CN113390197A - 一种超微型旋转整体式斯特林制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，转子组件包括电机转子及偏心转轴，偏心转轴的偏心部分伸入底座内；压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，推移组件一端与压缩连杆侧面连接，且使压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面。该发明通过压缩连杆将压缩组件和推移组件与偏心转轴连接，并使压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，而且压缩组件和推移组件运动方向处于同一水平面上，减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。
Description
技术领域
本发明属于斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种超微型旋转整体式斯特林制冷机。
背景技术
随着红外技术在侦查告警、制导制空、中高空远程防空等领域的不断应用，红外焦平面探测器不断发展，制冷机作为红外探测器的重要组成部分，为芯片提供低温工作环境。整体式斯特林制冷机是红外探测领域常用的制冷机之一，随着应用场景的多样化（如：高温、野外等），红外焦平面探测器不断往轻重量、小体积、低功耗和高可靠性方向发展。
然而，现有的整体式斯特林制冷机一般采用压缩和推移端不同轴、滚针轴承及稳簧结构、推移连杆穿过转轴的结构形式，从而使得制冷机仍然存在着结构冗杂、体积较大和质量较重等缺陷，同时系统的寿命可靠性也得到挑战。因此，研制一款小型化、长寿命、高可靠性的整体式斯特林制冷机显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，以解决现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，所述压缩组件、推移组件和转子组件均安装于底座上，所述转子组件和定子组件连接，所述转子组件包括与定子组件连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴，所述偏心转轴的偏心部分伸入底座内；所述压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，所述推移组件一端与压缩连杆上连接偏心转轴一端的侧面连接，且使所述压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，所述推移组件另一端连接冷指。
进一步的，所述压缩组件包括压缩气缸、沿压缩气缸滑动的压缩活塞、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和压缩端盖，所述第一深沟球轴承和第二深沟球轴承分别设于压缩连杆两端，所述压缩连杆一端通过第一深沟球轴承套接于所述偏心转轴的偏心部分上，所述压缩连杆另一端通过第二深沟球轴承与所述压缩活塞可转动连接，所述压缩端盖连接于压缩气缸上远离偏心转轴的一端。
进一步的，所述压缩活塞内竖直设有压缩销轴，所述第二深沟球轴承的内圈套设于压缩销轴上，且与压缩销轴粘胶连接。
进一步的，所述底座内设有轴承座，所述偏心转轴的下端伸入轴承座内定位，所述第一深沟球轴承支撑于所述轴承座上。
进一步的，所述压缩气缸、压缩端盖与底座之间均通过密封圈密封连接。
进一步的，所述推移组件包括推移连杆、推移气缸、沿推移气缸滑动的导向活塞以及蓄冷器，所述推移连杆一端与压缩连杆侧面连接，所述推移连杆另一端连接有第三深沟球轴承，通过第三深沟球轴承与所述导向活塞一端可转动连接，所述导向活塞的另一端与蓄冷器连接，所述蓄冷器置于冷指内且可沿冷指滑动。
进一步的，所述压缩连杆的侧面设有连接耳件，所述推移连杆端部通过销钉与压缩连杆上的连接耳件连接。
进一步的，所述导向活塞内竖直设有推移销轴，所述第三深沟球轴承的内圈套设于推移销轴上，且与推移销轴粘胶连接。
进一步的，所述定子组件包括电机定子和电机外壳，所述转子组件的电机转子插入电机定子内构成电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种超微型旋转整体式斯特林制冷机通过压缩连杆将压缩组件和推移组件与偏心转轴连接，并使压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，而且压缩组件和推移组件运动方向处于同一水平面上，减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。
(2)本发明提供的这种超微型旋转整体式斯特林制冷机中将压缩连杆小端采用深沟球轴承内圈与压缩销轴粘胶连接，替代传统的滚针轴承+稳簧的装配方式，简化了系统结构，同时将销轴与滚针轴承滑动摩擦转化为深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明超微型旋转整体式斯特林制冷机对应推移组件部分的剖面图；
图2是本发明超微型旋转整体式斯特林制冷机对应压缩组件部分的剖面图；
图3是本发明实施例中压缩连杆与压缩组件连接的剖面图；
图4是本发明实施例中压缩连杆与压缩组件连接的俯视图。
附图标记说明：1、底座；2、压缩组件；3、推移组件；4、转子组件；5、定子组件；6、推移连杆；7、推移销轴；8、第三深沟球轴承；9、蓄冷器；10、导向活塞；11、推移气缸；12、冷指；13、偏心转轴；14、第一深沟球轴承；15、压缩连杆；16、第二深沟球轴承；17、压缩端盖；18、压缩活塞；19、压缩气缸；20、压缩销轴；21、连接耳件。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，包括底座1、压缩组件2、推移组件3、转子组件4和定子组件5，所述压缩组件2、推移组件3和转子组件4均安装于底座1上，所述转子组件4和定子组件5连接，所述转子组件4包括与定子组件5连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴13，所述偏心转轴13的偏心部分伸入底座1内；所述压缩组件3通过压缩连杆15与偏心转轴13传动连接，所述推移组件3一端与压缩连杆15上连接偏心转轴13一端的侧面连接，且使所述压缩组件3和推移组件4的运动轴线位于同一水平面，具体的，压缩组件2和推移组件4运动方向呈90°布置；所述推移组件4另一端连接冷指12。在本实施例中，转子组件4中的电机转子与定子组件构成系统的动力部分，驱动偏心转轴13转动，由于偏心转轴13的偏心部分伸入底座1内且与压缩组件3配合，同时推移组件4通过压缩连杆15与偏心转轴13连接，当偏心转轴13转动时，其偏心部分的旋转运动转化为压缩组件3和推移组件4的往复运动，而由于本实例中通过压缩连杆15的结构设计，使推移组件4与压缩组件3运动轴线在同一水平面上，有效减小了制冷机轴向高度，减小了制冷机体积；同时压缩组件3和推移组件4运动方向处于同一水平面上，减小了偏心转轴13的弯矩负载，提高了系统可靠性。
其中，所述定子组件5包括电机定子和电机外壳，所述转子组件4的电机转子插入电机定子内构成电机，电机转子和电机定子均位于电机外壳内。
细化压缩组件3的结构，如图2和图3所示，所述压缩组件3包括压缩气缸19、沿压缩气缸19滑动的压缩活塞18、第一深沟球轴承14、第二深沟球轴承16和压缩端盖17，所述第一深沟球轴承14和第二深沟球轴承16分别设于压缩连杆15两端，所述压缩连杆15一端通过第一深沟球轴承14套接于所述偏心转轴13的偏心部分上，所述压缩连杆15另一端通过第二深沟球轴承16与所述压缩活塞18可转动连接，并使压缩连杆15与压缩活塞18同轴布置；当偏心转轴13旋转时，其偏心部分远离偏心转轴13的轴线一侧对第一深沟球轴承14的内壁产生抵压力，进而可以推动压缩连杆15沿其长度方向做往复移动，再由压缩连杆15带动压缩活塞18沿压缩气缸19往复移动，且在偏心转轴13旋转一圈后，压缩活塞18往复移动一次；所述压缩端盖17连接于压缩气缸19上远离偏心转轴13的一端，压缩端盖17、压缩气缸19以及压缩活塞18三部分结构围合形成压缩腔，压缩活塞18的运动在该压缩腔内产生压力波，并传递到推移组件4中。优化的，所述压缩气缸19、压缩端盖17与底座1之间均通过密封圈密封连接，保证压缩腔内的气体工质具有足够的压比。
进一步优化的，所述压缩活塞18内竖直设有压缩销轴20，所述第二深沟球轴承16的内圈套设于压缩销轴20上，且与压缩销轴20粘胶连接，通过第二深沟球轴承16与压缩销轴20粘胶的连接方式替代传统的滚针轴承+稳簧的装配方式，简化了系统结构，同时将销轴与滚针轴承滑动摩擦转化为深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。一般地，压缩销轴20的径向尺寸远小于偏心转轴13的偏心部分径向尺寸，对此压缩连杆15两端设置的第一深沟球轴承14与第二深沟球轴承16的尺寸也不相同，具体为与压缩销轴20配套的第二深沟球轴承16为小直径，而与偏心转轴13配套的第一深沟球轴承14为大直径。
可优选的，在所述底座1内设置轴承座，所述偏心转轴13的下端伸入轴承座内进行定位，所述第一深沟球轴承14支撑于所述轴承座上。进一步的，在偏心转轴13上还设置配重块，该配重块下压于压缩连杆15对应的第一深沟球轴承14上，即通过轴承座与配重块配合限制了压缩连杆15沿偏心转轴13长度方向的窜动。
细化推移组件4的结构，如图1所示，所述推移组件4包括推移连杆6、推移气缸11、沿推移气缸11滑动的导向活塞10以及蓄冷器9，所述推移连杆6一端与压缩连杆15上连接偏心转轴13一端的侧面连接，所述推移连杆6另一端连接有第三深沟球轴承8，通过第三深沟球轴承8与所述导向活塞10一端可转动连接，同时保证推移连杆6与导向活塞10的同轴度，由于推移连杆6通过压缩连杆15与偏心转轴13连接，当偏心转轴13旋转时，其偏心部分会推动推移连杆6沿其长度方向做往复移动，再由推移连杆6带动导向活塞10沿推移气缸11往复移动，且在偏心转轴13旋转一圈后，导向活塞10往复移动一次，推移气缸11与导向活塞10之间围合形成推移腔，且该推移腔与压缩组件3的压缩腔连通，压缩腔内压缩后的气体工质可经由流路进入推移组件4的推移腔内；所述导向活塞10的另一端与蓄冷器9连接，所述蓄冷器9置于冷指12内且可沿冷指12滑动，蓄冷器9与冷指12围合形成膨胀腔，对此当导向活塞10做往复移动时，可以推动蓄冷器9沿冷指12做同步的往复移动，蓄冷器9与推移腔之间保持连通，压缩后的气体工质可由推移腔进入蓄冷器9内，进而在蓄冷器9内逐渐换热制冷，然后进入膨胀腔内膨胀制冷，膨胀后的气体工质再次进入压缩腔内循环利用。
具体的一种实施方式，如图4所示，所述压缩连杆15的侧面设有连接耳件21，所述推移连杆6端部通过销钉与压缩连杆15上的连接耳件21连接，保证了推移组件4与压缩组件3运动轴线在同一水平面上。
同样可优选的，所述导向活塞10内竖直设有推移销轴7，所述第三深沟球轴承8的内圈套设于推移销轴7上，且与推移销轴7粘胶连接，通过这种第三深沟球轴承8与推移销轴7粘胶的连接方式，简化了系统结构，同时深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。
综上所述，本发明提供的这种超微型旋转整体式斯特林制冷机通过压缩连杆将压缩组件和推移组件与偏心转轴连接，并使压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，而且压缩组件和推移组件运动方向处于同一水平面上，减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，所述压缩组件、推移组件和转子组件均安装于底座上，所述转子组件和定子组件连接，其特征在于，所述转子组件包括与定子组件连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴，所述偏心转轴的偏心部分伸入底座内；所述压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，所述推移组件一端与压缩连杆上连接偏心转轴一端的侧面连接，且使所述压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，所述推移组件另一端连接冷指。
2.如权利要求1所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩组件包括压缩气缸、沿压缩气缸滑动的压缩活塞、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和压缩端盖，所述第一深沟球轴承和第二深沟球轴承分别设于压缩连杆两端，所述压缩连杆一端通过第一深沟球轴承套接于所述偏心转轴的偏心部分上，所述压缩连杆另一端通过第二深沟球轴承与所述压缩活塞可转动连接，所述压缩端盖连接于压缩气缸上远离偏心转轴的一端。
3.如权利要求2所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩活塞内竖直设有压缩销轴，所述第二深沟球轴承的内圈套设于压缩销轴上，且与压缩销轴粘胶连接。
4.如权利要求2所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述底座内设有轴承座，所述偏心转轴的下端伸入轴承座内定位，所述第一深沟球轴承支撑于所述轴承座上。
5.如权利要求2所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩气缸、压缩端盖与底座之间均通过密封圈密封连接。
6.如权利要求1所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述推移组件包括推移连杆、推移气缸、沿推移气缸滑动的导向活塞以及蓄冷器，所述推移连杆一端与压缩连杆侧面连接，所述推移连杆另一端连接有第三深沟球轴承，通过第三深沟球轴承与所述导向活塞一端可转动连接，所述导向活塞的另一端与蓄冷器连接，所述蓄冷器置于冷指内且可沿冷指滑动。
7.如权利要求6所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩连杆的侧面设有连接耳件，所述推移连杆端部通过销钉与压缩连杆上的连接耳件连接。
8.如权利要求6所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述导向活塞内竖直设有推移销轴，所述第三深沟球轴承的内圈套设于推移销轴上，且与推移销轴粘胶连接。
9.如权利要求1所述的一种超微型旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述定子组件包括电机定子和电机外壳，所述转子组件的电机转子插入电机定子内构成电机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210914 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |