示，气缸组件2设置在直线电机1的两端，气缸组件2包括缸体21、缸头22、缸盖23和活塞24。沿着电机壳体11的轴向向外依次设置缸体21、缸头22和缸盖23，活塞24位于缸体21的内腔中，活塞24的一侧固定设置在电机轴12的端部上。活塞24与缸头22之间形成压缩室3。缸头22和缸盖23之间形成进气腔室4和排气腔室5，进气腔室4和排气腔室5通过缸头22中部的隔板221隔开。缸头22上设有连通外界与进气腔室4的进气口222、连通进气腔室4与压缩室3的进气通道223、连通压缩室3与排气腔室5的排气通道224和连通排气腔室5和外界的排气口225。其中，进气通道223的出口处设置进气单向阀6，排气通道224的出口处设置排气单向阀7。
27.上述结构动作时，活塞24向右移动，压缩室3体积增大，外界的空气从进气口222进入进气腔室4，并进入进气通道223，使进气单向阀6打开，从而进入压缩室3，然后活塞24向左移动，压缩室3内的气体被压缩，当压力达到排气单向阀7的指定压力时，压缩空气通过排气通道224进入排气腔室5，并从排气口225流出，流出的压缩空气后续进行收集、储存或使用。
28.优选的，活塞24包括主体部241和导向部242，主体部241设置在缸体21内，主体部241的外边沿与缸体21内腔的侧壁相配合。主体部241与电机轴12端部固定连接。导向部242设置在主体部241中部且向缸头22方向延伸。缸头22中部设有导向孔221，导向部242滑动设置在导向孔221内。活塞24沿空压机轴向的截面为t形。活塞24的形状使得活塞24运动时更加平稳，提高压缩效率。
29.优选的，缸体21、缸头22和缸盖23的直径与电机壳体11相同，提高设备的美观形。
30.优选的，缸体21上设有第一凹槽211，缸头22上设有与第一凹槽211相配合的第一凸缘228。缸头22上设有第二凹槽229，缸盖23上设有与第二凹槽229相配合的第二凸缘231。上述结构便于缸体21、缸头22和缸盖23之间的安装和定位。
31.本设备在使用时具有以下效果：
32.1.气缸对称安装在直线电机两端，当直线电机往复运动一次，两个气缸分别完成一次压缩循环，充分利用机械传动效率。
33.2.电机通过磁极充磁带动电机轴规律运动，直线压缩机活塞的行程可以通过输入电压来调整，从而实现压缩机流量的连续调节。
34.3.通过变频器控制高速永磁同步直线电机，改变压缩周期时长，增加单位时间内压缩次数，可以实现减少空间体积，用极小气缸，实现大功率高性能活塞压缩机。
35.4.该直线电机自带冷却系统，减少电机发热导致机器整体温升提高性能减弱，在现有基础上可以实现良好密封，有效提高机器性能。
36.本设备的优点：通过直线电机1将电能转化为直线运动机械能控制气缸组2动作，省去了将旋转运动转变为活塞往复运动的曲柄连杆机构，能量损耗低，传动效率高，压缩频率快。而且可以实现无油润滑，使用寿命更长，免维护。功率覆盖范围大，可以用于制造大型活塞式压缩机。结构比传统活塞机小一倍，便于转运。