CN104034077B - 一种斯特林循环机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种斯特林循环机，包括外壳、以及置于外壳中的气缸、置换器8、活塞12、第一弹簧23和第二弹簧22。气缸包括相连的气缸头套6和下部，置换器8置于气缸头套6，并可沿气缸头套6往复运动。活塞12置于气缸的下部，并可沿气缸的下部往复运动。置换器8和第一弹簧23相连，活塞12与第二弹簧22相连。气缸头套6、永磁铁嵌件15由PC塑料制成。置换器8和活塞12由聚苯硫醚(PPS)树脂制成。本发明的技术方案使用硬度高、耐高温、耐磨的材质，通过高精度的机加工可以在不使用润滑油的电机内部运动保持高速运动，并使电机在受热或降温时保持一致的膨胀系数，减少电机内部运动部位的摩擦，从而提高整机生产效率。

Description

一种斯特林循环机

技术领域

本发明属于机械设备制造领域，涉及一种斯特林循环机，尤其涉及一种诸如斯特林循环制冷机的斯特林循环机。

背景技术

与传统制冷理论不同，斯特林循环制冷理论是一种更为高效的热力学理论。传统的制冷循环是基于制冷介质不同形态之间的转换实现的，而斯特林循环制冷是一个纯气态过程。随着新材料、新技术不断发展而石油资源日益短缺，斯特林循环制冷机已越来越受本领域技术人员的重视。

但是现有的斯特林循环机配件繁多，转配过程繁杂，并且各配件多是由不同材质制成，膨胀系数大多并不一致，从而引起循环机工作过程中受热或降温时膨胀系数不一致，导致相互间的摩擦增大，增加功耗的同时易损坏机体。

CN 101373109公开了一种作为斯特林循环机的自由活塞型斯特林制冷循环机，其包括汽缸7、在所述汽缸7中往复运动的活塞18以及由动子20和定子35组成的电磁机构19，其中所述动子20配置成使所述永磁体24设置在由磁导材料制成的内轭23的外侧，所述活塞18与动子20以轴向排列设置，而所述定子35和所述汽缸7也以轴向排列设置。通过这样的配置，可减小所述电磁驱动机构19的动子20的外径RM，因而可减小在所述动子20外侧设置的所述定子35的内径RS和外径，以及最终减小整个斯特林循环制冷机的外径。但该专利的配件的材质并未一致，同样存在着上述的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过使用同一材质，使电机在受热或降温时达到膨胀系数的一致，减少电机内部运动部位的摩擦，从而提高整机生产效率。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一种斯特林循环机，包括外壳、以及置于所述外壳中的气缸、置换器、活塞、第一弹簧和第二弹簧，所述气缸包括相连的气缸头套和下部，所述置换器置于所述气缸头套，并可沿所述气缸头套往复运动，所述活塞置于所述气缸的下部，并可沿所述气缸的下部往复运动，所述置换器和所述第一弹簧相连，所述活塞与所述第二弹簧相连，所述气缸头套由PC塑料制成，所述置换器和活塞由聚苯硫醚(PPS)树脂制成。

优选的，所述外壳的形状呈罐状，所述外壳包括相连的头部罐和底部罐。

优选的，所述气缸头套的内环还套设有蓄热交换片，所述蓄热交换片由PET塑料制成，所述PET塑料制成的蓄热交换片上有小孔。

优选的，所述气缸的下部还设有支柱，所述气缸通过所述支柱的支撑与所述第二弹簧连接。

优选的，所述置换器通过置换器连杆与所述第一弹簧连接，所述置换器连杆固定于所述第一弹簧的中心，所述杯状嵌件固定于所述第二弹簧的中心。

优选的，所述支柱与所述气缸的下部一体成型。

优选的，还包括设于外壳内的电磁机构，所述电磁机构包括定子，所述定子包括内定子、外定子和设有所述内定子和外定子之间的永磁体。

优选的，所述内定子由粉末冶金材料制成，所述外定子由矽钢片或粉末冶金材料制成。

优选的，所述内定子、外定子和永磁体的形状为环状，所述环状永磁体通过杯状嵌件设于所述内定子和外定子之间。

优选的，所述杯状嵌件由PC塑料制成，所述永磁体和杯状嵌件与活塞相连，所述置换器、活塞、第一弹簧和第二弹簧统称为机械机构，所述外定子、内定子和永磁铁及其嵌件统称为电磁机构，所述机械机构和电磁机构存在同一密闭空间内。

优选的，所述外定子上还设有线圈，所述外壳的底部罐的底部还设有与所述线圈相连的接线柱。

相对于现有技术，本发明的技术方案优点有：

1，使用同一材质，使电机在受热或降温时达到膨胀系数的一致，减少电机内部运动部位的摩擦，使其在近乎悬浮的空间中运行；

2，在不破坏工艺及斯特林原理的基础，对部件进行整合，减少装配流程、提高部件精度，提高整机生产效率；

3，电机在使用及过程中内部无需加入有害物质,，通电后就可制冷；

4，可用于生产便携式冰箱冷却机(-20℃)，25L深冻冰箱(-40℃)，25L生物疫苗运输箱(4℃)等，解决了国内特别是医药领域低温保存空间庞大、降温速度慢、不能随身携带等问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图1和图2中所示的本发明的实施例的一种斯特林循环机，包括外壳、以及置于外壳中的气缸、置换器8、活塞12、第一弹簧23和第二弹簧22。

气缸包括相连的气缸头套6和下部，置换器8置于气缸头套6，并可沿气缸头套6往复运动。活塞12置于气缸的下部，并可沿气缸的下部往复运动。置换器8和第一弹簧23相连，活塞12与第二弹簧22相连。气缸头套6由PC塑料制成，置换器8和活塞12由聚苯硫醚(PPS)树脂制成。

本发明的实施例使用硬度高、耐高温、耐磨的特殊材质，通过高精度的机加工可以在不使用润滑油的电机内部运动保持高速运动，并使电机在受热或降温时保持一致的膨胀系数，减少电机内部运动部位的摩擦，从而提高整机生产效率。

此外，本发明实施例的置换器8和第一弹簧23相连，活塞12与第二弹簧22相连。永磁体14和其嵌件15与活塞12相连，以置换器连杆27为中轴，通过电机下方的第一弹簧23与第二弹簧22蓄力反弹上下往复运动。该运动方式简单高效。由于没有使用任何转动的连杆，能量转换损耗极低。

如图1和图2中所示，在本发明的实施例中，外壳包括头部罐1和底部罐24。气缸包括气缸头套6(位于气缸上部)和气缸体10，气缸的外围设有气缸固定环9。置换器8的顶部还设有置换帽7。蓄热交换片4套设于气缸头套6的内环，两个分别设有散热片4和散热片5，蓄热交换片4的顶部设有固定环3。置换器8通过连杆11和第一弹簧23相连。活塞12通过螺母16与第二弹簧22相连。气缸体10通过固定板21与底部罐24固定。气缸头套6和蓄热交换片4由塑料制成，塑料制成的蓄热交换片4上有紫外线或激光打出的小孔。

第一弹簧23和第二弹簧22均为平面弹簧。内定子13、外定子17、20和永磁体的形状为环状，所述磁环14，即永磁铁通过PC塑料制成的嵌件15设于内定子13和外定子17、20之间。内定子优选由粉末冶金材料制成，外定子优选由矽钢片或粉末冶金材料制成。

外定子17、20上还设有线圈轴18和线圈19。底部罐24的底部还设有接线柱25及底部后卫26。

本发明的实施例的置换器8与基部自成一体，材质由金属改成树脂；蓄热交换片4改成塑料；气缸上部改成塑料；机械部分与电磁机构一体成型，置换器8、活塞12，以及气缸头套6、蓄热交换片4和嵌件15分别使用了同一特殊材质，使电机在受热或降温时保持一致的膨胀系数，减少电机内部运动部位的摩擦，使其在近乎悬浮的空间中运行。

另外，本发明的实施例将磁铁拼接改成磁环14，并内嵌于塑料内部，使其更好的与部件连成一体。定子优选以粉末冶金材料代替，提高精度和性能。

此外，本发明的实施例的外壳分上、下二部，气缸与支柱加工成一体，弹簧仅需二片，并不需外部片，减少了装配流程、提高了部件精度，提高了整机生产效率。该电机的机械部分与电磁部位为一体化设计，同时存在由头部罐1与底部罐24所组成的同一个密封壳体内，该设计保证了电机在恶劣工作环境下的正常工作。

本发明的实施例适用于40W的电机，本实施例的电机制冷迅速，在常温(20℃)下工作后瞬间温度就可以达到零下，连续工作1分钟即可达到-20～-40℃，连续工作10分钟可达到-60～-100℃。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种斯特林循环机，其特征在于，包括外壳、以及置于所述外壳中的气缸、置换器、活塞、第一弹簧和第二弹簧，所述气缸包括相连的气缸头套和下部，所述置换器置于所述气缸头套，并可沿所述气缸头套往复运动，所述活塞置于所述气缸的下部，并可沿所述气缸的下部往复运动，所述置换器和所述第一弹簧相连，所述活塞与所述第二弹簧相连，所述气缸头套由PC塑料制成，所述置换器和活塞由聚苯硫醚(PPS)树脂制成；所述外壳的形状呈罐状，所述外壳包括相连的头部罐和底部罐；所述气缸头套的内环还套设有蓄热交换片，所述蓄热交换片由PET塑料制成，所述PET塑料制成的蓄热交换片上有小孔。

2.如权利要求1所述的斯特林循环机，其特征在于，所述气缸的下部还设有支柱，所述气缸通过所述支柱的支撑与所述第二弹簧连接。

3.如权利要求2所述的斯特林循环机，其特征在于，所述置换器通过置换器连杆与所述第一弹簧连接，所述置换器连杆固定于所述第一弹簧的中心，杯状嵌件固定于所述第二弹簧的中心。

4.如权利要求3所述的斯特林循环机，其特征在于，所述支柱与所述气缸的下部一体成型。

5.如权利要求4所述的斯特林循环机，其特征在于，还包括设于外壳内的电磁机构，所述电磁机构包括定子，所述定子包括内定子、外定子和设有所述内定子和外定子之间的永磁体。

6.如权利要求5所述的斯特林循环机，其特征在于，所述内定子由粉末冶金材料制成，所述外定子由矽钢片或粉末冶金材料制成。

7.如权利要求6所述的斯特林循环机，其特征在于，所述内定子、外定子和永磁体的形状为环状，所述环状永磁体通过杯状嵌件设于所述内定子和外定子之间的。

8.如权利要求7所述的斯特林循环机，其特征在于，所述杯状嵌件由PC塑料制成，所述永磁体和杯状嵌件与活塞相连，所述置换器、活塞、第一弹簧和第二弹簧统称为机械机构，所述外定子、内定子和永磁铁及其嵌件统称为电磁机构，所述机械机构和电磁机构存在同一密闭空间内。

9.如权利要求8所述的斯特林循环机，其特征在于，所述外定子上还设有线圈，所述外壳的底部罐的底部还设有与所述线圈相连的接线柱。