CN101294560B - 直线式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气压缩机，尤其是一种无曲柄连杆结构的直线式空气压缩机。该压缩机包括电机动子和气缸，电机动子可直线运动地位于气缸内，其结构特点是还设置有内轭铁部件和外轭铁部件，其中内轭铁部件包括线圈和若干内设空腔的内硅钢片，内硅钢片分布地固定在气缸的外壁上，线圈位于内硅钢片的空腔中；外轭铁部件包括外硅钢片，且外硅钢片和内硅钢片之间形成空隙；电机动子的磁铁部分位于该空隙中。本发明为无曲柄连杆结构、电机动子与活塞直接相连的直线式空气压缩机，具有摩擦力小、效率高、震动小、结构紧凑的优点。

Description

直线式空气压缩机

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机，尤其是一种无曲柄连杆结构的直线式空气压缩机。

背景技术

空气压缩机常用于为操作工具提供压缩空气，诸如打钉工具、套筒扳手驱动工具、原料成形工具、打磨工具、喷漆工具、充气卡盘及类似气动工具。

传统的空气压缩机大多数使用旋转电机经转化机构以驱动活塞做往复运动，达到压缩气体的目的，旋转电机提供旋转运动，如转化为活塞的直线运动必须有一套转化机构，通常的转化机构为曲柄连杆机构。常见结构如图1所示，由旋转电机带动曲柄8’转动，曲柄8’通过连杆7’带动十字头5’在滑道6’中滑动，十字头5’再通过活塞杆4’带动活塞3’在气缸2’内做直线运动，吸气阀9’吸气，排气阀1’排气。所使用的曲柄连杆机构会造成压缩机总体结构庞大，较多的传递环节又使得传动效率低下，此外还带来摩擦功耗、磨损、噪音等问题。

通过对曲柄—连杆—活塞机构的动力学分析可以得知，其作用力主要有三种：惯性力、气体力(负载)、摩擦力。惯性力又分为活塞往复运动所产生的惯性力、曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产的惯性力，压缩机的摩擦功率包括往复摩擦功率、旋转摩擦功率。其中曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产生的惯性力以及旋转摩擦功率项都是因为使用旋转式电动机而直接带来的能量损失项，而往复摩擦功率的损失则很大程度上由曲柄造成的活塞所受到的径向力引起。

此外，传统空气压缩机惯性力的平衡力一般通过添加平衡质量来平衡，其运动时产生旋转惯性力和往复惯性力，旋转惯性力可以在曲柄的对面加装一平衡质量以完全平衡掉而不传给机座。往复惯性力中包含两项变化周期不同的惯性力，即一阶惯性力和二阶惯性力，它们一般不能用加装平衡质量的方法给以抵消。

综上，此种结构的空气压缩机整体结构复杂、体积庞大、传动效率低、噪声大、磨损严重、寿命短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无曲柄连杆结构、电机动子与活塞直接相连的直线式空气压缩机，其摩擦力小、效率高、震动小、结构紧凑。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该压缩机包括电机动子和气缸，电机动子可直线运动地位于气缸内，其结构特点是还设置有内轭铁部件和外轭铁部件，其中内轭铁部件包括线圈和若干内设空腔的内硅钢片，内硅钢片分布地固定在气缸的外壁上，线圈位于内硅钢片的空腔中；外轭铁部件包括外硅钢片，且外硅钢片和内硅钢片之间形成空隙；电机动子的磁铁部分位于该空隙中。

本发明所述的电机动子由活塞、动子支架和磁铁部件组成，磁铁部件则由永磁体和永磁体支架组成，活塞位于汽缸内并与动子支架相固定，永磁体通过永磁体支架固定在动子支架上。

本发明还设置有外端盖和共振弹簧，共振弹簧位于外端盖和动子支架之间的空腔内。

本发明所述的内硅钢片通过内轭铁挡圈和支架固定在气缸的外壁上，内硅钢片位于内轭铁挡圈和支架之间。

本发明所述的外硅钢片通过外轭铁挡圈固定在支架上，且外硅钢片和外轭铁挡圈位于外端盖和支架之间。

本发明在气缸的尾部固定有吸排气阀组件。

本发明所述的线圈通过线圈支架固定在内硅钢片内的空腔中。

本发明所述的活塞和气缸之间设有活塞环。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：1、由活塞、动子支架和永磁铁组成电机动子，电机动子在电机作用下做直线运动，活塞直接受到轴向的往复作用力，在气缸中做往复运动以压缩气体，从原理上去除了将旋转运动转变为活塞往复运动的曲柄连杆机构，随着摩擦元件减少，活塞受到的径向力减小，因此摩擦功耗也将大大减小，从而提高压缩机的效率；2、活塞与气缸之间的摩擦力减小，其润滑可以采用无油润滑，维护更为简单；3、由于电机做的不是旋转运动，所以作用在压缩机上的往复惯性力通过合理设计都可以得到平衡，从而使压缩机的震动得到减小；4、由于压缩机的元器件有所减少，其总体结构变得紧凑，重量轻，可以轻松携带，非常方便；5、由于电机的运动是直线式的，因而只有往复惯性力，使用时可采用对动式结构，将两个一样的压缩机左右固定在一起，将两个压缩机的惯性力相互抵消、达到平衡，进一步减小振动。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1为现有空气压缩机的工作原理图。

图2为实施例1的横截面图。

图3为实施例1的内外轭铁部分的结构示意图。

图4为实施例1的电机动子部分的结构示意图。

图5为实施例2的横截面图。

具体实施方式

实施例1：

参见图2～图4，本实施例包括气缸12、活塞13、吸排气阀组件14、动子支架4、外端盖1、共振弹簧2以及内轭铁部件、外轭铁部件和磁铁部件，活塞13、动子支架4与磁铁部件组成电机动子，活塞13位于汽缸12内并与动子支架4相固定，吸排气阀组件14固定在气缸12的尾部，活塞13和气缸12之间设有活塞环15，一对共振弹簧2固定于外端盖1和动子支架4之间的空腔内，电机动子可在气缸内移动地做直线运动。

其中，内轭铁部件包括线圈11和若干块内设空腔的内硅钢片10，内硅钢片10呈圆环状地均布于气缸12的外壁上，且内硅钢片10通过内轭铁挡圈5和支架9固定在气缸12的外壁上，支架9套装在气缸12的外圈上并与气缸12相固定，内硅钢片10位于内轭铁挡圈5和支架9之间。线圈11通过线圈支架17固定在内硅钢片10内的空腔中。线圈支架17上铣有与内硅钢片10相配合的槽，以将各块内硅钢片10分隔开来。

外轭铁部件包括外硅钢片8和外轭铁挡圈3，外硅钢片8通过外轭铁挡圈3呈圆环状地均布固定在支架9上，并与内硅钢片10的布置一一对应，外硅钢片8的长度与内硅钢片10的长度相同；外硅钢片8和外轭铁挡圈3位于外端盖1和支架9之间，且外硅钢片8和内硅钢片10之间形成空隙。在支架9上固定有支座16。

磁铁部件包括永磁体7和永磁体支架6，永磁体7通过永磁体支架6固定在动子支架4上并位于外硅钢片8和内硅钢片10间的空隙中。

本发明所述的内硅钢片10和外硅钢片8均为硅钢片。

由于动子支架4直接与活塞13连接，当永磁体7受到周期性电磁力进行直线运动时，动子支架4带动活塞13在气缸12内进行往复运动。位于气缸12尾部的吸排气阀组件14在活塞13的往复运动作用下，吸入排放气体。

本发明中，内硅钢片10的内部装有气缸12，外硅钢片8在内硅钢片10的外部，外硅钢片8与内硅钢片10之间的空隙形成一个气隙；线圈11位于内硅钢片10内部；永磁体支架6插入内、外硅钢片10、8形成的气隙中；共振弹簧2使由活塞13、动子支架4与磁铁部件组成的电机动子在内、外硅钢片10、8形成的气隙中连续地进行共振运动；吸排气阀组件14用于控制活塞13往复运动时的吸、排气。

当向线圈11中输入交流电时，内、外轭铁部件形成交变磁通，永磁体7在内外硅钢片10、8形成的气隙中，受到往复电磁力作用进行往复运动，与永磁铁7相连的动子支架带动活塞13在气缸12内部作直线往复运动，使由气缸12、活塞13、吸排气阀组件14组成的压缩腔做周期膨胀压缩，于是制冷剂气体便通过进气阀片进入压缩腔，经过压缩后又排出。以上工作过程反复进行。

实施例2：

参见图5，本实施例的由左右两个完全相同的直线式空气压缩机组成，两压缩机固定在一起，形成对动式结构。每个压缩机的结构与实施例1相同。

当本发明所述空气压缩机运行时，活塞13在气缸12内做往复运动，将产生往复惯性力。这个惯性力以及这些力引起的惯性力矩，都属于自由力及自由力矩。它们会使基础和压缩机发生振动，导致机件易损，功率损耗增加。由于活塞13的运动不是由旋转运动转换过来，而是电机动子直接带动活塞13做直线往复运动，所以没有旋转惯性力。

本实施例为对动式结构，当线圈11通入电流时，通过设计电流通入的方向使左边的活塞13受到向左的力时，右边的活塞13受到向右的力，两边的压缩机同时压缩、排气、膨胀、吸气，这样左边电机动子产生的惯性力向左，右边电机动子产生的惯性力向右，对整个空气压缩机来说，两个惯性力相互抵消。

此外，在压缩机的侧边焊有储罐17。压缩机上装有把柄，其结构紧凑重量轻，可以轻松携带，非常方便。

本发明并不仅限于以上两实施例，该领域的普通技术人员在不脱离权利要求范围的情况下所做的改变和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.直线式空气压缩机，包括电机动子和气缸(12)，电机动子可直线运动地位于气缸(12)内，直线式空气压缩机还设置有内轭铁部件和外轭铁部件，其中内轭铁部件包括线圈(11)和若干内设空腔的内硅钢片(10)，内硅钢片(10)分布地固定在气缸(12)的外壁上，线圈(11)位于内硅钢片(10)的空腔中；外轭铁部件包括外硅钢片(8)，所述气缸(12)的外表周围是裸露的，且外硅钢片(8)和内硅钢片(10)之间形成空隙；电机动子的磁铁部分位于该空隙中，外硅钢片(8)通过外轭铁挡圈呈圆环状地均布固定在支架上，并与内硅钢片(10)的布置一一对应，外硅钢片(8)的长度和内硅钢片(10)的长度相同，其特征在于：所述直线式空气压缩机还设置有外端盖(1)和共振弹簧(2)，共振弹簧(2)是圆柱形压缩弹簧，共振弹簧(2)位于外端盖(1)和动子支架(4)之间的空腔内。

2.根据权利要求1所述的直线式空气压缩机，其特征在于：

所述的直线式空气压缩机的外端盖一侧固定连接有另外一台完全相同的直线式空气压缩机，形成对动式结构。

3.根据权利要求2所述的直线式空气压缩机，其特征在于：所述直线式空气压缩机的侧边有储罐(17)。

4.根据权利要求2所述的直线式空气压缩机，其特征在于：所述直线式空气压缩机上装有把柄。

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