CN112815565A - 一种斯特林制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斯特林制冷机，包括壳体、活塞、排出器、外定组件及内定组件；活塞和排出器均安装在壳体内，排出器位于活塞的一侧，活塞的中部设有轴孔，排出器靠近活塞的一端连接有连杆，连杆穿过轴孔露置在活塞外；外定组件包括电磁铁芯、以及缠绕在电磁铁芯上的励磁线圈，活塞远离排出器的一端连接有活塞弹簧，活塞弹簧与壳体固定连接；连杆露置在活塞外的端部连接有排出器弹簧，排出器弹簧与壳体固定连接，排出器弹簧位于活塞弹簧内且排出器弹簧和活塞弹簧同轴线；电磁铁芯同轴套设在壳体外。该斯特林制冷机结构简单，制造方便，成本较低，活塞板簧与排出器板簧同轴度较好，产品合格率较高；散热效果好且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及斯特林制冷机技术领域，更确切地说涉及一种斯特林制冷机。
背景技术
授权公告号为CN100404837C的中国发明专利公开了一种斯特林循环发动机，其结构如图1所示，包括由圆筒部2a和主筒部3a构成的壳体1a，所述圆筒部2a内同轴地插入气缸7a，所述气缸7a向下延伸至主筒部3a内，所述气缸7a的上端内设有可轴向滑动的排出器8a，下端内设有可轴向滑动的活塞15a，所述圆筒部2a的内周面与气缸7a的外周面之间设有再生器10a，所述排出器8a的顶端与圆筒部2a的顶端6a之间，形成膨胀室E，所述排出器8a的底端与活塞15a的顶端之间形成压缩室C；所述主筒部3a内还设有用于驱动活塞15a轴向滑动的驱动机构16a，所述驱动机构16a包括外定组件、内定组件、以及短筒状的导磁部20a，所述外定组件包括短筒状的电磁铁芯24a、环状的励磁线圈19a，所述内定组件包括短筒状的支承体17a、短筒状的永久磁铁18a，所述支承体17a安装在主筒部3a内且同轴套设在气缸7a的外周面外，且支承体17a的底部还通过连接体40a与活塞15a的底部相连，所述永久磁铁18a固设在支承体17a的内周面上，所述导磁部20a固定在气缸的外圆周上且夹设于气缸7a与永久磁铁18a之间，所述电磁铁芯24a安装在主筒部3a内且同轴套设支承体17a外，所述励磁线圈19a缠绕在电磁铁芯24a上；还包括一杆件22a以及一板簧组件，所述活塞15a上设有轴孔41a，所述杆件22a可上下滑动地插设在活塞15a的轴孔41a内，所述板簧组件包括用于控制活塞15a动作的第一板簧21a以及用于控制排出器8a动作的第二板簧23a，所述第二板簧23a设置在第一板簧21a的下方且两者均位于活塞15a的正下方，所述第一板簧21a的中心与活塞底部相连，所述杆件22a的下端与第二板簧23a的中心相连，上端与排出器8a的底部中心相连，所述气缸7a的两侧通过支架26a固定在壳体内，所述支架26a上且位于第一板簧21a和第二板簧23a的一侧设有竖向的连接臂30a，所述第一板簧21a和第二板簧23a在该侧均与连接臂30a相连，所述气缸7a通过铝等金属进行模铸，与壳体1a内的支架26a及连接臂30a一体成型。
上述斯特林循环发动机的工作原理如下：当交流电流过励磁线圈19a时，励磁线圈19a产生交变磁场，在电磁铁芯24a集中，借助该交变磁场，产生了使永久磁铁18a在轴向方向往复运动的力，由于活塞15a是与固设有永久磁铁18a的支承体17a相连的，因而也促使活塞15a在气缸7a内沿轴向方向往复移动；当活塞15a 朝着接近排出器8a的方向移动时，压缩室C内的气体被压缩并到达膨胀室E，排出器8a相对于活塞15a以预定的相位差被推下，反之，当活塞15a朝着远离排出器8a的方向移动时，压缩室C的内部成为负压，膨胀室E内的气体回流到压缩室C，排出器8a相对于活塞15a以预定的相位被推上；在该过程中，进行2个由等温变化和等体积变化构成的可逆循环，这样，膨胀室E的附近成为低温，压缩室C的附近成为高温。
但是现有的斯特林制冷机的活塞的下端通过活塞板簧与斯特林制冷机壳体相连接，所述的排出器的连杆的下端通过排出器板簧与斯特林制冷机壳体相连接，而板簧制造工序繁琐，成本较高，与斯特林制冷机壳体组装时，很难保证活塞板簧与排出器板簧同轴，因此，成品合格率较低；此外现有技术的斯特林制冷机散热效果差，会影响产品的性能，影响其使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种斯特林制冷机，该斯特林制冷机结构简单，制造方便，成本较低，活塞板簧与排出器板簧同轴度较好，产品合格率较高；散热效果好且使用寿命长。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的斯特林制冷机，包括壳体、活塞、排出器、外定组件及内定组件；所述的活塞和排出器均安装在所述的壳体内，所述的排出器位于所述的活塞的一侧，所述的活塞的中部设有轴孔，所述的排出器靠近所述的活塞的一端连接有连杆，所述的连杆穿过所述的轴孔露置在所述的活塞外；所述外定组件包括电磁铁芯、以及缠绕在电磁铁芯上的励磁线圈，所述的活塞远离所述的排出器的一端连接有活塞弹簧，所述的活塞弹簧与所述的壳体固定连接；所述的连杆露置在所述的活塞外的端部连接有排出器弹簧，所述的排出器弹簧与所述的壳体固定连接，所述的排出器弹簧位于所述的活塞弹簧内且所述的排出器弹簧和所述的活塞弹簧同轴线；所述电磁铁芯同轴套设在壳体外。
采用以上结构后，本发明的斯特林制冷机，与现有技术相比，具有以下优点：
由于本发明的斯特林制冷机的活塞远离所述的排出器的一端连接有活塞弹簧，所述的活塞弹簧与所述的壳体固定连接；所述的连杆露置在所述的活塞外的端部连接有排出器弹簧，所述的排出器弹簧与所述的壳体固定连接，所述的排出器弹簧位于所述的活塞弹簧内且所述的排出器弹簧和所述的活塞弹簧同轴线，所述的活塞弹簧和排出器弹簧都是柱簧，组装方便，制造成本低，两者之间同轴度较好控制，产品合格率较高。本发明的斯特林制冷机将包括电磁铁芯和励磁线圈的外定组件设置在壳体外，使得励磁线圈产生的热量能直接快速散发到外部，而不会在壳体内部集聚，从而使壳体内部温度不会过高，不会导致内部永久磁铁消磁，产品工作性能更稳定，产品使用寿命更长。
作为改进，所述的活塞弹簧远离活塞的一端固定连接在连接板组件上，所述的排出器弹簧远离所述的连杆的一端也固定连接在所述的连接板组件上，所述的连接板组件固定连接在所述的壳体上。采用此种结构后，结构简单，组装方便。
作为改进，所述的连接板组件包括第一连接板及第二连接板，所述的第一连接板与所述的排出器弹簧的端部固定连接，所述的第二连接板与所述的活塞弹簧的端部固定连接，所述的第一连接板固定连接在所述的第二连接板上，所述的第二连接板固定连接在所述的壳体上。采用此种结构后，结构简单，组装方便。
作为改进，所述的活塞的一端固定连接有连接座，所述的连接座的底部设有安装槽，所述的安装槽的底部设有通孔，所述的活塞弹簧的端部固定连接在所述的安装槽的槽底；所述的连杆的端部穿过所述的通孔伸入在所述的安装槽内。采用此种结构后，结构简单，组装方便。
作为改进，所述的活塞弹簧的端部焊接固定在所述的安装槽的槽底；所述的排出器弹簧的端部焊接固定在所述的连杆的端部上。采用此种结构后，结构简单，组装方便。
作为改进，所述电磁铁芯通过焊接同轴套设在壳体外。采用此种结构后，可使电磁铁芯可靠固定在壳体外。
作为改进，所述电磁铁芯包括外定子、以及圆筒状的骨架，所述外定子包括多组由多个竖直的硅钢片叠合而成的硅钢片组，多组硅钢片组均匀间隔环设在骨架的外周上，所述硅钢片组与骨架在对接侧之间形成用于容纳励磁线圈的第一空间，所述励磁线圈缠绕在骨架上且位于第一空间内。采用此种结构后，可使励磁线圈的安装更方便，且采用硅钢片可以提高涡流回路的电阻，降低涡流损耗，聚磁效果更好。
作为改进，所述骨架由不锈钢材料制成。采用此种结构后，不锈钢能耐受励磁线圈的高温，有良好的绝缘性能，且便于加工成型。
作为改进，所述壳体包括相互盖合的上壳体和下壳体，还包括气缸；所述气缸同轴装设在上壳体内且下端延伸至下壳体内；所述的排出器设于所述的气缸的上端内，所述的活塞设于所述的气缸的下端内；所述的内定组件设于所述的下壳体内，所述的内定组件包括筒状的支撑体及筒状的内定子，所述的筒状的支撑体套在所述的活塞外；所述的支撑体底部与所述的活塞底部相连；所述的支撑体内设有磁体；所述内定子固设在气缸的外圆周上且夹设于气缸与磁体之间，所述电磁铁芯同轴套设在下壳体外且与内定组件位置对应。采用此种结构后，不仅利用外定组件的硅钢片聚磁，还利用内定组件的内定子聚磁，聚磁效果较好。
作为改进，所述的支撑体由金属材料制成，所述的磁体为磁环或由多块磁瓦组成的环状磁体；所述的支撑体的端部内设有侧槽，所述的磁环或磁瓦固定在所述的侧槽的槽壁上，所述的磁环或环状磁体与所述的支撑体同轴。采用此种结构后，可有效控制加工精度和装配精度，磁环与筒状支撑体同轴度较好，可保证斯特林制冷机磁场较均匀。环状磁体由多块磁瓦组成的，更加能保证同轴度。
作为改进，所述的侧槽外端部连接有挡圈，所述的挡圈对所述的磁瓦或磁环进行限位。采用此种结构后，结构简单，组装方便。
作为改进，所述的磁瓦的两侧边均为弧形面。采用此种结构后，方便磁片与磁片之间的拼装。
作为改进，所述的磁瓦的两端的磁性相反。
附图说明
图1为现有斯特林循环发动机的剖视图。
图2为本发明的斯特林制冷机的剖视结构示意图。
图3为本发明的斯特林制冷机的部分剖视结构示意图。
图4为本发明的磁环支撑组件的立体结构示意图。
图5为本发明的磁环支撑组件的另一角度的立体结构示意图。
图6为本发明的磁环支撑组件的爆炸结构示意图。
图7为本发明的磁环支撑组件的磁片的立体结构示意图。
图中所示：1、壳体，2、活塞，201、轴孔，3、排出器，4、导向板，401、导向孔，5、连接座，501、安装槽，502、通孔，6、连杆，7、排出器弹簧，8、第一连接板，9、活塞弹簧，10、第二连接板，11、支撑体，1101、挡板，1102、中间通孔，1103、通孔，1104、环状侧槽，1105、台阶面，12、磁环，1201、磁瓦，1202、圆弧面，13、挡圈，14、电磁铁芯，15、励磁线圈，16、外定子，17、骨架，18、第一空间，19、气缸，20、内定子。
具体实施方式
为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
如图2至图3所示，本发明公开了一种斯特林制冷机包括壳体、气缸19、活塞、排出器、外定组件及内定组件。
所述壳体包括相互盖合的上壳体和下壳体；所述气缸19同轴装设在上壳体内且下端延伸至下壳体内；所述的排出器设于所述的气缸19的上端内，所述的活塞设于所述的气缸19的下端内；所述的内定组件设于所述的下壳体内。所述外定组件包括电磁铁芯14、以及缠绕在电磁铁芯14上的励磁线圈15。所述电磁铁芯14通过焊接同轴套设在壳体外。所述电磁铁芯14包括外定子16、以及圆筒状的骨架17，所述外定子16包括多组由多个竖直的硅钢片叠合而成的硅钢片组，多组硅钢片组均匀间隔环设在骨架17的外周上，所述硅钢片组与骨架17在对接侧之间形成用于容纳励磁线圈15的第一空间18，所述励磁线圈15缠绕在骨架17上且位于第一空间18内。所述骨架17由不锈钢材料制成。所述的硅钢片也可以合成为一个整体。
所述的内定组件包括筒状的支撑体11及筒状的内定子20，所述的筒状的支撑体11套在所述的活塞外；所述的支撑体11底部与所述的活塞底部相连；所述的支撑体11内设有磁体；所述内定子20固设在气缸19的外圆周上且夹设于气缸19与磁体之间，所述电磁铁芯14同轴套设在下壳体外且与内定组件位置对应。
所述的活塞2的中部设有轴孔201，所述的活塞2的下部设有连接部。所述的连接部内设有导向板4，所述的导向板4的中部设有导向孔401，所述的导向孔401与所述的轴孔201相连通。所述的连接部内还安装有连接座5，本具体实施例中，所述的连接座5与所述的连接部通过螺纹固定连接。所述的连接座5压在所述的导向板4上对所述的导向板4进行限位。所述的连接座5的底部设有安装槽501，所述的安装槽501的底部设有通孔1103502，所述的通孔1103502与所述的导向孔401相连通。
所述的排出器3靠近所述的活塞2的一端连接有连杆6，所述的活塞2的该端与所述的连杆6的上端之间通过螺钉固定连接。所述的连杆6穿过所述的活塞2的轴孔201、导向板4的导向孔401及安装槽501的通孔1103502后伸入在所述的安装槽501内。所述的连杆6伸入在所述的安装槽501内的端部的端面上焊接固定有排出器弹簧7，所述的排出器弹簧7为柱簧，通过激光焊接固定。所述的排出器弹簧7的另一端焊接固定在第一连接板8上。所述的连接座5的安装槽501的槽底焊接固定有活塞弹簧9，所述的活塞弹簧9为柱簧，通过激光焊接固定。所述的活塞弹簧9套在所述的排出器弹簧7外，所述的活塞弹簧9与所述的排出器弹簧7同轴线。所述的活塞弹簧9的另一端焊接固定在第二连接板10上。所述的第二连接板10大于所述的第一连接板8。所述的第一连接板8通过螺钉固定连接在所述的第二连接板10的上侧的中部，所述的第二连接板10通过螺钉固定连接在所述的壳体1的底部。
如图4至图7所示，所述的支撑体11为圆筒状结构，该支撑体11为不锈钢材料制成。所述的支撑体11的一端设有开口，另一端设有挡板1101，所述的挡板1101上设有中间通孔1102，所述的中间通孔1102用于供所述的连接座的一端通过，连接座的一端通过挡板1101的中间通孔1102后将挡板1101夹在连接座的另一端和活塞端部之间，使支撑体11与所述的活塞相连接。所述的挡板1101上且位于所述的中间通孔1102的外围设有多个通孔1103。
所述的支撑体11的开口端内设有环状侧槽1104，所述的侧槽的槽壁上固定连接有多片磁瓦1201。所述的磁瓦1201由永磁材料制成，所述的磁瓦1201为圆弧状，该磁瓦1201的两侧壁均为圆弧面1202，所述的磁瓦1201的两端的磁性相反。多片磁瓦1201拼接形成所述的环状磁体。所述的环状磁体与所述的支撑体11同轴。
所述的侧槽内端部的台阶面1105的宽度小于所述的磁瓦1201的厚度。所述的所述的侧槽外端部连接有挡圈13，所述的挡圈13对所述的磁瓦1201进行限位。所述的挡圈13的宽度小于所述的磁瓦1201的厚度。所述的挡圈13不突于所述的支撑体11的端面。
组装时，将所述的磁瓦1201通过胶水固定在支撑体11的侧槽的槽壁上，然后将挡圈13通过胶水固定在所述的侧槽的外端部内对磁瓦1201进行限位，结构简单，组装方便且能保证所述的环状磁体与所述的支撑体11同轴。所述的环状磁体还可以用磁环12来代替，所述的磁环12固定连接在所述的支撑体11的槽壁上，所述的磁环12与所述的支撑体11同轴。
Claims (13)
1.一种斯特林制冷机，包括壳体（1）、活塞（2）、排出器（3）、外定组件及内定组件；所述的活塞（2）和排出器（3）均安装在所述的壳体（1）内，所述的排出器（3）位于所述的活塞（2）的一侧，所述的活塞（2）的中部设有轴孔（201），所述的排出器（3）靠近所述的活塞（2）的一端连接有连杆（6），所述的连杆（6）穿过所述的轴孔（201）露置在所述的活塞（2）外；所述外定组件包括电磁铁芯、以及缠绕在电磁铁芯上的励磁线圈，其特征在于：所述的活塞（2）远离所述的排出器（3）的一端连接有活塞弹簧（9），所述的活塞弹簧（9）与所述的壳体（1）固定连接；所述的连杆（6）露置在所述的活塞（2）外的端部连接有排出器弹簧（7），所述的排出器弹簧（7）与所述的壳体（1）固定连接，所述的排出器弹簧（7）位于所述的活塞弹簧（9）内且所述的排出器弹簧（7）和所述的活塞弹簧（9）同轴线；所述电磁铁芯同轴套设在壳体外。
2.根据权利要求1所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的活塞弹簧（9）远离活塞（2）的一端固定连接在连接板组件上，所述的排出器弹簧（7）远离所述的连杆（6）的一端也固定连接在所述的连接板组件上，所述的连接板组件固定连接在所述的壳体（1）上。
3.根据权利要求2所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的连接板组件包括第一连接板（8）及第二连接板（10），所述的第一连接板（8）与所述的排出器弹簧（7）的端部固定连接，所述的第二连接板（10）与所述的活塞弹簧（9）的端部固定连接，所述的第一连接板（8）固定连接在所述的第二连接板（10）上，所述的第二连接板（10）固定连接在所述的壳体（1）上。
4.根据权利要求1所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的活塞（2）的一端固定连接有连接座（5），所述的连接座（5）的底部设有安装槽（501），所述的安装槽（501）的底部设有通孔（502），所述的活塞弹簧（9）的端部固定连接在所述的安装槽（501）的槽底；所述的连杆（6）的端部穿过所述的通孔（502）伸入在所述的安装槽（501）内。
5.根据权利要求4所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的活塞弹簧（9）的端部焊接固定在所述的安装槽（501）的槽底；所述的排出器弹簧（7）的端部焊接固定在所述的连杆（6）的端部上。
6.根据权利要求1所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述电磁铁芯通过焊接同轴套设在壳体外。
7.根据权利要求1所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述电磁铁芯包括外定子、以及圆筒状的骨架，所述外定子包括多组由多个竖直的硅钢片叠合而成的硅钢片组，多组硅钢片组均匀间隔环设在骨架的外周上，所述硅钢片组与骨架在对接侧之间形成用于容纳励磁线圈的第一空间，所述励磁线圈缠绕在骨架上且位于第一空间内。
8.根据权利要求7所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述骨架由不锈钢材料制成。
9.根据权利要求1所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述壳体包括相互盖合的上壳体和下壳体，还包括气缸；所述气缸同轴装设在上壳体内且下端延伸至下壳体内；所述的排出器设于所述的气缸的上端内，所述的活塞设于所述的气缸的下端内；所述的内定组件设于所述的下壳体内，所述的内定组件包括筒状的支撑体及筒状的内定子，所述的筒状的支撑体套在所述的活塞外；所述的支撑体底部与所述的活塞底部相连；所述的支撑体内设有磁体；所述内定子固设在气缸的外圆周上且夹设于气缸与磁体之间，所述电磁铁芯同轴套设在下壳体外且与内定组件位置对应。
10.根据权利要求9所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的支撑体由金属材料制成，所述的磁体为磁环或由多块磁瓦组成的环状磁体；所述的支撑体的端部内设有侧槽，所述的磁环或磁瓦固定在所述的侧槽的槽壁上，所述的磁环或环状磁体与所述的支撑体同轴。
11.根据权利要求10所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的侧槽外端部连接有挡圈，所述的挡圈对所述的磁瓦或磁环进行限位。
12.根据权利要求10所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的磁瓦的两侧边均为弧形面。
13.根据权利要求10所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述的磁瓦的两端的磁性相反。
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