CN109611313A - 一种磁力驱动往复式制冷压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压缩机的技术领域，更具体地，涉及一种磁力驱动往复式制冷压缩机，包括机壳以及与机壳固定连接的气缸，所述机壳的一端设置有第一通道、另一端设置有第二通道，所述气缸的一端设有控制第一通道通断的第一阀门、另一端设有控制第二通道通断的第二阀门；所述气缸内部设有永磁体动子，所述机壳的两端设有用于驱动永磁体动子在气缸内往复运动的磁驱动机构。本发明的磁驱动机构通大小相等、相位相反的交流电流，能够实现永磁体动子在气缸中的往复运动；以磁力驱动代替传统的制冷压缩机内部的电机驱动，能够简化压缩机的运动机构并减小压缩机的体积和质量，降低故障发生的可能性，有效控制噪音，并提高压缩机的稳定性和工作效率。

Description

一种磁力驱动往复式制冷压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机的技术领域，更具体地，涉及一种磁力驱动往复式制冷压缩机。
背景技术
传统的活塞式制冷压缩机由于采用曲柄连杆机构进行往复运动，在往复惯性力的影响下，电机的转速不能过快，为了达到制冷量的要求只能增大气缸的体积，提高每次吸入气体的体积；而做出这种改变的代价就是整个压缩机的体积和质量都会增大，传统活塞式制冷压缩机的体积和质量往往是滚动转子式压缩机体积的160%~200%。另外，活塞式制冷压缩机在运行过程中，曲柄连杆机构会将电机的旋转运动转化为活塞的往复运动，在这过程中产生的往复惯性力和旋转惯性力，使得压缩机中的构件发生幅度较大的规则振动，这些规则的振动是压缩机产生噪音的主要原因。再者，活塞式制冷压缩机结构繁杂，整体结构不具有对称性，运动零部件众多，运行中不断承受交变载荷，容易产生振动，对压缩机的稳定性造成了严重的影响，极易发生故障，导致在工作过程中输气不连续、气体压力有波动、对制冷机的制冷效果形成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁力驱动往复式制冷压缩机，以磁力驱动代替传统的电机驱动，简化压缩机的运动机构，减小压缩机的体积和质量，降低故障发生的可能性，控制噪音，提高压缩机的稳定性和效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种磁力驱动往复式制冷压缩机，包括机壳以及与机壳固定连接的气缸，所述机壳的一端设置有第一通道、另一端设置有第二通道，所述气缸的一端设有控制第一通道通断的第一阀门、另一端设有控制第二通道通断的第二阀门；所述气缸内部设有永磁体动子，所述机壳的两端设有用于驱动永磁体动子在气缸内往复运动的磁驱动机构。
本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机，压缩机在运行时，通过第一阀门控制第一通道通断，通过第二阀门控制第二通道通断，从而控制压缩机的吸气与排气；磁驱动机构驱动永磁体动子在气缸内往复运动压缩气缸内的气体；本发明以磁力驱动代替传统的制冷压缩机内部的电机驱动，能够简化压缩机的运动机构并减小压缩机的体积和质量，从而降低故障发生的可能性，有效控制噪音，并提高压缩机的稳定性和工作效率。
进一步地，所述气缸内设有压缩室，所述永磁体动子活动设于压缩室内；所述永磁体动子为圆柱形结构，所述永磁体动子与压缩室同轴设置。永磁体动子与气缸的内壁充分接触，且可在压缩室内稳定地往复运动，改善压缩机工作的稳定性。
进一步地，所述永磁体动子的直径与气缸的内径相等。这样设置能够防止永磁体动子左右两侧的气体泄露，保证永磁体动子往复运动时对气体的有效压缩。
进一步地，所述永磁体动子外壁套设有密封胶垫。这样设置能够改善气缸的密封性能，保证永磁体往复运动时能够对气缸内的气体进行有效压缩。
进一步地，所述第一阀门包括第一阀板以及设于第一阀板上的第一通孔，所述第一通孔与第一通道一一对应，所述第一阀板连接有用于驱动第一阀板旋转的第一驱动器，所述第一驱动器连接有控制器。控制器控制第一驱动器带动第一阀板旋转，控制第一通道的开闭，从而控制吸排气的进程。
进一步地，所述第二阀门包括第二阀板以及设于第二阀板上的第二通孔，所述第二通孔与第二通道一一对应，所述第二阀板连接有用于驱动第二阀板旋转的第二驱动器，所述第二驱动器与控制器连接。控制器控制第二驱动器带动第二阀板旋转，控制第二通道的开闭，从而控制吸排气的进程。
进一步地，所述磁驱动机构包括分别设于气缸两端的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈通有大小相等、相位相反的交流电。第一线圈、第二线圈通电产生磁场，永磁体动子在磁场中受到磁力作用；第一线圈、第二线圈所通电流相位相反、分别设于永磁体动子的两侧，对永磁体动子产生相同方向的磁力，促使永磁体动子在气缸内运动。
进一步地，所述第一线圈电连接有控制第一线圈通断的第一开关，所述第二线圈电连接有控制第二线圈通断的第二开关，所述第一开关、第二开关与控制器连接。控制器控制第一开关、第二开关通断控制磁场的产生，从而控制永磁体动子在气缸中的运动进程。
进一步地，所述压缩室由设于永磁体动子一侧的第一压缩室以及设于永磁体动子另一侧的第二压缩室组成，所述第一压缩室内设有用于监测室内气体压力的第一气体压力传感器，所述第二压缩室内设有用于监测室内气体压力的第二气体压力传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器与控制器连接。当永磁体动子向右运动时，控制器控制第一驱动器旋转第一阀板打开第一通道吸气，同时永磁体动子压缩第二压缩室内气体，当第二气体压力传感器检测的气体压力在5s~10s内保持不变时即判断为气体压缩完成，控制器切断第一开关和第二开关，并控制第二驱动器旋转第二阀板打开第二通道排气，由于惯性，永磁体动子在恒定的气体压力作用下做减速运动，并在减速的过程中排出右侧气体。
进一步地，所述永磁体动子从压缩室的一端运动到另一端所需的时间t与所述交流电周期的一半T/2相等。排气完成，永磁体动子运动到最右端的速度恰好为0；此时，第一线圈与第二线圈所通交流电的相位互换，永磁体动子按照向右运动相同的过程向左运动，完成第二次气体压缩，从而实现气体的往复压缩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机，以磁力驱动代替传统的制冷压缩机内部的电机驱动，能够简化压缩机的运动机构并减小压缩机的体积和质量，降低故障发生的可能性，有效控制噪音，并提高压缩机的稳定性和工作效率；
（2）本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机，第一线圈和第二线圈所通的交流电大小相等、相位相反的交流电流，能够实现永磁体动子在气缸中的往复运动；
（3）本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机，由控制器控制第一通道、第二通道的通断控制进排气进程，控制第一线圈、第二线圈的通断控制永磁体动子的运动进程，通过第一压力传感器、第二压力传感器监测气缸内的气体压力变化，结构简单，控制准确。
附图说明
图1为本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机的结构示意图。
图2为本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机的第一阀门的结构示意图。
图3为本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机的第二阀门的结构示意图。
图4为本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机的电气原理图。
附图中：1-机壳；11-第一通道；12-第二通道；2-气缸；21-第一阀门；22-第二阀门；23-压缩室；231-第一压缩室；232-第二压缩室；24-第一阀板；25-第一通孔；26-第一驱动器；27-第二阀板；28-第二通孔；29-第二驱动器；3-永磁体动子；4-磁驱动机构；41-第一线圈；42-第二线圈；43-第一开关；44-第二开关；5-控制器；51-第一气体压力传感器；52-第二气体压力传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
如图1至图4所示为本发明的磁力驱动往复式制冷压缩机的实施例，包括机壳1以及与机壳1固定连接的气缸2，机壳1的一端设置有第一通道11、另一端设置有第二通道12，气缸2的一端设有控制第一通道11通断的第一阀门21、另一端设有控制第二通道12通断的第二阀门22；气缸2内部设有永磁体动子3，机壳1的两端设有用于驱动永磁体动子3在气缸2内往复运动的磁驱动机构4。
如图1所示，气缸2内设有压缩室23，永磁体动子3活动设于压缩室23内；永磁体动子3为圆柱形结构，永磁体动子3与压缩室23同轴设置。其中，永磁体动子3的直径与气缸2的内径相等，且永磁体动子3外壁套设有密封胶垫，改善气缸2的密封性能，保证永磁体往复运动时能够对气缸2内的气体进行有效压缩。
如图2、图3所示，第一阀门21包括第一阀板24以及设于第一阀板24上的第一通孔25，第一通孔25与第一通道11一一对应，第一阀板24连接有用于驱动第一阀板24旋转的第一驱动器26，第一驱动器26连接有控制器5；第二阀门22包括第二阀板27以及设于第二阀板27上的第二通孔28，第二通孔28与第二通道12一一对应，第二阀板27连接有用于驱动第二阀板27旋转的第二驱动器29，第二驱动器29与控制器5连接。控制器5控制第一驱动器26带动第一阀板24旋转，控制第一通道11的开闭；控制器5控制第二驱动器29带动第二阀板27旋转，控制第二通道12的开闭；从而控制吸排气的进程。本实施例中的第一驱动器26、第二驱动器29可为旋转电机。
如图1所示，磁驱动机构4包括分别设于气缸2两端的第一线圈41和第二线圈42，第一线圈41和第二线圈42通有大小相等、相位相反的交流电；第一线圈41、第二线圈42通电产生磁场，永磁体动子3在磁场中受到磁力作用；第一线圈41、第二线圈42所通电流相位相反、分别设于永磁体动子3的两侧，对永磁体动子3产生相同方向的磁力，促使永磁体动子3在气缸2内运动。
其中，如图4所示，第一线圈41电连接有控制第一线圈41通断的第一开关43，第二线圈42电连接有控制第二线圈42通断的第二开关44，第一开关43、第二开关44与控制器5连接，控制器5控制第一开关43、第二开关44通断控制磁场的产生，从而控制永磁体动子3在气缸2中的运动进程。
压缩室23由设于永磁体动子3一侧的第一压缩室231以及设于永磁体动子3另一侧的第二压缩室232组成，第一压缩室231内设有用于监测室内气体压力的第一气体压力传感器51，第二压缩室232内设有用于监测室内气体压力的第二气体压力传感器52；第一压力传感器、第二压力传感器与控制器5连接。永磁体动子3从压缩室23的一端运动到另一端所需的时间t与交流电周期的一半T/2相等。
本实施例在实施时：当永磁体动子3向右运动时，控制器5控制第一驱动器26旋转第一阀板24打开第一通道11吸气，同时永磁体动子3压缩第二压缩室232内气体，当第二气体压力传感器52检测的气体压力在5s~10s内保持不变时即判断为气体压缩完成，控制器5切断第一开关43和第二开关44，并控制第二驱动器29旋转第二阀板27打开第二通道12排气，由于惯性，永磁体动子3在恒定的气体压力作用下做减速运动，并在减速的过程中排出右侧气体；排气完成，永磁体动子3运动到最右端的速度恰好为0；此时，第一线圈41与第二线圈42所通交流电的相位互换，永磁体动子3按照向右运动相同的过程向左运动，完成第二次气体压缩，从而实现气体的往复压缩。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，包括机壳（1）以及与机壳（1）固定连接的气缸（2），所述机壳（1）的一端设置有第一通道（11）、另一端设置有第二通道（12），所述气缸（2）的一端设有控制第一通道通断的第一阀门（21）、另一端设有控制第二通道通断的第二阀门（22）；所述气缸（2）内设有永磁体动子（3），所述机壳（1）的两端设有用于驱动永磁体动子在气缸内往复运动的磁驱动机构（4）。
2.根据权利要求1所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述气缸（2）内设有压缩室（23），所述永磁体动子（3）活动设于压缩室内；所述永磁体动子（3）为圆柱形结构，所述永磁体动子（3）与压缩室（23）同轴设置。
3.根据权利要求2所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述永磁体动子（3）的直径与气缸（2）的内径相等。
4.根据权利要求2所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述永磁体动子（3）外壁套设有密封胶垫。
5.根据权利要求1所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述第一阀门（21）包括第一阀板（24）以及设于第一阀板上的第一通孔（25），所述第一通孔（25）与第一通道（11）一一对应，所述第一阀板（24）连接有用于驱动第一阀板旋转的第一驱动器（26），所述第一驱动器连接有控制器（5）。
6.根据权利要求1所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述第二阀门（22）包括第二阀板（27）以及设于第二阀板上的第二通孔（28），所述第二通孔（28）与第二通道（12）一一对应，所述第二阀板（27）连接有用于驱动第二阀板旋转的第二驱动器（29），所述第二驱动器（29）与控制器（5）连接。
7.根据权利要求2至6任一项所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述磁驱动机构（4）包括分别设于气缸（2）两端的第一线圈（41）和第二线圈（42），所述第一线圈（41）和第二线圈（42）通有大小相等、相位相反的交流电。
8.根据权利要求7所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述第一线圈（41）电连接有控制第一线圈通断的第一开关（43），所述第二线圈（42）电连接有控制第二线圈通断的第二开关（44），所述第一开关（43）、第二开关（44）与控制器（5）连接。
9.根据权利要求7所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述压缩室（23）由设于永磁体动子（3）一侧的第一压缩室（231）以及设于永磁体动子（3）另一侧的第二压缩室（232）组成，所述第一压缩室（231）内设有用于监测室内气体压力的第一气体压力传感器（51），所述第二压缩室（232）内设有用于监测室内气体压力的第二气体压力传感器（52）；所述第一压力传感器（231）、第二压力传感器（232）与控制器（5）连接。
10.根据权利要求7所述的磁力驱动往复式制冷压缩机，其特征在于，所述永磁体动子（3）从压缩室（23）的一端运动到另一端所需的时间t与所述交流电周期的一半T/2相等。
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