CN112555123B - 可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，包括基座、气缸组件、定子组件以及动子组件，气缸组件包括气缸和内软磁，气缸固定于基座上，内软磁固定于气缸外部，定子组件包括定子骨架、线圈以及外软磁，定子骨架固定于气缸上，线圈及外软磁固定于定子骨架上且与内软磁相对设置，动子组件包括板弹簧、磁钢、活塞以及磁钢骨，磁钢骨固定于气缸上，磁钢固定在磁钢骨上且位于内软磁与线圈之间，活塞活动位于气缸内，板弹簧中部对活塞的尾部进行支撑，活塞、气缸以及内软磁上均设置有气体通道，仅当活塞处于平衡位置时，上述气体通道共同连通该直线压缩机的背压腔与压缩腔。本发明确保活塞的动态平衡位置不发生偏移。

Description

可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机。
背景技术
线性斯特林制冷机在红外热像仪、红外前视和夜视、导弹制导、空间应用等民用和军事装备上广泛应用，直线压缩机作为斯特林制冷机的核心部件，是维持工质正常流动的动力源。压缩机装配完成未工作时，活塞处于初始平衡位置；当以正弦交流电压驱动直线电机时，由于背压腔压力与压缩腔平均压力发生变化，此时活塞有一个动态平衡位置。当压缩机动态平衡位置与初始平衡位置偏离时，会使压缩机的最大行程减小，影响制冷机的制冷性能。另外，如果压缩机活塞动态平衡位置长期偏离初始平衡位置，板弹簧始终处于拉伸状态，会使板弹簧的使用寿命缩短，制冷机的可靠性降低。
现有的一种解决方式是增大弹簧轴向刚度，但是增加弹簧轴向刚度会导致压缩机所需的驱动力增大，谐振时动质量增大，电机尺寸及压缩机重量会随着增大，另外，采用柱弹簧支撑会增大压缩机的轴向尺寸。现有的另一种解决方式是增加反方向直流电压，增加反方向的直流电压虽然可调节活塞平衡位置，但该直流电压无法实现对气体做功，单纯被线圈以发热的形势消耗，会降低压缩机的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，旨在用于维持背压腔与压缩腔平均压力的平衡，确保活塞的动态平衡位置不发生偏移，从而使压缩机可以稳定可靠地运行。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，包括基座、气缸组件、定子组件以及动子组件，所述气缸组件包括气缸和内软磁，所述气缸固定于所述基座上，所述内软磁固定于所述气缸外部，所述定子组件包括定子骨架、线圈以及外软磁，所述定子骨架固定于所述气缸上，所述线圈及外软磁固定于所述定子骨架上且与所述内软磁相对设置，所述动子组件包括板弹簧、磁钢、活塞以及磁钢骨，所述磁钢骨固定于所述气缸上，所述磁钢固定在所述磁钢骨上且位于所述内软磁与所述线圈之间，所述活塞活动位于所述气缸内，所述板弹簧中部对所述活塞的尾部进行支撑，所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上均设置有气体通道，仅当活塞处于平衡位置时，所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上的气体通道共同连通该直线压缩机的背压腔与压缩腔。
进一步地，所述气缸上设有第一气体通道，所述内软磁上设有连通所述第一气体通道以及所述背压腔的第二气体通道，所述活塞设有与所述压缩腔连通的第三气体通道，仅当活塞处于平衡位置时，所述第三气体通道与所述第一气体通道相连通。
进一步地，所述气缸包括呈圆筒状的缸筒以及连接于缸筒一端的缸座，所述第一气体通道为垂直开设于所述缸筒上的通孔。
进一步地，所述内软磁表面为光滑面，所述第二气体通道为与所述第一气体通道同轴设置的直线孔道。
进一步地，所述内软磁的表面具有沿轴向设置的多个开槽，所述第二气体通道包括与所述第一气体通道同轴设置的直线孔道以及与所述直线孔道连通的部分所述开槽。
进一步地，与所述直线孔道连通的部分所述开槽的宽度大于其余部分的开槽。
进一步地，所述直线孔道为圆孔或方形孔。
进一步地，所述第三气体通道包括与所述第一气体通道同轴设置的第一孔道以及与所述第一孔道垂直且与压缩腔连通的第二孔道。
进一步地，所述第一孔道和第二孔道均为圆孔或均为方形孔。
进一步地，所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上设置有多组所述气体通道，且多组所述气体通道呈中心对称设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的这种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，仅当活塞处于平衡位置时，活塞、气缸以及内软磁上的气体通道共同连通该直线压缩机的背压腔与压缩腔，而当活塞处于非平衡位置时，该直线压缩机的背压腔与压缩腔不连通，这样在压缩机运行过程中，活塞到达平衡位置时，工质可以通过活塞、气缸以及内软磁的气体通道在压缩腔与背压腔之间进行流动，维持背压腔与压缩腔平均压力的平衡，从而确保活塞的动态平衡位置不发生偏移，使压缩机可以稳定可靠地运行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机的整体剖视图；
图2为本发明实施例提供的气缸、内软磁及活塞的剖视图；
图3为本发明实施例提供的气缸、内软磁及活塞另一方向的剖视图；
图4为本发明实施例提供的气缸的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种实施方式的内软磁结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种实施方式的内软磁结构示意图；
图7为本发明实施例提供的活塞结构示意图。
附图标记说明：1-左端盖、2-板弹簧、3-定子骨架、4-磁钢骨、5-磁钢、6-内软磁、7-气缸、8-基座、9-外软磁、10-线圈、11-外壳、12-活塞、13-右端盖、14-背压腔、15-压缩腔、16-第一气体通道、17-第二气体通道、18-直线孔道、19-开槽、20-第三气体通道。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种可维持活塞12平衡位置不变的直线压缩机，包括外壳11、基座8、气缸组件、定子组件、动子组件以及左端盖1和右端盖13，所述气缸组件、定子组件、动子组件均具有两组，所述基座8、气缸组件、定子组件、动子组件均位于所述外壳11内，所述基座8主要用于支撑其他零部件，所述气缸组件包括气缸7和内软磁6，所述气缸7固定于所述基座8上，所述内软磁6通过激光焊接的方式固定于所述气缸7外部，所述定子组件包括定子骨架3、线圈10以及外软磁9，所述定子骨架3固定于所述气缸7上，所述线圈10及外软磁9固定于所述定子骨架3上且与所述内软磁6相对设置，所述动子组件包括板弹簧2、磁钢5、活塞12以及磁钢骨4，所述磁钢骨4固定于所述气缸7上，所述磁钢5固定在所述磁钢骨4上且位于所述内软磁6与所述线圈10之间，所述活塞12活动位于所述气缸7内，所述板弹簧2位于背压腔14内，其中部对所述活塞12的尾部进行支撑，四周通过螺钉与所述定子骨架3固定，所述左端盖1和右端盖13分别固定于所述外壳11的左右两端，实现腔体的密封。其中，外壳11、基座8、气缸7、定子骨架3、左端盖1、右端盖13等部件通过激光焊接后形成密封腔体，可以密封高压制冷工质如氦气等，基座8、气缸7以及活塞12之间形成压缩腔15，其他空间形成背压腔14，活塞12在由内软磁6、磁钢5及线圈10等组成的直线电机的作用下在气缸7内作直线往复运动，对工质进行压缩，通过板弹簧2支撑使活塞12最终处于平衡位置；所述活塞12、所述气缸7以及所述内软磁6上均设置有气体通道，仅当活塞12处于平衡位置时，所述活塞12、所述气缸7以及所述内软磁6上的气体通道相连通且共同连通该直线压缩机的背压腔14与压缩腔15，而当活塞12处于非平衡位置时，该直线压缩机的背压腔14与压缩腔15不连通，这样在压缩机运行过程中，活塞12到达平衡位置时，工质可以通过活塞12、气缸7以及内软磁6的气体通道在压缩腔15与背压腔14之间进行流动，维持背压腔14与压缩腔15平均压力的平衡，从而确保活塞12的动态平衡位置不发生偏移，使压缩机可以稳定可靠地运行。
如图2和图3所示，细化上述实施例，所述气缸7上设有第一气体通道16，所述内软磁6上设有连通所述第一气体通道16以及背压腔14的第二气体通道17，所述活塞12上设有与压缩腔15连通的第三气体通道20，仅当活塞12处于平衡位置时，所述第三气体通道20与所述第一气体通道16连通，即当活塞12处于平衡位置时，所述第三气体通道20与所述第一气体通道16刚好是对准的，可以相导通，而当活塞12处于其他位置时，所述第三气体通道20与所述第一气体通道16是错开的，因此不导通。
具体地，如图4所示，所述气缸7包括呈圆筒状的缸筒以及连接于缸筒一端的缸座，所述第一气体通道16为垂直开设于所述缸筒上的通孔，该通孔贯穿缸筒内外两侧。针对不同的内软磁6结构可以设置不同的第二气体通道17。如图5所示，作为实施方式之一，所述内软磁6表面为光滑面，所述第二气体通道17为与所述第一气体通道16同轴设置的直线孔道18，该直线孔道18连通第一气体通道16及背压腔14。如图6所示，作为另外一种实施方式，所述内软磁6的表面具有沿轴向设置的多个开槽19，所述第二气体通道17包括与所述第一气体通道16同轴设置的直线孔道18以及与所述直线孔道18连通的部分所述开槽19，即部分所述开槽19也参与工质气体的导通。一般地，内软磁6表面开槽19较窄，作为优选地，与所述直线孔道18连通的部分所述开槽19的宽度大于其余部分的开槽19，更加有利于工质气体的导通。可选地，上述直线孔道18可以为圆孔或者方形孔。
如图7所示，进一步细化地，所述第三气体通道20包括与所述第一气体通道16同轴设置的第一孔道以及与所述第一孔道垂直且与压缩腔15连通的第二孔道，通过第一孔道和第二孔道实现压缩腔15与第一气体通道16的导通。可选地，所述第一孔道和第二孔道均为圆形孔或均为方形孔。
作为上述实施例的优选，所述活塞12、所述气缸7以及所述内软磁6上设置有多组所述气体通道，且多组所述气体通道呈中心对称设置，如图3所示，本实施例中设置有四组，通过设置多组气体通道更加方便气体工质在压缩腔15与背压腔14之间流动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，包括基座、气缸组件、定子组件以及动子组件，所述气缸组件包括气缸和内软磁，所述气缸固定于所述基座上，所述内软磁固定于所述气缸外部，所述定子组件包括定子骨架、线圈以及外软磁，所述定子骨架固定于所述气缸上，所述线圈及外软磁固定于所述定子骨架上且与所述内软磁相对设置，所述动子组件包括板弹簧、磁钢、活塞以及磁钢骨，所述磁钢骨固定于所述气缸上，所述磁钢固定在所述磁钢骨上且位于所述内软磁与所述线圈之间，所述活塞活动位于所述气缸内，所述板弹簧中部对所述活塞的尾部进行支撑，其特征在于：所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上均设置有气体通道，仅当活塞处于平衡位置时，所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上的气体通道共同连通该直线压缩机的背压腔与压缩腔；
其中，所述气缸上设有第一气体通道，所述内软磁上设有连通所述第一气体通道以及所述背压腔的第二气体通道，所述活塞设有与所述压缩腔连通的第三气体通道，仅当活塞处于平衡位置时，所述第三气体通道与所述第一气体通道相连通；
所述气缸包括呈圆筒状的缸筒以及连接于缸筒一端的缸座，所述第一气体通道为垂直开设于所述缸筒上的通孔；
所述内软磁的表面具有沿轴向设置的多个开槽，所述第二气体通道包括与所述第一气体通道同轴设置的直线孔道以及与所述直线孔道连通的部分所述开槽。
2.如权利要求1所述的可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，其特征在于：与所述直线孔道连通的部分所述开槽的宽度大于其余部分的开槽。
3.如权利要求1所述的可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，其特征在于：所述直线孔道为圆孔或方形孔。
4.如权利要求1所述的可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，其特征在于：所述第三气体通道包括与所述第一气体通道同轴设置的第一孔道以及与所述第一孔道垂直且与压缩腔连通的第二孔道。
5.如权利要求4所述的可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，其特征在于：所述第一孔道和第二孔道均为圆孔或均为方形孔。
6.如权利要求1所述的可维持活塞平衡位置不变的直线压缩机，其特征在于：所述活塞、所述气缸以及所述内软磁上设置有多组所述气体通道，且多组所述气体通道呈中心对称设置。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Zeng Yong

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GR01 Patent grant
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