CN101319667A - 双缸对置直线压缩机 - Google Patents

Abstract

一种双缸对置直线压缩机。它是在外壳中，直线螺线管电机的两端同心竖直并且对置安装上气缸和下气缸，上活塞衔铁装在上气缸内、下活塞衔铁装在下气缸内。活塞行程大，是衔铁行程的累计。中心定位轴装在上活塞衔铁和下活塞衔铁之间的中心孔内。直线螺线管电机是由线圈骨架、推拉线圈、复位线圈、一个以上衔铁、一个固定衔铁组成。线圈骨架上第一层绕一个推拉线圈，每个相邻的线圈绕组绕向相反、线圈骨架上第二层绕复位线圈，线圈绕组的绕线方向全部相同。线圈绕组数量与衔铁数量相同。骨架内装入加工成同心圆的一个以上衔铁、一个固定衔铁。控制简单可靠，制造容易。主要用于制冷和气体压缩以及直线电机和电磁阀制造、控制及其应用。

Description

双缸对置直线压缩机

所属技术领域：

本发明涉及一种双缸对置直线压缩机，尤其涉及制冷和气体直线压缩机以及直线电磁螺旋管电机和电磁阀制造、应用和控制领域。

背景技术：

压缩机压缩制冷气体是制冷的主要方式之一，传统的制冷与空调压缩机大多是由旋转电机驱动的往复活塞式压缩机，由于其结构所限，这种压缩机性能的进一步提高和成本进一步降低很困难。直线压缩机由于不存在将电动机的旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构，由直线电机直接驱动活塞运动，从而可使压缩机的结构简单，效率高、寿命长，成本低。但目前公开的和实施的直线压缩机技术存在活塞行程短，与之配套的直线电磁螺旋管电机本身简单控制却复杂，看似简单，实施却困难，技术不成熟。

公开号1585857，名称为“直线压缩机”的中国专利，自述为：本发明涉及的直线压缩机，由缸体、活塞、缸体端面、构成直线电动机部分的可动部分及固定部分、螺旋弹簧、端盖部分、支承机构部分、密闭容器等构成。弹簧机构构件的弹簧构件由具有一定弹簧刚性的螺旋弹簧构成。在螺旋弹簧被最大压缩时，通过确保活塞的端面和上述缸体端面之间存在间隙，可以限制直线压缩机的活塞的振幅。该发明这种结构中的弹簧在每天以数十万次的往复弹动，很难保证压缩机十年的设计寿命完好无损。另外采用横向结构，很难克服重力和电机如果偏心造成的径向力，从而引起活塞与气缸的侧向磨损。

申请号200710307514.1，名称为“一种直线压缩机”的专利申请，自述为：其在原有直线电机总成、压缩气缸等基础上加以改进，即电机内的定子线圈为以机壳为中心对称分布的左、右定子线圈，该两定子线圈之间的机壳内固定有左、右环状磁路元件，主轴之外的动子部分为铁心，而左、右端盖的内表面分别具有伸入各自定子线圈内的凸部，铁心的两端面上分别具有与上述凸部相匹配的凹部，且在自然状态下，动子两端分别部分伸入到各定子线圈内，以使机壳中心两侧分别形成对称平衡的左、右磁路。由于本发明的结构、磁路、电路、负载、阻力均对称平衡布置，且动子表面又为铁心，因而只要对左、右定子线圈轮流通以反向电流，就可吸引动子做强迫谐振运动而顺利地实现空气的压缩，且整体工作效率高，耗能低。该发明不足的是该发明说明书附图4所示，活塞行程在5mm时，直线电机出力几乎为零。没有润滑系统和控制系统。

发明内容：

本发明针对现有直线压缩机技术的不足提出了一种双缸对置直线压缩机，该双缸对置直线压缩机的直线电磁螺旋管有数个衔铁使电机行程大大加大，行程是全部衔铁行程的累计。行程可以根据需要设定。避免了活塞行程加长而磁力急剧减小。不用弹簧复位解决了弹簧寿命的问题。设置固定衔铁使其他衔铁机械归“零”和电气归“零”并且使电机控制简单、活塞衔铁除具有活塞和衔铁功能外还有对衔铁有径向定位功能以及采用竖向结构，克服了重力引起活塞与气缸的侧向磨损。气缸与下衔铁的配合运动下还具有油泵的功能解决机械润滑和线圈冷却问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在密封的外壳里，直线螺线管电机的两端同心竖直并且对置安装上气缸和下气缸。线圈骨架圆孔与上气缸圆孔和下气缸圆孔同心加工完成，孔内安装加工成同心圆的上活塞衔铁和下活塞衔铁，上活塞衔铁、下活塞衔铁之间安装穿过数个衔铁同心圆孔的非导磁材料的中心定位轴。下气缸上端周围有数个进油孔，进油孔内装有吸油单向阀。上汽缸的下端周围有数个出油孔。下活塞衔铁上下运动时与下气缸以及单向阀组成油泵，油泵使油经线圈骨架内面与衔铁之间的间隙润滑和冷却上、下活塞衔铁和其他衔铁。多余的油从上汽缸下边缘的孔流出经冷却线圈后回流到外壳内。直线螺线管电机由线圈骨架、推拉线圈、复位线圈、一个以上衔铁、一个固定衔铁组成。线圈骨架上第一层绕一个推拉线圈，每个相邻的线圈绕组绕向相反、线圈骨架上第二层绕复位线圈，线圈绕组的绕线方向全部相同，线圈绕组数量与衔铁数量相同。线圈骨架内装入加工成同心圆的数个衔铁、一个固定衔铁。固定衔铁固定在机架相对其他衔铁不动，其他衔铁可以上下滑动。电气控制器由电子时间继电器、复位可控硅、推拉可控硅组成。电子时间继电器控制复位可控硅和推拉可控硅门极使复位线圈和推拉线圈分别导通或切断电源。电气控制器装在密封的外壳外通过外壳接线柱13与直线螺线管电机连接。外壳除有安装、密封等常规功能外还有磁轭作用。当直流或者交流电通入复位线圈，根据电磁原理的右手螺旋定则，全部衔铁之间产生吸力，因固定衔铁固定不动，其他衔铁顺次吸向固定衔铁，这个吸力使压缩机完成吸气。这个过程是全部衔铁机械归“零”复位，也是电气时间起始“零”位。机械和电气不论是否在位置和时间上同步在此点都要归“零”并从此开始下次计时。在时间继电器从“零”开始给出特定长短时间的控制下，复位可控硅切断复位线圈的电源，推拉可控硅控制交流或者直流电供给推拉线圈。推拉线圈通电后，由于每个衔铁对应的线圈绕向相反，同样根据电磁原理的右手螺旋定则，两个衔铁之间产生斥力，这个斥力对活塞衔铁是推力、同时活塞衔铁与气缸产生吸力，这个吸力对活塞衔铁就是与推力同方向的拉力。活塞衔铁在推力和拉力的共同作用下压缩机完成压缩排气。特定长短时间到了后也就是压缩机排气完成时，全部衔铁再次机械归“零”，电气控制也要时间归“零”。机械和电气不论是否在位置和时间上同步在此点都要从“零”再次开始复位线圈通电。压缩机周而复始吸气排气。

本发明的有益效果是，简化了零件的加工和组件装配精度要求，消除了电机“堵转”。控制简单可靠，制造容易。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明活塞产生吸力复位的直线螺线管电机电磁原理图图。

图3是本发明活塞产生推力和拉力的直线螺线管电机电磁原理图。

图4是本发明的直线螺线管电机电气原理图。

图中1.固定衔铁，2.上衔铁，3.上活塞衔铁，4.下衔铁，5下活塞衔铁，6.推拉线圈，7.上气缸，8.下气缸，9.复位线圈，10.推拉可控硅，11.复位可控硅，12.电子时间继电器，13.外壳接线柱，14.线圈骨架，15.中心定位轴，16.定位销，17.外壳，18.吸油单向阀，19.直线螺旋管电机，20.电气控制器。

具体实施方式

下面根据图1、图2、图3、图4给出本发明一个实施例，以使能更好地说明本发明的原理和结构特征和功能特点，而不是用于限定本发明的保护范围，实施方式还很多，以本发明可以实施于单缸压缩机，单或双向直线电机，单或双向电磁铁制造、应用和控制。

图1中，在密封的外壳17里，直线螺线管电机19的两端同心竖直并且对置安装上气缸7和下气缸8。线圈骨架14的孔与上气缸7的孔和下气缸8的孔同心加工完成，孔内依次装入加工成同心圆的下活塞衔铁5、下衔铁4、固定衔铁1、上衔铁2、上活塞衔铁3、并在其中装入加工成同心圆的非导磁材料的中心定位轴15。插入定位销16定位固定衔铁1。下汽缸8的上端周围有数个进油孔，进油孔内装有吸油单向阀18。上汽缸7的下端周围有数个出油孔。下活塞衔铁5上下运动时与下气缸8以及吸油单向阀18组成油泵，油泵使油经线圈骨架14内面与衔铁之间的间隙润滑和冷却上活塞衔铁3、下活塞衔铁5和其他衔铁摩擦面。多余的油从上汽缸7下边缘的孔流出经冷却线圈后回流到外壳17内。在密封的外壳17外，电气控制器20通过外壳接线柱13与直线螺线管电机19的复位线圈9和推拉线圈6连接并与220伏交流电源连接。外壳除有安装、密封等常规功能外还有磁轭作用。当电源通入复位线圈9，直线螺线管电机19使压缩机活塞衔铁向固定衔铁1移动完成吸气。在电气控制器20的控制下，切断复位线圈9的电源，导通推拉线圈10的电源，直线螺线管电机19使压缩机活塞衔铁推和拉向气缸，压缩机排气。排气完成后，切断推拉线圈10的电源，再导通复位线圈9，压缩机循环吸气、排气。

图2中，复位线圈9在下活塞衔铁5、下衔铁4、固定衔铁1、上衔铁2、上活塞衔铁3位置的外面依次绕成顺时针方向的五个圆形线圈绕组，下活塞衔铁5和上活塞衔铁3位置的两端分别是下气缸8和上气缸7。复位线圈9接通220交流电后，由于每个衔铁对应的线圈绕向相同，根据电磁原理的右手螺旋定则，两个衔铁之间产生吸力，这个吸力对下活塞衔铁5和上活塞衔铁3同样产生吸力。固定衔铁1与上气缸7和下气缸8相对与其他衔铁固定，在吸力的作用下，上活塞衔铁3和上衔铁2分别与下活塞衔铁5和下衔铁4向位于中间固定位置的固定衔铁1移动，下气缸8和下活塞衔铁5与上气缸7和上活塞衔铁3完成压缩机的吸气过程。

图3中，推拉线圈6在下活塞衔铁5、下衔铁4、固定衔铁1、上衔铁2、上活塞衔铁3位置的外面依次绕成五个圆形绕组，下活塞衔铁5、固定衔铁1、上活塞衔铁3位置上的线圈绕组顺时针方向绕制，下衔铁4和上衔铁2位置上的线圈绕组逆时针绕制。下活塞衔铁5和上活塞衔铁3位置的两端分别是下气缸8和上气缸7。推拉线圈6接通220伏交流电后，由于每个衔铁对应的线圈绕向相反，根据电磁原理的右手螺旋定则，两个衔铁之间产生斥力，这个斥力对下活塞衔铁5和上活塞衔铁3产生推力、同时下活塞衔铁5对下气缸8产生吸力，上活塞衔铁3对上气缸7产生吸力，这个吸力对活塞就是拉力。固定衔铁1与上气缸7和下气缸8相对与上衔铁2和下衔铁4是固定的，在斥力和吸力的共同作用下，上气缸活塞3被推和拉至上气缸7、下气缸活塞5被推和拉至下气缸8，完成压缩机的排气过程。

图4中，推拉线圈6的一端与复位线圈9的一端经外壳接线柱13与单向交流220伏电源的一端连接在一起，推拉线圈6的另一端通过外壳接线柱13与推拉可控硅10的主端子相连，复位线圈9的另一端通过外壳接线柱13与复位可控硅11的主端子相连接。电子时间继电器12的开关公共端与推拉可控硅10和复位可控硅11的另一端接单向交流电的另一端，常闭端接复位可控硅11的门极、常开端接推拉可控硅10的门极。交流电源接通后，电源先经过电子时间继电器12的常开开关向复位可控硅9供电，其门极使复位可控硅9的两个主端子导通使复位线圈9通电，通电后的复位线圈9使衔铁复位，压缩机吸气。电子时间继电器12从电源接通计时至衔铁复位时间止，计时归“零”，开关换向，常闭开关断开，常开开关接通。电源又经过电子时间继电器12的常开开关向推拉可控硅10供电，其门极使推拉可控硅9的两个主端子导通使推拉线圈6通电，通电后的推拉线圈6使下活塞衔铁5和上活塞衔铁产生推拉力，压缩机排气。电子时间继电器12从电源接通时间计时至下活塞衔铁5和上活塞衔铁3压缩排气完时止，计时归“零”。电子时间继电器12的常闭和常开开关换向，无论衔铁位置和电气时间是否同步，衔铁位置和电气时间都归“零”后，循环再次开始。

Claims (3)

1.一种双缸对置直线压缩机，在外壳中，上气缸装在直线螺线管电机的上面，下面装下气缸。上活塞衔铁装在上气缸内、下活塞衔铁装在下气缸内、中心定位轴装在上活塞衔铁和下活塞衔铁之间的中心孔内。在外壳的外面，电气控制器通过接线柱与直线螺线管电机连接。其特征是：直线螺线管电机的两端同心竖直并且对置安装上气缸和下气缸。线圈骨架孔与上气缸孔和下气缸孔同心加工完成，孔内安装加工成同心圆的上活塞衔铁和下活塞衔铁，上活塞衔铁和下活塞衔铁中心之间安装穿过数个衔铁中心的非导磁材料的中心定位轴。下汽缸上端周围有数个进油孔，进油孔内装有吸油单向阀。上汽缸的下端周围有数个出油孔。下活塞衔铁上下运动时与下气缸以及吸油单向阀组成油泵。

2.根据权利要求1所述的双缸对置直线压缩机，其特征是：直线螺线管电机是由线圈骨架、推拉线圈、复位线圈、一个以上衔铁、一个固定衔铁组成。线圈骨架上第一层绕一个推拉线圈，每个相邻的线圈绕组绕向相反、线圈骨架上第二层绕复位线圈，线圈绕组的绕线方向全部相同。线圈绕组的数量与衔铁数量相同。骨架内装入加工成同心圆的一个以上衔铁、一个固定衔铁。固定衔铁固定在机架相对其他衔铁不动。

3.根据权利要求1所述的双缸对置直线压缩机，其特征是：在外壳外，电气控制器由电子时间继电器、复位可控硅、推拉可控硅组成。直线螺线管电机推拉线圈的一端与直线螺线管电机复位线圈的一端经外壳接线柱与电源的一端连接在一起。直线螺线管电机推拉线圈的另一端通过外壳接线柱与推拉可控硅的主端子相连接，直线螺线管电机复位线圈的另一端通过外壳接线柱与复位可控硅的主端子相连接。电子时间继电器的开关公共端与推拉可控硅和复位可控硅的另一端接电源的另一端，常闭端接复位可控硅的门极，常开端接推拉可控硅的门极。电子时间继电器控制复位可控硅和推拉可控硅门极使直线螺线管电机的复位线圈和推拉线圈分别导通或切断电源，往复循环。

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