CN101835983A

CN101835983A - 线性压缩机

Info

Publication number: CN101835983A
Application number: CN200880113277A
Authority: CN
Inventors: 金正海
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: WO2009054639A2; WO2009054639A3; CN101835983B; KR20090041719A; KR101328349B1; US20100260628A1; US8876497B2

Abstract

本发明提供一种线性压缩机，其包括：汽缸，其内具有致冷剂压缩空间；活塞，其在汽缸内部沿轴向进行线性往复运动以压缩制冷剂；以及框架，其具有安装孔，以便汽缸的一端能够安装在该框架上，并且在与汽缸的这一端接触的安装孔周围的某一部分中还具有防止变形部。尽管汽缸的尺寸增加并且框架的尺寸受限，但是框架设有足够的强度来支撑汽缸，由此能减少紧固变形并增加运行的可靠性。

Description

线性压缩机

技术领域

本发明涉及一种线性压缩机，更具体地涉及，尽管框架的尺寸受限并且汽缸的直径增加但仍能保持框架的强度的线性压缩机。

背景技术

通常，在往复式压缩机中，在活塞和汽缸之间限定有压缩空间，工作气体(operation gas)可被吸入至该压缩空间/从该压缩空间排出，从而使得活塞在汽缸内进行线性往复运动以压缩致冷剂。

因为往复式压缩机包括用于将驱动电机的旋转力转化为活塞的线性往复力的部件，例如曲轴，所以由于运动转化而发生了巨大的机械损耗。最近，积极开发了一种线性压缩机来解决前述问题。

在该线性压缩机中，具体地，活塞直接连接到进行线性往复运动的线性电机，以防止由于运动转化而产生的机械损耗，改进压缩效率并简化构造。输入到线性电机的功率能够被调节以控制线性电机的运行。因此，由于线性压缩机能够比其他压缩机的噪声更小，其已主要应用于室内使用的家用电器，例如电冰箱。

图1是示出传统的线性压缩机的示例的视图。

在传统的线性压缩机中，由框架1、汽缸2、活塞3、吸入阀4、排出阀组件5、线性电机6、电机封盖7、支架8、后封盖9、主弹簧S1和S2、消声器组件10和供油装置20组成的结构被安装成在壳体(未显示)内部被弹性地支撑。

汽缸2固定安装到框架1中，由排出阀5a、排出帽5b和排出阀弹簧5c组成的排出阀组件5被安装成堵住汽缸2的一端，活塞3插入到汽缸2中，并且安装有薄型吸入阀4来打开和闭合活塞2的出口3a。

在线性电机6中，永磁体6c被安装成能够进行线性往复运动，同时保持在内定子6a和外定子6b之间的空隙。永磁体6c通过连接构件6d连接到活塞3，并由于内定子6a、外定子6b和永磁体6c之间的相互的电磁力而进行线性往复运动，由此使活塞3运行。

电机封盖7沿轴向支撑外定子6b以固定外定子6b，并螺栓固定到框架1。后封盖9结合到电机封盖7。连接到活塞3另一端的支架8安装在电机封盖7和后封盖9之间以由主弹簧S1和S2沿轴向弹性地支撑。用于吸入致冷剂的消声器组件10与支架8紧固在一起。

在这里，主弹簧S1和S2包括在上下左右位置关于支架8对称设置的4个前弹簧S1和4个后弹簧S2。当线性电机6运行时，沿相反的方向驱动前弹簧S1和后弹簧S2以缓冲活塞3和支架8。此外，压缩空间P中的致冷剂用作一种气弹簧来缓冲活塞3和支架8。

供油装置20由供油管21、油泵送单元22和油阀组件23组成，并且安装成与在框架1中形成的油循环通路(未示出)连通。

因此，当线性电机6运行时，活塞3和连接到该活塞的消声器组件10进行线性往复运动。因为压缩空间P内的压力是变化的，所以吸入阀4和排出阀组件5的运行能够被自动地控制。在运行期间，致冷剂流经壳体侧(shellside)上的吸入管、后封盖9的开口部、消声器组件10和活塞3的入口3a，被吸入到压缩空间P中并在压缩空间P中被压缩，并且通过排出帽5b、回路管(loop pipe)和壳体侧上的排出管向外排出。

在这里，当由于活塞3的线性往复运动而产生的振动被传递至油泵送单元22时，通过油泵送单元22产生压差。填充在壳体的底部中的油由于此压差而被泵送通过供油管21。油流经油阀组件23，沿着油循环通路(未示出)循环，并返回到壳体的底部。这样循环的油用于润滑和冷却诸如汽缸2和活塞3之类的部件。

图2和图3是示出传统的线性压缩机的框架和汽缸的示例的视图。传统的框架1和汽缸2是嵌入式压铸的(insert-die-casted)。在汽缸2被铸造并插入到模具中的状态下，用铝铸造框架1。在这里，汽缸2结合到框架1的中心。在框架1中并且在汽缸2的两侧形成一对孔1a，以减小空气阻力。电线引出槽(fetching groove)1b设置成在框架1的一侧开口，以便连接到线性电机6(参考图1)的电线能够穿过电线引出槽1b。用于支撑弹性支撑该结构的弹簧(未示出)的多个弹簧支撑部1c形成为从框架1的两个侧下部突伸出。此外，用于供油到汽缸2和活塞3之间的油循环通路(未示出)限定在该框架1中。供油管21和油泵送单元22可与框架1的下部一体地形成，并与油循环通路连通。油阀组件23(参考图1)可被单独地螺栓紧固到框架1。

图4是显示传统的线性压缩机的框架和汽缸的紧固变形(fasteningdeformation)的示图。参考图2到图4，其示出了在框架1和汽缸2被嵌入式压铸的状态下，当与汽缸2的中心的径向距离为5.65mm、10mm、63mm和68mm时，框架1和汽缸2的紧固变形。与汽缸2的中心的径向距离增加得越多，框架1和汽缸2沿特定方向(即，孔1a和电线引出槽1b的方向)的紧固变形就越多。

因此，在传统的线性压缩机中，当框架1的尺寸受限并且汽缸2的尺寸增加时，因为孔1a形成在框架1的邻近汽缸2的安装部分的部分中，所以在结构上，考虑到汽缸2的尺寸，框架1的与汽缸2形成接触的紧固部分1in太薄。因此，降低了框架1的强度，使得框架1的变形被传递到汽缸2，引起其大的紧固变形。当活塞3(参考图1)进行线性往复运动时，活塞3(参考图1)与变形的汽缸2接触，这导致操作可靠性较低。

发明内容

技术问题

提出本发明以解决上述发生在现有技术中的不足之处，且本发明的目的是提供一种能够通过加强框架和汽缸的紧固强度来减少紧固变形的线性压缩机。

技术方案

根据本发明，为了达到前述目的，提供一种线性压缩机，其包括：汽缸，其内具有致冷剂压缩空间；活塞，其在汽缸内沿轴向进行线性往复运动以压缩致冷剂；以及框架，其具有安装孔，使得汽缸的一端可安装到框架上，并且在与汽缸的这一端形成接触的安装孔周围的某一部分中还具有防止变形部。

另外，框架包括形成于安装孔周围的阻力减小孔，以减小活塞进行线性往复运动期间的空气阻力，并且防止变形部从安装孔在阻力减小孔的方向上被定位。

此外，防止变形部沿轴向突出。

进一步地，框架和汽缸是嵌入式压铸的。

有益效果

在根据本发明的线性压缩机中，当汽缸沿轴向结合到框架时，框架的结合到汽缸的部分形成为沿轴向结构性加厚。因此，尽管框架的尺寸受限并且汽缸的尺寸增加，因为框架的紧固强度被加强了，所以能够减少框架与汽缸的紧固变形和汽缸的变形。因此，当活塞运行时，活塞与汽缸的碰撞更少，由此增加运行的可靠性。

附图说明

图1是示出传统的线性压缩机的示例的视图。

图2和图3是示出传统的线性压缩机的框架和汽缸的示例的视图。

图4是显示传统的线性压缩机的框架和汽缸的紧固变形的示图。

图5是示出根据本发明的实施例的线性压缩机的视图。

图6是示出应用于图5的电机封盖的示例的视图。

图7是示出应用于图5的支架的示例的视图。

图8和图9是示出根据本发明的线性压缩机的框架和汽缸的示例的视图。

图10是显示根据本发明的线性压缩机的框架和汽缸的紧固变形的示图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

图5是示出根据本发明实施例的线性压缩机的视图。根据本发明的线性压缩机100在作为密封容器的壳体110内包括有汽缸200、活塞300、线性电机400和供油组件900，该线性电机400由内定子420、外定子440和永磁体460组成。当永磁体460由于相互的电磁力而在内定子420和外定子440之间进行线性往复运动时，连接到永磁体460的活塞300连同永磁体460一起进行线性往复运动，并且存储在壳体110的底部中的油由于活塞300的振动而被泵送/供应通过供油组件900，由此润滑汽缸200和活塞300。

内定子420固定到汽缸200的外圆周，而外定子440通过框架520和电机封盖540沿轴向被固定。框架520和电机封盖540借助例如螺栓的紧固件彼此紧固，使得外定子440被固定在框架520和电机封盖540之间。框架520能够与汽缸200一体地形成，或与汽缸200分别形成并结合到汽缸200。在图5的实施例中，框架520和汽缸200一体地形成。

支架320连接到活塞300的后面。两个前主弹簧820的两端被支架320和电机封盖540支撑。另外，单个后主弹簧840的两端由支架320和后封盖560支撑。后封盖560结合到电机封盖540的后面。在这里，在支架320处设置有弹簧导引件900以防止支架320磨损并加强后主弹簧840的支撑强度。弹簧导引件900不仅支撑后主弹簧840，而且将活塞300和后主弹簧840引导成具有相同的中心。此外，吸入消声器(suction muffler)700设置在活塞300的后面。制冷剂通过吸入消声器700被引入活塞300中，由此大幅抑制了制冷剂的吸入噪声。此时，吸入消声器700位于后主弹簧840的内部。

活塞300是中空的，以使通过吸入消声器700引入的制冷剂能够被吸入到汽缸200与活塞300之间限定的压缩空间P中并在该压缩空间P中被压缩。在活塞300的前端安装有阀310。阀310打开活塞300的前端以使制冷剂能够从活塞300流到压缩空间P，并且堵住活塞300的前端以防止制冷剂从压缩空间P返回到活塞300。

当制冷剂在压缩空间P中被活塞300压缩超过预定的压力时，设置在汽缸200的前端的排出阀620被打开。排出阀620安装在固定于汽缸200一端的支撑帽640的内部以被螺旋排出阀弹簧630弹性地支撑。高压压缩的制冷剂通过形成在支撑帽640中的孔被转移到排出帽660中，通过回路管L排出到线性压缩机100的外部，并在冷冻循环中循环。

在装配状态中，线性压缩机100的各个部件由前支撑弹簧120和后支撑弹簧140支撑，并与壳体110的底部间隔开。因为这些部件不接触壳体110的底部，所以线性压缩机100的压缩制冷剂的每个部件中产生的振动并不直接传递到壳体110。因此，能够显著降低传递到壳体110外部的振动和由壳体110的振动产生的噪声。

线性压缩机100具有包括汽缸200的停止固定构件(stopped fixedmember)和包括活塞300的线性往复运动构件。线性压缩机100被设计为将系统的谐振频率fm调整到线性电机400的驱动频率fo。这能够通过前支撑弹簧120和后支撑弹簧140、前主弹簧820和后主弹簧840、气弹簧、固定构件和运动构件而发生变化。然而，在考虑轴向的线性往复运动时，可以忽略前支撑弹簧120和后支撑弹簧140的影响。

公式

f_{m} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{(K_{m} + K_{g})}{(\frac{M_{s} M_{m}}{Ms + M_{m}})}}

因此，在以上公式中，系统的谐振频率fm通过前主弹簧820和后主弹簧840的刚度Km、气弹簧的刚度Kg、固定构件的质量Ms和运动构件的质量Mm而发生变化。在这里，当固定构件的质量Ms被固定为恒量时，前主弹簧820和后主弹簧840的刚度Km具有一定的偏差，且气弹簧的刚度Ks根据前主弹簧820和后主弹簧840的初始位置和负载条件而变化。因此，多个预定的质量构件(mass member)1000被附加到运动构件，以改变运动构件的质量Mm，从而使系统的谐振频率fm被调整到线性电机400的驱动频率fo。此时，为了不改变前主弹簧820和后主弹簧840的初始位置，质量构件1000被结合到支架320的两侧部分，支架320的两侧部分与前主弹簧820和后主弹簧840沿轴向不交叠(overlap)。

图6是示出应用于图5的电机封盖的示例的视图。电机封盖540包括具有孔541h的近似圆形的本体541，以便由活塞300(参考图5)、永磁体460(参考图5)、支架320(参考图5)和消声器700(参考图5)组成的运动构件能够穿过电机封盖540进行线性往复运动。另外，向后弯曲的弯曲部542沿电机封盖540的外周边形成。弯曲部542增强了电机封盖540的支撑强度。

电机封盖540的中心对应于活塞300(参考图5)的中心。在关于该中心对称的位置处形成有向后突伸以支撑前主弹簧820(参考图5)的两个支撑突出部543和544。支撑突出部543和544与支架320(参考图5)一起支撑前主弹簧820(参考图5)的两端。也就是说，支撑突出部543和544支撑前主弹簧820(参考图5)的前端(另一端)，而支架320(参考图5)支撑前主弹簧820(参考图5)的后端(一端)。

另外，在电机封盖540的两侧中形成有用于使电机封盖螺栓紧固到后封盖560(参考图5)的多个螺孔545和用于使电机封盖螺栓紧固到框架520的多个螺孔546。

图7是示出应用于图5的支架的示例的视图。支架320结合到活塞300(参考图5)的后面，并将力从主弹簧820和840(参考图5)传递到活塞300(参考图5)，以便活塞300(参考图5)能够在谐振条件下进行线性往复运动。在支架320中形成有待结合到活塞300(参考图5)的多个螺孔323。

支架320的中心对应于活塞300(参考图5)的中心定位。优选地，在活塞300(参考图5)的后端形成阶梯差(step difference)，使得支架320和活塞300(参考图5)的中心能够容易地相互调整。支架320包括近似圆形的本体321。在本体321的中心部中形成有孔321h，以便消声器700(参考图5)的一部分能够穿过孔321h。在本体321的左部和右部分别形成有引导部323和324，且在本体321的上部和下部分别形成有支撑部327和328。靠近支架320的本体321的孔321h形成有多个孔322，以使消声器700(参考图5)能够螺纹紧固到支架320的本体321的后面。此时，后主弹簧840(参考图5)的前端被支撑在位于支架320的本体321的后面的弹簧导引件900(参考图5)上，且后主弹簧840(参考图5)的后端被支撑在后封盖560(参考图5)的前面。消声器700(参考图5)位于后主弹簧840(参考图5)的内侧。

此外，支架320的引导部323和324形成为从支架320的本体321的左部和右部伸展。在引导部323和324中形成有两个引导孔325，以将弹簧导引件900(参考图5)的中心调整到活塞300(参考图500)的中心，在引导孔325之间形成有一个螺孔326以将弹簧导引件900(参考图5)螺栓紧固于此。

进一步地，支架320的支撑部327和328分别形成在本体321的上部和下部，其关于支架320的中心对称，并自本体321弯曲两次。也就是说，支撑部327和328分别从本体321向后弯曲一次，并从后面向上或向下弯曲。前主弹簧820(参考图5)的后端(一端)支撑在支架320的支撑部327和328的前面，且前主弹簧820(参考图5)的前端(另一端)支撑在电机封盖540(参考图5)的后面。

如在这里所阐述的，前主弹簧820(参考图5)的数量可减少为两个，而后主弹簧840(参考图5)的数量可减少为一个，这样使得整个谐振系统的弹簧刚性较低。另外，当前主弹簧820(参考图5)的数量和后主弹簧840(参考图5)的数量分别减少时，能够降低主弹簧的制造成本。

在这里，在前主弹簧820(参考图5)和后主弹簧840(参考图5)的刚性降低的情况下，当例如活塞300(参考图5)的驱动单元、支架320和永磁体460(参考图5)的质量减少时，驱动单元能够在谐振条件下被驱动。因此，支架320不是由黑色金属制造，而是由密度比黑色金属更低的有色金属制造。由此，与前主弹簧820(参考图5)和后主弹簧840(参考图5)的低刚性相对应，驱动单元的质量减小了，从而驱动单元能够在谐振条件下被驱动。例如，当支架320由例如铝的非磁性金属制造时，即使活塞300(参考图5)由金属制造，支架320也不会受到永磁体460(参考图5)的影响。因此，活塞300(参考图5)和支架320能够更容易地相互结合。

当支架320由低密度的有色金属制造时，其能够满足谐振条件并能够容易地结合到活塞300(参考图5)。然而，由于在驱动期间相对于前主弹簧820(参考图5)的摩擦，致使支架320与前主弹簧820(参考图5)相接触的部分易于被磨损。如果支架320被磨损，则磨损的碎屑会漂浮在制冷剂中并在冷冻循环中循环，这会损坏处于冷冻循环中的部件。因此，对支架320的与前主弹簧820(参考图5)接触的部分327S进行表面处理。在该部分327S上执行NIP涂布或阳极处理，以使得支架320与前主弹簧820(参考图5)接触的部分327S的表面硬度能够至少高于前主弹簧820(参考图5)的硬度。这种构造能防止支架320由于前主弹簧820(参考图5)而被磨成碎屑。

图8和图9是示出根据本发明的线性压缩机的框架和汽缸的示例的视图。汽缸200是铸造的。在汽缸200被插入到模具中的状态下，框架520用铝铸造并与汽缸200一体地制造，这样汽缸200能够被固定到框架520的中心。在此，在框架520上并且在安装汽缸200的安装孔(未示出)的两侧设置一对用于减小活塞300(参考图5)线性往复运动时的空气阻力的阻力减小孔521。在框架520的一侧设置用于引出为线性电机(参考图5)供电的电线(未示出)的电线引出孔522。在框架520的两个侧下部设置一对能够支撑支撑弹簧120和140(参考图5)的弹簧支撑部523。在框架520的底部设置能够在其上安装供油组件900(参考图5)的安装槽。框架520具有连续的外径。除了电线引出孔522之外，框架520的所有部分在两个方向上对称。

具体地，在框架520的阻力减小孔521之间的内部，也就是在框架520的与汽缸200接触的紧固部520in处，形成一对防止变形部525。防止变形部525比紧固部520in的其他部分沿轴向突伸出更长，因此在结构上防止框架520的紧固变形。在这里，框架520包括将油从供油组件900(参考图5)供应到汽缸200与活塞300(未示出)之间的油循环通路(未示出)以及在安装孔周围形成的与油循环通路连通的凹槽(未示出)。防止变形部525形成在框架520上，不与同油循环通路连通的凹槽交叠。

因此，虽然框架520形成为在两个方向上是对称的，并设有多个阻力减小孔521和电线引出孔522，但是沿轴向突伸出更多的防止变形部525形成在框架520的与汽缸200接触的紧固部520in，由此加强了在阻力减小孔521和电线引出孔522方向上的强度。

图10是显示根据本发明的线性压缩机的框架和汽缸的紧固变形的示图。参考图8到图10，其显示出在框架520和汽缸200是嵌入式压铸的状态下，当与汽缸200中心的径向距离是5.65mm、10mm、63mm和68mm时，框架520和汽缸200的紧固变形。尽管与汽缸200中心的径向距离增加了，框架520和汽缸200的紧固变形在各方向上是一致的。与现有技术相比，本发明大幅减少了在阻力减小孔521和电线引出孔522方向上的紧固变形。

虽然已经与优选实施例和附图相关地示出并描述了本发明，但是本发明的范围并不限于此且由所附权利要求限定。

Claims

1.一种线性压缩机，包括：

固定构件，其包括用于提供制冷剂压缩空间的汽缸；

运动构件，其包括活塞和支架，所述活塞用于压缩所述汽缸内的制冷剂，所述支架由中心部和在所述活塞的径向上伸展的支撑部组成，所述运动构件相对于所述固定构件进行线性往复运动；

多个前主弹簧，所述前主弹簧的一端支撑在所述支架的所述支撑部的前表面上，所述前主弹簧的另一端则支撑在所述固定构件上，并且所述多个前主弹簧被定位成关于所述活塞对称；

单个后主弹簧，所述后主弹簧的一端支撑在所述支架的所述中心部的后表面上，所述后主弹簧的另一端则支撑在所述固定构件上；以及

框架，其具有安装孔，以使所述汽缸的一端能够被安装到所述框架上，并且所述框架在与所述汽缸的这一端接触的所述安装孔周围的某一部分中还具有防止变形部。

2.如权利要求1所述的线性压缩机，还包括多个质量构件，所述多个质量构件以与所述后主弹簧的外径呈预定间隔的方式结合到所述支架的后表面。

3.如权利要求2所述的线性压缩机，其中所述质量构件被结合为关于所述支架的所述中心部对称。

4.如权利要求2或3所述的线性压缩机，其中所述支架包括用于引导结合位置的引导孔。

5.如权利要求1到4中任一项所述的线性压缩机，其中所述框架包括阻力减小孔，所述阻力减小孔形成在所述安装孔周围，用以减小在所述活塞进行线性往复运动期间的空气阻力，并且所述防止变形部从所述安装孔沿所述阻力减小孔的方向被定位。

6.如权利要求1到5中任一项所述的线性压缩机，其中所述防止变形部沿轴向突出。

7.如权利要求1到6中任一项所述的线性压缩机，其中所述框架和所述汽缸是嵌入式压铸的。

8.如权利要求1到7中任一项所述的线性压缩机，其中所述框架和所述汽缸被一体地形成。

9.一种线性压缩机，包括：

汽缸，其内具有制冷剂压缩空间；

活塞，其在所述汽缸内沿轴向进行线性往复运动，以压缩制冷剂；以及

框架，其具有安装孔，以使所述汽缸的一端能够被安装在所述框架上，并且在与所述汽缸的这一端接触的所述安装孔周围的某一部分中还具有防止变形部。

10.如权利要求9所述的线性压缩机，其中所述框架包括阻力减小孔，所述阻力减小孔形成在所述安装孔周围，用以减小在所述活塞进行线性往复运动期间的空气阻力，并且所述防止变形部从所述安装孔沿所述阻力减小孔的方向被定位。

11.如权利要求9或10所述的线性压缩机，其中所述防止变形部沿轴向突出。

12.如权利要求9到11中任一项所述的线性压缩机，其中所述框架和所述汽缸是嵌入式压铸的。

13.如权利要求9到12中任一项所述的线性压缩机，其中所述框架和所述汽缸被一体地形成。

14.如权利要求9到13中任一项所述的线性压缩机，还包括支架，所述支架包括沿所述活塞的径向伸展的支撑部。