CN112523990B - 一种动圈式直线压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动圈式直线压缩机。本发明包括缩机组件、交流电机组件、永磁体组件、板弹簧组件。压缩机组件包括箱体、机架和气缸，箱体与机架围合成工作腔，活塞杆的一端固定安装有交流电机组件。交流电机组件包括支撑架和交流线圈。永磁体组件包括磁轭和永磁体，磁轭整体为圆筒形，形成一端半开放的磁力腔，永磁体固定设置在磁力腔内，永磁体的一端伸入磁轭的圆环形部分，交流线圈位于磁轭与永磁体之间的间隙，交流线圈、磁轭、永磁体与活塞杆同轴设置，永磁体两个磁极位于该轴上。两个结构相同的板弹簧组件固定安装在活塞杆上。本发明的直线压缩机反应灵敏，且节省材料，显著提高了直线压缩机的效率。

Description

一种动圈式直线压缩机
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，涉及一种直线压缩机，具体是一种动圈式直线压缩机。
背景技术
直线压缩机在低温工程中为制冷机提供动态压力波，为整个制冷循环提供动力。线性压缩机从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。压缩机中存在电机效率较低，面对负载变化响应速度较慢等问题，导致压缩机效率下降，使得各领域中对压缩机的稳定性、工作的强度等性能的要求越来越高。传统直线压缩机形体大而重，具有较大的噪声和震动、效率低，且耗费材料的问题。
现有线性压缩机一般通过线性电机电磁共振的方式工作，而不同于常规压缩机通过旋转电机以机械连接方式驱动，线性压缩机的效率比传统曲柄结构压缩机提高。线性压缩机的电机可包括同轴设置的内定子、外定子以及线圈，其中线圈可置于内定子中。现有的线性压缩机的压缩组件可包括永磁体、压缩弹簧、气缸、气缸盖和活塞等。压缩机中活塞与气缸之间使用润滑油，减少活塞与气缸之间的阻力，或者压缩机中活塞与气缸之间采用间隙密封。当永磁体产生稳定的磁场后，线圈通入交变电流，在磁场的作用下沿轴向方向做往复运动，通过支架带动活塞往复运动，进而能够使气缸吸入气体和压缩气缸内的气体。
现有直线压缩机一般通过线性电机电磁共振的方式工作，而不同于常规压缩机通过旋转电机以机械连接方式驱动，直线压缩机的效率比传统曲柄结构压缩机提高，如CN105756894A号中国专利。直线压缩机的电机可包括同轴设置的内定子、外定子以及线圈，其中线圈可置于内定子中。现有的直线压缩机的压缩组件可包括永磁体、压缩弹簧、气缸、气缸盖和活塞等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动圈式直线压缩机。
本发明包括缩机组件、交流电机组件、永磁体组件、板弹簧组件。
所述的压缩机组件包括箱体、机架和气缸；所述的箱体为一端开放的圆筒形，箱体开放的一端固定设置在机架上，箱体与机架围合成工作腔；机架中心开设气缸安装孔，气缸固定设置在气缸安装孔内，气缸的内腔通过通气管与压缩机外界相通；所述的气缸的内腔设置有活塞头，活塞杆的一端与气缸内的活塞头固定连接，另一端固定安装有交流电机组件；箱体内侧壁固定铺有绝缘层。
所述的交流电机组件包括支撑架和交流线圈，支撑架与活塞杆固定连接，交流线圈固定设置在支撑架的悬臂上。
所述的永磁体组件包括磁轭和永磁体；所述的磁轭为软磁材料制作，整体为圆筒形，由圆形磁轭部分、筒形磁轭部分、圆环形磁轭部分围合成，形成一端半开放的磁力腔，永磁体固定设置在磁力腔内，永磁体的一端伸入圆环形磁轭部分的中心开孔位置。所述的交流线圈位于圆环形磁轭部分与永磁体之间的间隙，交流线圈、磁轭、永磁体与活塞杆同轴设置，永磁体两个磁极位于该轴上。
所述的板弹簧组件为结构相同的两个，每个板弹簧组件包括板弹簧底座和板弹簧组；所述的板弹簧底座包括为台阶圆柱形，中心开有板弹簧安装孔。所述的板弹簧组包括多片涡旋板弹簧，涡旋板弹簧为圆片形，表面开有涡旋渐开线槽，中心开有穿孔，相邻的涡旋板弹簧通过垫圈隔开；所述的垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈和外圈垫圈，涡旋渐开线槽位于内圈垫圈与外圈垫圈之间。
板弹簧底座中心台阶部分穿过涡旋板弹簧的穿孔，叠放的涡旋板弹簧与板弹簧底座固定连接；活塞杆穿过板弹簧安装孔，两个板弹簧组件与活塞杆固定连接。
进一步，交流线圈与永磁体的边沿距离1～2mm，与圆环形磁轭部分内圈距离1～2mm。
进一步，每个板弹簧组包括2～5片涡旋板弹簧。
本发明提出的基于动圈式磁电感应原理的直线压缩机，当压缩机运转过程中，交流线圈在永磁体生成的磁场中切割磁力线往复运动，带动活塞在气缸内压缩气体做功，减少了材料损耗，形体小巧，减小噪声震动，提高压缩机效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中板弹簧组件的结构示意图；
图3为图2中板弹簧底座的结构示意图；
图4为图2中涡旋板弹簧的结构示意图；
图5为图2中垫圈的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
如图1所示，一种动圈式直线压缩机，包括缩机组件、交流电机组件、永磁体组件、板弹簧组件。
压缩机组件包括箱体1、机架2和气缸3。箱体1为一端开放的圆筒形，箱体开放的一端固定设置在机架2上，箱体与机架围合成工作腔4。机架2中心开设气缸安装孔，气缸3固定设置在气缸安装孔内，气缸3的内腔通过通气管5与压缩机外界相通。气缸3的内腔设置有活塞头6，活塞杆7的一端与气缸内的活塞头6固定连接，另一端固定安装有交流电机组件。箱体1内侧壁固定铺有绝缘层8。
交流电机组件包括支撑架9和交流线圈10，支撑架9与活塞杆7固定连接，交流线圈10固定设置在支撑架9的悬臂上。
永磁体组件包括磁轭11和永磁体12。磁轭11为软磁材料制作，整体为圆筒形，在磁路中起磁力线传输的作用。磁轭11整体由圆形磁轭部分(一个端面)、筒形磁轭部分(侧壁)、圆环形磁轭部分(另一个端面)围合成，形成一端半开放的磁力腔13，永磁体12固定设置在磁力腔13内，永磁体12的一端伸入圆环形磁轭部分的中心开孔位置。交流线圈10位于圆环形磁轭部分与永磁体12之间的间隙，交流线圈10与永磁体12的边沿距离1～2mm，与圆环形磁轭部分内圈距离1～2mm。交流线圈10、磁轭11、永磁体12与活塞杆7同轴设置，永磁体12两个磁极位于该轴上。
板弹簧组件为结构相同的两个，每个板弹簧组件包括板弹簧底座14和板弹簧组。
如图3所示，板弹簧底座14包括为台阶圆柱形，中心开有板弹簧安装孔14-1。
板弹簧组包括2～5片涡旋板弹簧15(图中给出三片涡旋板弹簧)。如图4所示，涡旋板弹簧15为圆片形，表面开有涡旋渐开线槽15-1，中心开有穿孔15-2，相邻的涡旋板弹簧15通过垫圈隔开。如图5所示，垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈16和外圈垫圈17，涡旋渐开线槽13-1位于内圈垫圈16与外圈垫圈17之间。
板弹簧底座14中心台阶部分穿过涡旋板弹簧15的穿孔15-2，叠放的涡旋板弹簧15与板弹簧底座14固定连接。活塞杆7穿过板弹簧安装孔14-1，两个板弹簧组件与活塞杆7固定连接。
本发明的工作过程如下：永磁体产生恒定的磁场。交流电线圈通入交变电流后，可在恒定磁场的作用下沿轴向做往复运动，通过支撑架带动活塞往复运动，使气体排出或吸入气缸内。如图1，永磁体产生的恒定磁场的磁力线从N极出发，穿过交流线圈，通过磁轭的引导，回到下方的S极。永磁体产生的磁场与交流电的磁场相互作用，在板弹簧的支撑下驱动活塞在气缸内压缩气体，从通气管排出。
永磁体沿其轴向的长度大于交流电线圈沿其轴向的长度，以保证交流电线圈高效地利用永磁体产生的磁场。由于永磁体之间产生的磁场是稳定的，避免了现有技术中外定子、内定子之间的撞击带来的消磁和电机效率下降的问题。
当压缩机处于低负荷运转情况下时，交流电线圈只需通入较小的交流电；当压缩机处于高负荷情况下时，可以提高交流电线圈的电流，从而提高了线性压缩机的效率，达到提升线性压缩机的效率的目的。
采用使用永磁体作为定子来产生磁场，提高了磁场的稳定性，大大节省了成本，提高了效率。
在活塞柱体上放置板弹簧作为支撑系统，克服了由于侧向力及重力对活塞的影响，避免了活塞与气缸的侧向磨损，蜗旋渐开线槽增大了活塞的位移。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种动圈式直线压缩机，包括缩机组件、交流电机组件、永磁体组件、板弹簧组件；其特征在于：
所述的压缩机组件包括箱体(1)、机架(2)和气缸(3)；所述的箱体(1)为一端开放的圆筒形，箱体开放的一端固定设置在机架(2)上，箱体与机架围合成工作腔(4)；机架(2)中心开设气缸安装孔，气缸(3)固定设置在气缸安装孔内，气缸(3)的内腔通过通气管(5)与压缩机外界相通；所述的气缸(3)的内腔设置有活塞头(6)，活塞杆(7)的一端与气缸内的活塞头(6)固定连接，另一端固定安装有交流电机组件；箱体(1)内侧壁固定铺有绝缘层(8)；
所述的交流电机组件包括支撑架(9)和交流线圈(10)，支撑架(9)与活塞杆(7)固定连接，交流线圈(10)固定设置在支撑架(9)的悬臂上；
所述的永磁体组件包括磁轭(11)和永磁体(12)；所述的磁轭(11)为软磁材料制作，整体为圆筒形，由圆形磁轭部分、筒形磁轭部分、圆环形磁轭部分围合成，形成一端半开放的磁力腔(13)；永磁体(12)固定设置在磁力腔(13)内，永磁体(12)的一端伸入圆环形磁轭部分的中心开孔位置；所述的交流线圈(10)位于圆环形磁轭部分与永磁体(12)之间的间隙，交流线圈(10)、磁轭(11)、永磁体(12)与活塞杆(7)同轴设置，永磁体(12)两个磁极位于该轴上；
所述的板弹簧组件为结构相同的两个，每个板弹簧组件包括板弹簧底座(14)和板弹簧组；所述的板弹簧底座(14)包括为台阶圆柱形，中心开有板弹簧安装孔(14-1)；所述的板弹簧组包括2～5片涡旋板弹簧(15)，涡旋板弹簧(15)为圆片形，表面开有涡旋渐开线槽(15-1)，中心开有穿孔(15-2），相邻的涡旋板弹簧(15)通过垫圈隔开；所述的垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈(16)和外圈垫圈(17)，涡旋渐开线槽(13-1)位于内圈垫圈(16)与外圈垫圈(17)之间；
板弹簧底座(14)中心台阶部分穿过涡旋板弹簧(15)的穿孔(15-2)，叠放的涡旋板弹簧(15)与板弹簧底座(14)固定连接；活塞杆(7)穿过板弹簧安装孔(14-1)，两个板弹簧组件与活塞杆(7)固定连接；
所述的交流线圈(10)与永磁体(12)的边沿距离1～2mm，与圆环形磁轭部分内圈距离1～2mm。
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