CN107061049B - 一种带导冷结构的斯特林电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带导冷结构的斯特林电机，包括冷端和热端，所述冷端固定有导冷结构，所述导冷结构包括导冷管，所述导冷管包括外管壁、内管壁与内腔，所述内管壁上形成有若干毛细孔，所述毛细孔与所述内腔连通，且所述外管壁包覆内管壁以使所述毛细孔与所述内腔形成密闭空间，所述导冷管的一部分与所述冷端直接或间接接触，所述密闭空间内部填充有制冷工质。导冷管上形成毛细孔，导冷管的内部填充制冷工质，工质在内腔中运动，而导冷管的外壁与冷端接触吸收冷量，使得冷凝产生的液态工质会在毛细孔中凝结，且由于虹吸现象在毛细孔中运动，使得冷量可以较快的进行交换，整个导冷管的冷量分布更加均匀。

Description

一种带导冷结构的斯特林电机
技术领域
本发明涉及斯特林电机领域，具体涉及一种带导冷结构的斯特林电机。
背景技术
新型低温制冷机在大温差制冷工况(制冷温差>60℃时)下，制冷效率相对较高。尤其是在应用于-70℃以下超低温冰箱制冷系统中，新型低温制冷机制冷效率可达到传统复叠式蒸汽压缩制冷系统的2倍以上，具有显著的节能优势。同时，由于新型低温制冷机可以不采用油润滑，消除了采用蒸汽压缩式制冷的超低温冰箱常见的低温油堵故障，系统更加稳定可靠。而且，这些新型低温制冷机通常采用氮气、氦气等天然物质作为制冷工质，更加环保，随着超低温冰箱应用的普及，这些新型低温制冷机的应用前景更加广泛。而在这些新型低温制冷机中，斯特林制冷机以其结构简单，没有处于低温下的运动部件，运行可靠，振动小，寿命长的优点得到了广泛应用。
而目前，现有技术中，通过毛细管直接或间接与斯特林电机的冷端接触固定，形成导冷结构，将冷量导出，加快制冷效果，毛细管管径较小，能增加与空气或者液态介质的换冷效率，而其与斯特林电机冷端的换冷效率较低，难以起到一个最佳的导冷效果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种带导冷结构的斯特林电机，解决以上技术问题；
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种带导冷结构的斯特林电机，包括冷端和热端，所述冷端固定有导冷结构，所述导冷结构包括导冷管，所述导冷管包括外管壁、内管壁与内腔，所述内管壁上形成有若干毛细孔，所述毛细孔与所述内腔连通，且所述外管壁包覆内管壁以使所述毛细孔与所述内腔形成密闭空间，所述导冷管的一部分与所述冷端直接或间接接触，所述密闭空间内部填充有制冷工质。
进一步的，所述导冷管的截面形状为矩形。
进一步的，所述矩形的长和宽的比大于4:1。
进一步的，所述导冷管的内腔向内管壁方向延伸形成若干沟槽，所述沟槽沿所述导冷管的轴向设置。
进一步的，每一所述沟槽的截面形状相同且均匀的分布于所述内管壁内侧。
进一步的，所述沟槽的截面形状为“C”形，且所述沟槽的槽口面向所述内腔设置。
进一步的，所述冷端固定有固定块，所述固定块上开设有让位槽，所述让位槽沿所述固定块背离所述冷端的一侧向所述冷端的方向开设，所述导冷管的一部分插接于所述让位槽中与所述冷端固定。
进一步地，所述导冷管倾斜设置以使所述导冷管与所述让位槽的接触的部分的高于导冷管的其他的部分。
进一步地，所述冷端固定有圆管抱箍，所述固定块通过圆管抱箍固定于 所述冷端。
进一步的，所述导冷管的两端分别设置有密封结构。
有益效果：由于采用以上技术方案，本发明通过这样设置，导冷管上形成毛细孔，导冷管的内部填充制冷工质，工质在内腔中运动，而导冷管的外壁与冷端接触吸收冷量，使得冷凝产生的液态工质会在毛细孔中凝结，且由于虹吸现象在毛细孔中运动，使得冷量可以较快的进行交换，整个导冷管的冷量分布更加均匀。
附图说明
图1为实施例1中斯特林电机的结构示意图；
图2为实施例1中导冷管的截面图；
图3为实施例1中图3的俯视图；
图4为图1中A-A向视图。
附图标记：1、电机本体；101、冷端；102、热端；100、导冷管；110、外管壁；120、内管壁；121、毛细孔；130、内腔；131、沟槽；200、固定块；201、让位槽；311、圆管抱箍；3111、紧固单元；312、螺纹孔；3112、形变槽。
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的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。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图1，实施例1为一种带导冷结构的斯特林电机，包括电机本体1，电机本体1上包括冷端101和热端102，冷端101固定有导冷结构，导冷结构包括导冷管100，导冷管100绕设固定于冷端101，可以与冷端101直接接触，也可以通过例如导冷板固定在冷端101上与冷端101间接接触。参照图2所示，导冷管100包括外管壁110、内管壁120与内腔130，内管壁120上形成有若干毛细孔121，毛细孔121与内腔130连通，毛细孔121呈海绵状分布，且外管壁110包覆内管壁120以使毛细孔121与内腔130形成密闭空间，导冷管100的一部分与冷端101直接或间接接触，密闭空间内部填充有制冷工质，制冷工质优选为气态的制冷工质，凝结温度低于-100摄氏度。导冷管100的内腔130向内管壁120方向延伸形成若干沟槽131，沟槽131沿导冷管100的轴向设置。每一沟槽131的截面形状相同且均匀的分布于内管壁120内侧。而该结构的成型工艺如下，首先将圆管管材通过冲压形成带有沟槽131的内腔130，然后在内腔130中填入腐蚀剂，将内管壁120腐蚀出毛细孔121，腐蚀工艺可以是铜管动态腐蚀工艺，是铜管的内管壁120形成若干毛细孔121，而外管壁110仍然是密闭的。然后在管材内腔130通入制冷工质，密封管材，导冷管100的两端分别设置有密封结构。密封管材的方式可以是通过密封件密封，也可以直接分别将管材两端压紧使开口形变紧闭，然后将缝隙焊接形成密闭空间，使得制冷工质留在导冷管100的内部。而导 冷管100将冷量由冷端101向外传递，对外部实现制冷，且内部工质自循环流动，提高制冷效果。
参照图3,导冷管100的截面形状为矩形，矩形的长和宽的比大于4:1。其长度不做限定，整体上呈长方形带状，而参照图3和图1所示，冷端101固定有固定块200，固定块200上开设有让位槽201，让位槽201沿固定块200背离冷端101的一侧向冷端101的方向开设，导冷管100的一部分插接于让位槽201中与冷端101固定。为了保证插接固定的牢固度，导冷管100可以折弯形成一个直角，让位槽201与该直角结构适配，直角插入让位槽201中，形成固定结构，固定块200采用导冷率高的材料制成，外部可以包覆绝热材料，避免冷量的流失。另一方面，也可以导冷管100直接与冷端101接触，只要实现导冷管100与冷端101的固定即可，在此不做赘述。如图4所示，沟槽131的截面形状为“C”形，且沟槽131的槽口面向内腔130设置，提高内腔130与内管壁120的接触面积。而这样的沟槽131也是通过腐蚀工艺形成，而该沟槽131也可以替换实施例1中的沟槽131，设置在圆形的导冷管100中，参照图1所示，整个导冷管100可以是沿矩形边框设置形成的两端分别封闭的结构。所述导冷管100倾斜设置以使所述导冷管与所述让位槽201的接触的部分的高于导冷管的其他的部分。
参照图4所示，所述冷端固定有圆管抱箍311，所述固定块200通过圆管抱箍固定于所述冷端101。圆管抱箍311包括一紧固单元3111，圆管抱箍311通过紧固单元3111将冷端101抱死；圆管抱箍311包括若干沿轴向贯穿圆管抱箍311的螺纹孔312，固定块200通过螺纹孔312与圆管抱箍311螺纹连接，具体可以是在固定块200的对应位置设置螺纹孔312，通过螺栓依 次穿过圆管抱箍311和固定块200上的螺纹孔312实现固定，如图3所示，螺纹孔312可以设置为四个提高固定效果，而紧固单元3111可以是目前适用于圆管抱箍311的任意结构，可以是卡接结构，可以是螺纹紧固结构，图3所示的为螺纹紧固结构，通过螺栓抱死斯特林电机的冷端220实现固定效果。
所述圆管抱箍的外侧面形成有若干形变槽3112，所述形变槽3112沿所述圆管抱箍311的轴向延伸贯穿所述圆管抱箍311。由于如果需要实现导冷，那么势必要增加圆管抱箍311的壁厚，而壁厚增加使得圆管抱箍311不易形变，所以设置如图所示的形变槽3112，以便于所述圆管抱箍311的形变，形变槽3112沿所述圆管抱箍311的周向均匀分布。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带导冷结构的斯特林电机，包括冷端和热端，其特征在于，所述冷端固定有导冷结构，所述导冷结构包括导冷管，所述导冷管包括外管壁、内管壁与内腔，所述内管壁上形成有若干毛细孔，所述毛细孔与所述内腔连通，且所述外管壁包覆内管壁以使所述毛细孔与所述内腔形成密闭空间，所述导冷管的一部分与所述冷端直接或间接接触，所述密闭空间内部填充有制冷工质；
所述导冷管绕设于所述冷端；
所述导冷管的内腔向内管壁方向延伸形成若干沟槽，所述沟槽沿所述导冷管的轴向设置；
每一所述沟槽的截面形状相同且均匀的分布于所述内管壁内侧；
所述沟槽的截面形状为“C”形，且所述沟槽的槽口面向所述内腔设置；
所述沟槽通过铜管腐蚀工艺形成。
2.根据权利要求1所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述导冷管的截面形状为矩形。
3.根据权利要求2所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述矩形的长和宽的比大于4:1。
4.根据权利要求3所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述冷端固定有固定块，所述固定块上开设有让位槽，所述让位槽沿所述固定块背离所述冷端的一侧向所述冷端的方向开设，所述导冷管的一部分插接于所述让位槽中与所述冷端固定。
5.根据权利要求4所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述导冷管倾斜设置，以使所述导冷管与所述让位槽的接触的部分相对于导冷管的其他的部分更高。
6.根据权利要求4所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述冷端固定有圆管抱箍，所述固定块通过所述圆管抱箍固定于所述冷端。
7.根据权利要求1所述的一种带导冷结构的斯特林电机，其特征在于，所述导冷管的两端分别设置有密封结构。
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