CN100387836C - 线性压缩机 - Google Patents

Abstract

一种线性压缩机，包括：形成压缩室的气缸；可往复运动地设置在压缩室中的活塞；与活塞相连的往复运动部件，以便与活塞一起作为单一体往复地运动；驱动器，其驱动往复运动部件以往复运动；以及共振弹簧，其包括：第一连接部分，其具有多个第一连接孔以便允许连接到气缸上；第二连接部分，其设置在第一连接部分的内侧，并具有第二连接孔，以便允许连接到往复运动部件，并与往复运动部件一起往复运动；多个互相间隔开的曲臂，其设置在第一连接部分和第二连接部分之间，每一个曲臂包括：第一端，其连接到第一连接部分，以便被定位在多个第一连接孔之间。

Description

线性压缩机

技术领域

根据本发明的装置涉及一种线性压缩机，更具体而言，涉及一种带有改进结构的共振弹簧的线性压缩机。

背景技术

通常，与往复式压缩机不同，线性压缩机为不具有限制活塞运动的连杆的自由活塞结构。线性压缩机包括：用来密封预定空间的外壳；压缩部件，其被容纳在外壳中以抽吸和压缩/排放制冷剂气体；以及驱动器，用于通过外部的电力来操作压缩部件。

压缩部件包括：形成压缩室的气缸；活塞，其被可往复运动地设置在压缩室中；以及气缸盖，其具有用于抽吸压缩室中的制冷剂气体的抽吸阀和用于排放制冷剂气体的排放阀。

驱动器包括：内芯，其设置在气缸的外侧；与内芯的外周表面间隔开的外芯；磁体，其设置在外芯和内芯之间，以便通过与由外部电力产生在内和外芯之间的磁场的相互作用沿垂直方向往复运动。往复运动部件被设置在压缩部件上，以便与活塞和磁体一起作为单一体往复运动，所述往复运动部件具有与活塞的上部相连的第一部件和连接到驱动器的磁体的第二部件。与往复运动部件和驱动器的外芯连接在一起的共振弹簧设置在往复运动部件上，以便于活塞的往复运动。

通常，活塞的往复运动依赖于因压缩室中的气压而产生的强度、共振弹簧的刚性、活塞的重量和驱动器的驱动力。

压缩室中气压的强度在排放阀打开时减小。即，当压缩制冷气体时，压缩室中气压的强度增加，当排放制冷气体时，压缩室中气压的强度减小。当改变活塞的最大位移时，与压缩室中的平均气压相关的平均强度具有高的非线性特性。

共振弹簧的刚性可由共振弹簧的每单位位移的弹性力来表示。

若活塞的重量和驱动器的驱动力为常数，活塞的往复运动主要依赖于共振弹簧的刚性和压缩室中气压的强度或阻力。共振弹簧的刚性和压缩室中气压的阻力促进线性压缩机的有效操作。为了获得更高的效率，最好是根据共振弹簧的刚性和与气压相关的平均强度的加和的固有频率基本上保持为与电力的频率相同。

如图1所示，传统的共振弹簧150为盘形，包括：第一连接部分151，其在外周部分与外芯(未示出)相连；以及第二连接部分155，其在中央部分与往复运动部件(未示出)相连，以便与往复运动部件一起作为单一体往复运动。共振弹簧150在第一连接部分151和第二连接部分之间形成有多个螺旋形的通孔159，并因此形成多个曲臂160。

第一连接部分151形成有多个第一连接孔153，以便通过穿过其中的螺栓与外芯固定地连接，且第二连接部分155设置有第二连接孔157，以便允许通过穿过其中的螺栓与往复运动部件相连接。

因此，传统共振弹簧150的第一连接部分151与驱动器的外芯固定在一起，以及传统共振弹簧150的第二连接部分155可往复运动地与往复运动部件连接在一起，以便于活塞的往复运动。

然而，传统线性压缩机的第一连接孔153还形成于第一连接部分151和曲臂160相连接的部分处。因此，当往复运动部件往复运动时，第一连接部分151不会相对驱动器的外芯变形。在传统线性压缩机中，仅第二连接部分155相对第一连接部分151扭曲变形。因此，传统共振弹簧150的刚性大体上为线性性质，从而刚性随最大位移的变化大体上线性地变化。

如图2所示，气压的平均强度或阻力b在最大位移的较小位移部分X1在窄范围内恒定地减小，而在最大位移的较大位移部分X2发生高度非线性的急剧减小。在较小位移部分X1和较大位移部分X2，传统弹簧的刚性a保持常数并大体上具有线性性质。

因此，传统弹簧的刚性a和气压的平均强度b的加和c在较小位移部分X1基本上保持常数，而在较大位移部分X2仍然急剧减小。

因此，传统线性压缩机仅可被用于较小位移部分X1，在所述较小位移部分X1中，传统弹簧的刚性a和气压的平均强度b的加和c基本上保持常数并大体上与电力的频率相同，因而所引起的问题在于：传统线性压缩机不能用于较大位移部分X2，在该较大位移部分X2中，气压的平均强度因较高的非线性特性而急剧地变化。

发明内容

本发明的示例性的、非限定性的实施例克服了上述缺点和上面没有描述的其它缺点。

因此，本发明的一方面是提供一种也可在较大位移部分使用的线性压缩机，在该较大位移部分，压缩室中气压的强度急剧减小。

本发明的其它方面和/或优点部分将在下面的描述中进行说明，部分可从下面的描述中得到理解，或通过实施本发明而了解。

本发明的前述和/或其它方面可通过提供一种线性压缩机来实现，所述线性压缩机包括：气缸，其形成压缩室；活塞，其可往复运动地设置在压缩室中；往复运动部件，其与活塞相连，以便与活塞一起作为单一体往复地运动；驱动器，其驱动往复运动部件往复运动；以及共振弹簧，所述共振弹簧包括：第一连接部分，其具有多个第一连接孔，以便允许连接到气缸；第二连接部分，其设置在第一连接部分的内侧，并具有第二连接孔，以便允许连接到往复运动部件，并与往复运动部件一起作为单一体往复地运动；以及多个互相间隔开的曲臂，它们位于第一连接部分和第二连接部分之间，每一个曲臂包括：第一端，所述第一端连接到第一连接部分以便被定位在多个第一连接孔之间；第二端，所述第二端连接到第二连接部分以便被定位在第二连接部分的附近；以及螺旋形的多个曲臂体，用于连接第一端和第二端，第一连接部分的宽度在曲臂体的宽度的一半到曲臂体宽度的三倍的范围内。

根据本发明的一个方面，第一连接部分与每个曲臂体之间的距离在曲臂体宽度的大约一半到曲臂体宽度的三倍的范围内。

根据本发明的一个方面，第一连接部分的宽度从曲臂的第一端沿曲臂体的方向增加。

根据本发明的一个方面，在每一曲臂的第一端附近，在第一连接部分的外周上向内形成第一槽。

根据本发明的一个方面，在第一端附近，在第一连接部分的内周上向外形成第二槽。

根据本发明的一个方面，曲臂的数量与第一连接孔的数量相同。

根据本发明的一个方面，曲臂和第一连接孔分别以相等间距设置为三个。

根据本发明的一个方面，共振弹簧为盘形。

根据本发明的一个方面，驱动器包括：外芯，其与气缸相连；内芯，其设置在外芯的内侧，并与外芯间隔开；以及磁体，其设置在外芯和内芯之间，以便在外芯和内芯之间所产生的磁场作用下往复地运动，并且，磁体与往复运动部件一起作为单一体往复地运动，外芯与第一连接部分的第一连接孔连接在一起。

附图说明

结合附图，从下面对实施例的示例性的、非限定性的描述中，本发明的上述和其方面和/或优点将变得更加明显和更加容易理解，其中：

图1是传统线性压缩机中所使用的共振弹簧的前视图；

图2示出了在传统线性压缩机中根据活塞的最大位移共振弹簧的刚性和相对于气压的平均强度的变化的曲线图；

图3为根据本发明的典型实施例的线性压缩机的垂直剖视图；

图4为根据本发明的典型实施例的线性压缩机中所使用的共振弹簧的前视图；和

图5示出了根据本发明曲型实施例的线性压缩机中，根据活塞的最大位移的共振弹簧的刚性和相对于气压的平均强度的变化的曲线图。

具体实施方式

以下将详细说明本发明的示例性的、非限定性的实施例，在附图中示出了其例子，其中在全部附图中相同的标号表示相同的部件。为了说明本发明，下面通过参照附图来描述实施例。

如图3所示，根据本发明的实施例的线性压缩机1包括：密封的外壳10；压缩部件20，用于抽吸制冷剂气体以便压缩和排放制冷剂气体；以及驱动器30，用于操作压缩部件20。

压缩部件20包括：气缸22，用于支撑驱动器20的外芯33(后面描述)的底部并形成压缩室21；活塞23，其可往复运动地设置在压缩室21中；以及气缸盖24，其设置在气缸22的下面，包括分别用于抽吸和排放制冷剂气体的抽吸阀(未示出)和排放阀(未示出)。

驱动器30包括：内芯31，其设置在气缸22的外侧；外芯33，其设置在内芯31的外侧，并且其内侧被环形线圈32所缠绕；磁体34，其设置在外芯33和内芯31之间，以便通过与围绕内和外芯31和33的磁场的互相作用沿垂直方向往复运动；以及内芯支撑件35，其设置在内芯31和气缸22之间以便支撑内芯31。

外芯33具有分别由支撑架40和气缸盖22支撑的顶部和底部。外芯33由多个芯钢片堆叠而成。多个芯连接螺栓42穿过堆叠的钢片，所述芯连接螺栓42在外芯33的外周表面上互相间隔开，并以预定的间隔设置，因此，将堆叠钢片与支撑架40和气缸22连接在一起。

往复运动部件44被设置在压缩部件20上，所述往复运动部件44将驱动器30的磁体34和活塞23连接在一起作为单一体。往复运动部件44通过磁体34的往复运动使压缩室21内部的活塞23往复运动。

共振弹簧50设置在往复运动部件44和支撑架40之上，以便于活塞23的往复运动。与支撑架40的顶部连接在一起的多个弹簧隔离片46和共振弹簧50(后面描述)的第一连接部分51设置在支撑架40和共振弹簧50之间。

如图4所示，共振弹簧50包括：第一连接部分51，其带有多个连接孔53，以便允许通过如螺栓48(参照图3)与气缸22连接在一起；第二连接部分57，其设置第一连接部分51的内侧，以便允许通过如螺栓48(参照图3)与往复运动件44连接在一起，并与往复运动件44一起作为单一体往复运动；以及多个互相间隔开的曲臂60，其设置在第一连接部分51和第二连接部分55之间。根据本发明的一方面，共振弹簧50为盘形，但并不限于盘形。例如，共振弹簧50可为多边形，以便包括第一连接部分51和第二连接部分55。

曲臂60的每一个包括：第一端63，其与第一连接部分51连接在一起，以便被定位在多个第一连接孔53之间；第二端65，其位于第二连接孔57的附近，以便与第二连接部分55连接在一起；以及螺旋形的曲臂体61，用于连接第一端63和第二端65。曲臂60的数量可以与第一连接孔53的数量相同。例如，若共振弹簧50包括三个第一连接孔53，则可设置三个曲臂60。曲臂60可以以相等间距互相隔开。因此，由于每一曲臂60的第一端63与第一连接部分51连接在一起，以便被定位在多个第一连接孔53之间，若第二连接部分55因往复运动部件44而往复运动，曲臂体61相对第一连接部分51沿往复运动部件44的往复运动方向弯曲变形；并且连接到每一曲臂60的第一端63的第一连接部分51相对第一连接孔53扭曲变形。

每一曲臂60的第一端63被设置在第一连接孔53之间，从而不会被定位在第一连接孔53的附近。作为本发明的一个方面，每一曲臂60的第一端63可在相邻的一对第一连接孔53之间的大约一半的位置处连接到第一连接部分51。

曲臂体61为螺旋形，其从第一端63到第二端65沿第一连接部分51的宽度增加的方向形成。根据本发明的一个方面，在各个曲臂体61之间的距离可在曲臂体61的大约一半宽度和曲臂体61的三倍宽度之间的范围内。例如但并不限于，各个曲臂体61之间的距离可大体上与曲臂体61的宽度相同。曲臂体61互相之间越接近，每个曲臂体61的宽度就越宽。因此，当第二连接部分55在往复运动部件44的作用下作往复运动时，负荷可均匀地分布在曲臂体61上。

第一连接部分以预定的宽度设置在共振弹簧50的外部。多个第一连接孔53可通过如螺栓48连接到每一弹簧隔离片46的顶部。多个第一连接孔53可以相等的间距被定位。可设置三个第一连接孔53，三个第一连接孔53中的每一个互相形成120度，但不限于此。第一连接孔53的数目可以是2或4或多于4个。第一连接部分51的宽度可以是曲臂体61的宽度的一半至3倍的范围内。每一个第一连接部分51的宽度可沿形成曲臂体61的方向从第一端63增加。在曲臂60的第一端63附近的每一个第一连接部分51的外周上可形成有第一槽67，所述第一槽67向内朝向第二连接孔57开槽。在第一槽67附近的第一连接部分51的内周上形成有沿径向开槽的第二槽69。

第一槽67防止了与臂60的第一端63相连的第一连接部分51的宽度的急剧增加。第一槽67的深度可以是第一连接部分51的宽度的一半，但不限于此，可根据共振弹簧50所需的刚性而有所变化。因此，与曲臂60的第一端63相连接的第一连接部分51的部分因第一槽67相对于第一连接孔53更容易扭曲变形。而且，防止了与曲臂60的第一端63相连接的第一连接部分51的宽度的急剧增加，因而减小了第一端63上的应力集中，从而延长了共振弹簧50的寿命并增加了产品的可靠性。

由于第二槽69的应用目的与第一槽67相同，所以，省去对第二槽69的详细描述。在上述本发明的实施例中，设置了第一和第二槽67和69两种槽，但不限于此。可仅设置第一和第二槽67和69其中之一。

活塞23的往复运动依赖于共振弹簧50的刚性、压缩室21中气压的强度、活塞23的重量和驱动器30的驱动力。若活塞23的重量和驱动器30的驱动力基本保持常数，活塞23的往复运动主要依赖于共振弹簧50的刚性和压缩室21中气压的强度。当压缩制冷气体时，压缩室21中气压的强度增加，当排放制冷气体时，压缩室21中气体的强度减小。对应活塞23的整个位移部分中的平均气压的强度被确定为平均强度B。当活塞23的最大位移增加时，平均强度B减小，具有较高的非线性特性。即，在较小位移部分X1，平均强度B相对于活塞23的较小最大位移几乎保持常数，而在较大位移部分X2，平均强度B相对于活塞23的较大最大位移急剧减小，具有较高非线性特性。

共振弹簧50的刚性A可由单位位移的共振弹簧50的弹性力来表示。由于曲臂体61的弯曲变形和第一连接部分51的扭曲变形，共振弹簧50的刚性A具有非线性性质。共振弹簧50的刚性A在较小位移部分X1内相对于活塞23的较小最大位移基本上保持常数，在较大位移X2部分内相对于活塞23的较大最大位移急剧增加，具有较大的非线性特性。因此，在较大位移部分X2中，共振弹簧50的刚性A的增加补偿了相对于气压的平均强度B的减小。

因此，共振弹簧50的刚性A的增加量C和气压的平均强度B不仅在较小位移部分X1内基本上保持常数，而且在较大位移部分X2内也基本上保持常数。从而在较小位移部分X1内和在较大位移部分X2内，根据共振弹簧50的刚性A、气压的平均强度B的加和的固有频率基本上与驱动器30的电力频率保持相同。因此，便于活塞23的往复运动，从而提高了驱动器30的效率。

根据上述的结构，根据本发明实施例的线性压缩机的操作如下。

如果为外芯33的线圈32提供电力，围绕它的磁场与连接到往复运动部件44上的磁体34所产生的磁场互相作用，从而沿垂直方向往复运动活塞23。

如果活塞23往复运动，制冷剂气体通过抽吸阀被重复地抽吸到压缩室21中，以便被压缩和排放，从而根据需要冷却制冷剂气体。

在这种情况下，在较大位移部分X2内，气压的平均强度B急剧减小，共振弹簧50的固有频率基本上与所供给的电力的频率相同。因此，因共振增加了驱动器30的效率，从而节省了耗电量。

像这样，根据本发明实施例的线性压缩机包括共振弹簧，在所述共振弹簧中，每一曲臂的第一端连接到位于多个连接孔之间的第一连接部分。因此，当往复运动部件往复运动第二连接部分时，曲臂体弯曲变形，并且第一连接部分扭曲变形，因此，线性压缩机也可用于气压强度急剧减小的较大位移部分中。

如上所述，第一槽和第二槽其中至少一个形成于共振弹簧的第一连接部分中，这样防止了与第一端连接在一起的第一连接部分的宽度的急剧增加。因此，减少了应力的集中，延长了共振弹簧的寿命，从而提供了可靠性。

如上所述，本发明提供了也可用于气压强度急剧增加的较大位移部分中的共振弹簧。

而且，形成了第一槽和第二槽其中至少一个，从而减小了应力的集中。

尽管对本发明的实施例进行了示出和描述，本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些典型实施例进行各种变化，其范围限定在所附的权利要求中。

Claims (11)

1.一种线性压缩机，包括：

气缸，其形成压缩室；

活塞，其可往复运动地设置在压缩室中；

往复运动部件，其与活塞相连，以便与活塞一起作为单一体往复地运动；

驱动器，其驱动往复运动部件以往复运动；和

共振弹簧，包括：第一连接部分，其具有多个第一连接孔以允许连接到气缸上；第二连接部分，其设置在第一连接部分的内侧，并具有第二连接孔，以便允许连接到往复运动部件，并与往复运动部件一起作为单一体往复地运动；以及位于第一连接部分和第二连接部分之间的多个互相间隔开的曲臂，

每一曲臂包括：第一端，其连接到第一连接部分，以便被定位在多个第一连接孔之间；第二端，其连接到第二连接部分，以便被定位在第二连接部分的附近；以及多个螺旋形的曲臂体，以连接第一端和第二端；其特征在于：

第一连接部分的宽度在曲臂体宽度的一半到曲臂体宽度的三倍的范围内。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：第一连接部分与每个曲臂体之间的距离在曲臂体宽度的一半到曲臂体宽度的三倍的范围内。

3.根据权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于：第一连接部分的宽度从曲臂的第一端沿曲臂体的方向增加。

4.根据权利要求3所述的线性压缩机，其特征在于：在每一曲臂的第一端附近，在第一连接部分的外周上向内形成第一槽。

5.根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于：在第一端附近，在第一连接部分的内周上向外形成第二槽。

6.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：曲臂的数量与第一连接孔的数量相同。

7.根据权利要求6所述的线性压缩机，其特征在于：曲臂和第一连接孔分别以相等间距设置为三个。

8.根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于：曲臂的数量与第一连接孔的数量相同。

9.根据权利要求8所述的线性压缩机，其特征在于：曲臂和第一连接孔分别以相等间距设置为三个。

10.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：共振弹簧为盘形。

11.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：驱动器包括：外芯，其与气缸相连；内芯，其设置在外芯的内侧，并与外芯间隔开；以及磁体，其设置在外芯和内芯之间，以便在外芯和内芯之间所产生的磁场作用下往复地运动，和

磁体与往复运动部件一起作为单一体往复地运动，并与第一连接部分的第一连接孔连接在一起。

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