CN115076067A - 一种活塞及直线压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞及直线压缩机，所述活塞包括活塞本体、第一气道、第二气道、第一气阀、第二气阀及气动轴套；活塞本体内构造有气腔；第一气道的第一端与第二气道的第一端均与气腔连通，第一气道的第二端形成于活塞本体的一端，第二气道的第二端形成于活塞本体的另一端；气动轴套套装于活塞本体的侧壁上，气腔与气动轴套的内侧面连通，气动轴套的侧壁上构造有多个节流气孔。本发明实现了活塞在气缸内的无接触运行，大幅度缩减了直线压缩机的轴向尺寸，减小了高压气体在气缸与活塞之间产生的间隙泄露，有效地提升了直线压缩机的效率。

Description

一种活塞及直线压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种活塞及直线压缩机。

背景技术

在低温技术领域，斯特林制冷机、脉冲管制冷机、热声制冷机等交变流动制冷机主要是利用气体的周期性膨胀和压缩来制取冷量。交变流动制冷机的压缩机主要是一种无阀的直线压缩机，该直线压缩机作为交变流动制冷机的压力波发生器使用，以实现制冷机中气体周期性地压缩与膨胀。直线压缩机采用直线电机直接驱动，以消除传统的往复活塞式压缩机上的曲柄连杆机构，减少了运动转换装置，大大提高了压缩机的效率，从而获得广泛的关注和应用。

目前，交变流动制冷机的压力波发生器应用较广的是采用动圈式或动磁式直线振荡电机，动磁式直线振荡电机是在励磁线圈的圆周上安装导磁材料，以形成与励磁线圈同心的圆筒形气隙的磁路结构，由圆筒形的定子组成气隙，径向充磁的圆筒形永磁体在气隙中做往复运动，从而动磁式的直线电机具有磁路损失小、比推力大等优点。

对于应用圆筒形直线振荡电机驱动的低温无阀直线压缩机而言，这类直线压缩机大多在其两侧布置谐振板弹簧，由两侧的谐振板弹簧对活塞在气缸内的往复运动提供支撑，以使得直线压缩机的活塞与气缸实现无接触运行。由于在直线压缩机的两侧布置谐振板弹簧，在直线压缩机的两侧需预留至少大于谐振板弹簧运行距离的轴向空间，这导致直线压缩机的尺寸较大。

与此同时，受限于零部件加工精度和工人安装精度的影响，为保证直线压缩机上的活塞与气缸完全无接触运行，应使得气缸与活塞之间的配合间隙较大，造成压缩机的压缩腔与背压腔之间的气体泄漏严重，导致制冷机压比无法进一步提高，但是，为了减少气体泄漏而减少气缸与活塞配合间隙，则又造成直线压缩机的装配困难。

发明内容

本发明提供一种活塞及直线压缩机，用以解决现有的直线压缩机内的活塞只能通过直线压缩机两侧布置的谐振板弹簧提供运动支撑，影响到直线压缩机的尺寸，不利于提高直线压缩机的压缩比的问题。

本发明提供一种活塞，包括：活塞本体、第一气道、第二气道、第一气阀、第二气阀及气动轴套；所述活塞本体内构造有气腔；所述第一气道的第一端与所述第二气道的第一端均与所述气腔连通，所述第一气道的第二端形成于所述活塞本体的一端，所述第二气道的第二端形成于所述活塞本体的另一端；所述第一气阀安装于所述第一气道，所述第二气阀安装于所述第二气道；所述气动轴套套装于所述活塞本体的侧壁上，所述气腔与所述气动轴套的内侧面连通，所述气动轴套的侧壁上构造有多个节流气孔。

根据本发明提供的一种活塞，所述气腔的腔壁面上构造有通气孔，所述通气孔与所述气动轴套的内侧面连通，所述气动轴套的外侧面齐平于或高于所述活塞本体的侧面。

根据本发明提供的一种活塞，所述第一气阀与所述第二气阀均为单向阀，所述第一气阀用于控制气流定向地从所述第一气道通入至所述气腔内，所述第二气阀用于控制气流定向地从所述第二气道通入至所述气腔内。

根据本发明提供的一种活塞，所述气动轴套与所述活塞本体同轴布置，所述节流气孔沿所述气动轴套的径向从所述气动轴套的内侧面延伸至所述气动轴套的外侧面，所述节流气孔的孔径为0.001-1000μm。

根据本发明提供的一种活塞，所述活塞本体的另一端构造有连接座；和/或，所述活塞本体包括第一节段与第二节段；所述第一节段与所述第二节段同轴连接；所述气动轴套同轴套装于所述第一节段与所述第二节段当中至少一者的侧壁上。

本发明还提供一种直线压缩机，包括外壳与机芯，所述机芯内置于所述外壳的腔体中，所述机芯包括定子、动子、片弹簧及气缸，所述定子、所述动子及所述气缸同轴设置，所述定子与所述动子构成直线电机，还包括如上所述的活塞；所述活塞可滑动地安装于所述气缸内，所述活塞的一端与所述外壳的第一侧的壁面之间形成压缩腔，所述活塞的另一端与所述外壳的第二侧的壁面之间形成背压腔，所述外壳上设有排气通道，所述排气通道与所述压缩腔连通；所述活塞的另一端及所述动子的一端均与所述片弹簧的中部连接，所述片弹簧的端部与所述定子的一端连接。

根据本发明提供的一种直线压缩机，所述背压腔内装有减振结构，所述减振结构的一端与所述片弹簧的中部连接，另一端与所述外壳连接。

根据本发明提供的一种直线压缩机，所述减振结构包括减振弹簧与减振块；所述减振弹簧与所述活塞同轴设置；所述减振块安装于所述减振弹簧的中部，所述减振弹簧的一端与所述片弹簧的中部连接，另一端与所述外壳连接。

根据本发明提供的一种直线压缩机，所述外壳内设置有一个所述机芯；或者，所述外壳内设置有两个所述机芯，两个所述机芯沿着所述活塞的轴向排布，并呈对置式设置，两个所述机芯上的压缩腔均连通于所述排气通道；所述气缸背离所述片弹簧的一端与所述外壳之间装有防撞装置，所述防撞装置上构造有通气通道，所述压缩腔与所述排气通道之间通过所述通气通道连通。

根据本发明提供的一种直线压缩机，所述定子包括内定子与外定子，所述内定子与所述外定子同轴布置，所述内定子与所述外定子当中的一者为铁芯，所述内定子与所述外定子当中的另一者包括铁芯与励磁绕组；所述动子包括动子骨架与环形永磁体；所述环形永磁体安装于所述动子骨架上；所述动子骨架的一端分别与所述片弹簧的中部及所述活塞本体上的连接座连接；所述内定子同轴设置于所述环形永磁体的内侧，所述外定子同轴设置于所述环形永磁体的外侧；所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙，所述环形永磁体同轴内置于所述圆筒状气隙内，或者所述内定子与所述外定子当中为铁芯的一者与所述环形永磁体连接。

根据本发明提供的一种直线压缩机，在所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙的情况下，所述圆筒状气隙沿着所述活塞的移动方向呈直通状；所述励磁绕组在所述内定子或所述外定子上呈周向排布，所述动子包括一组环形永磁体，所述环形永磁体的磁极沿所述直线压缩机的径向排布；或者，所述内定子的外侧面或所述外定子的内侧面设有多个沿圆周排布的凸起，每个所述凸起上均绕装有所述励磁绕组，所述动子包括两组同轴连接的环形永磁体，两组所述环形永磁体的磁极均沿所述直线压缩机的径向排布且排布的方向相反；或者，在所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙的情况下，所述内定子与所述外定子远离所述片弹簧的一端的铁芯连接，以使得所述圆筒状气隙远离所述片弹簧的一端封闭；所述励磁绕组在所述内定子或所述外定子上呈周向排布，所述动子包括两组同轴连接的环形永磁体，两组所述环形永磁体的磁极均沿所述直线压缩机的径向排布且排布的方向相反。

本发明提供的一种活塞及直线压缩机，通过在活塞本体上设置气腔、第一气道、第二气道、第一气阀、第二气阀及气动轴套，活塞在直线压缩机的气缸内往复移动的过程中，高压气体可在第一气阀的控制下通过第一气道进入至气腔内，再通过气腔通入至气动轴套的内侧面，由于气动轴套的侧壁上设有多个节流气孔，则高压气体在从多个节流气孔同时出气时，可在气动轴套的外侧面与气缸的相对壁面之间形成环形的气动隔膜，该气动隔膜既可为活塞在气缸内的往复移动提供较好的支撑作用，确保活塞在气缸内无接触运行，又可较好地阻止直线压缩机内压缩腔内的高压气体沿着活塞与气缸之间的气隙进入至背压腔中；而随着活塞在气缸内的往复运动及气动轴套的长期工作，背压腔因其内部气体的逐渐累积而导致气压增大时，还可打开第二气阀，使得背压腔内的气体通过第二气道进入至气腔内，并继续输送至气动轴套，如此，不仅可基于气动轴套的气动作用为活塞在气缸内的往复移动提供支撑，又可均衡压缩腔与背压腔内部的气压，防止气动轴套的长期工作所导致的压缩腔与背压腔之间气压的不均衡，避免对直线压缩机的压缩作业造成影响。

由此可见，本发明基于对活塞的改进，克服了现有的直线压缩机内的活塞只能通过直线压缩机两侧布置的谐振板弹簧来提供运动支撑的问题，实现了活塞在气缸内的无接触运行，大幅度缩减了直线压缩机的轴向尺寸，减小了高压气体在气缸与活塞之间产生的间隙泄露，有效地提升了直线压缩机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种活塞的剖面结构示意图；

图2是本发明提供的直线压缩机沿轴向的剖视结构示意图之一；

图3是本发明提供的直线压缩机沿轴向的剖视结构示意图之二；

图4是本发明提供的直线压缩机沿轴向的剖视结构示意图之三；

图5是本发明提供的图4中机芯的轴向结构示意图；

图6是本发明提供的图4中机芯沿径向的剖面结构示意图；

图7是本发明提供的直线压缩机沿轴向的剖视结构示意图之四；

图8是本发明提供的片弹簧的结构示意图之一；

图9是本发明提供的片弹簧的结构示意图之二；

图10是本发明提供的片弹簧的结构示意图之三；

附图标记：

1：活塞； 2：定子； 3：动子；

4：片弹簧； 5：气缸； 6：外壳；

7：压缩腔； 8：背压腔； 9：排气通道；

10：减振结构； 11：防撞装置； 12：通气通道；

13：第一固定件； 14：第二固定件； 101：活塞本体；

102：气腔； 103：第一气道； 104：第二气道；

105：第一气阀； 106：第二气阀； 107：气动轴套；

108：通气孔； 1011：第一节段； 1012：第二节段；

1013：连接座； 21：内定子； 22：外定子；

221：铁芯； 222：励磁绕组； 31：动子骨架；

32：环形永磁体； 110：减振弹簧； 111：减振块；

100：机芯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图10描述本发明的一种活塞及直线压缩机。

如图1所示，本实施例提供一种活塞，所述活塞1包括：活塞本体101、第一气道103、第二气道104、第一气阀105、第二气阀106及气动轴套107；活塞本体101内构造有气腔102；第一气道103的第一端与第二气道104的第一端均与气腔102连通，第一气道103的第二端形成于活塞本体101的一端，第二气道104的第二端形成于活塞本体101的另一端；第一气阀105安装于第一气道103，第二气阀106安装于第二气道104；气动轴套107套装于活塞本体101的侧壁上，气腔102与气动轴套107的内侧面连通，气动轴套107的侧壁上构造有多个节流气孔。其中，本实施例所示的第一气阀105与第二气阀106可理解为能够根据气压的变化而自动打开或闭合的单向阀或簧片阀，在此不做具体限定。

具体地，本实施例所示的活塞1在直线压缩机的气缸5内往复移动的过程中，高压气体可在第一气阀105的控制下通过第一气道103进入至气腔102内，再通过气腔102通入至气动轴套107的内侧面，由于气动轴套107的侧壁上设有多个节流气孔，则高压气体在从多个节流气孔同时出气时，可在气动轴套107的外侧面与气缸5的相对壁面之间形成环形的气动隔膜，该气动隔膜既可为活塞1在气缸5内的往复移动提供较好的支撑作用，确保活塞1在气缸5内无接触运行，又可较好地阻止直线压缩机内压缩腔7内的高压气体沿着活塞1与气缸5之间的气隙进入至背压腔8中；而随着活塞1在气缸5内的往复运动及气动轴套107的长期工作，背压腔8因其内部气体的逐渐累积而导致气压增大时，还可打开第二气阀106，使得背压腔8内的气体通过第二气道104进入至气腔102内，并继续输送至气动轴套107，如此，不仅可基于气动轴套107的气动作用为活塞1在气缸5内的往复移动提供支撑，又可均衡压缩腔7与背压腔8内部的气压，防止气动轴套107的长期工作所导致的压缩腔7与背压腔8之间气压的不均衡，避免对直线压缩机的压缩作业造成影响。

由此可见，本发明基于对活塞1的改进，克服了现有的直线压缩机内的活塞1只能通过直线压缩机两侧布置的谐振板弹簧来提供运动支撑的问题，实现了活塞1在气缸5内的无接触运行，大幅度缩减了直线压缩机的轴向尺寸，减小了高压气体在气缸5与活塞1之间产生的间隙泄露，有效地提升了直线压缩机的效率。

如图1所示，本实施例所示的气腔102沿着活塞本体101的轴向延伸设置，可将气腔102具体设置为圆柱状。在气腔102的腔壁面上构造有通气孔108，通气孔108可设置多个，每个通气孔108沿着活塞本体101的径向延伸，通气孔108与气动轴套107的内侧面连通。在此，可具体设置多个通气孔108沿周向分布于与气动轴套107的内侧面对应的各个区域，如此确保气动轴套107的内侧面能够均匀地接受到来自气腔102内的高压气体。

与此同时，本实施例还可设置气动轴套107的外侧面齐平于或高于活塞本体101的侧面，从而尽可能地减小气动轴套107的外侧面与直线压缩机上气缸5的内壁面之间发生接触摩擦。

在此应指出的是，本实施例所示的气动轴套107呈中空的圆柱状，气动轴套107与活塞本体101同轴布置，节流气孔沿气动轴套107的径向从气动轴套107的内侧面延伸至气动轴套107的外侧面，节流气孔的孔径具体为0.001-1000μm，且节流气孔均匀地密布于气动轴套107的侧壁上的各个区域。其中，气动轴套107既可以为由金属粉末或金属丝网加工而成的包含多孔的泡沫金属构件，也可以为由碳粉、石墨粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、工程塑料粉末等非金属粉末加工而成的包含多孔的透气陶瓷构件或多孔透气塑料构件，还可以为由金属粉末、金属丝网与非金属粉末混合物材料加工而成的包含多孔的复合透气构件。

另外，为了提高活塞1的工作性能，可在活塞本体101的侧面涂覆一层耐磨自润滑涂层，耐磨自润滑涂层包括类石墨涂层(GLC)、聚醚醚铜涂层(PEEK)、聚酰亚胺树脂涂层(PI)、类金刚石涂层(DLC)、特氟龙涂层(Teflon)、二硫化钼涂层(MoS₂)、二硫化钨涂层(WS₂)、石墨涂层(C)、氮化铬涂层(CRN)、氮化钛铝硅涂层(TiAlSiN)、氮化钛铝涂层(AlTiN)、氮化钛涂层(TiN)、氧化铝陶瓷涂层(Al₂O₃)及磷化涂层(P)当中的任意一种或至少两种的组合。

如图1所示，本实施例所示的第一气阀105与第二气阀106均为单向阀，第一气阀105用于控制气流定向地从第一气道103通入至气腔102内，第二气阀106用于控制气流定向地从第二气道104通入至气腔102内。

具体地，本实施例所示的第一气阀105与第二气阀106均可具体设置于气腔102内，第一气阀105位于第一气道103的第一端，第二气阀106位于第二气道104的第一端。如此，当活塞1在气缸5内朝向压缩腔7的一侧运动，随着压缩腔7内气压的升高，在压缩腔7内的气压高于气腔102内部的气压时，在压差的作用下，高压气体不断地通过第一气阀105流入至气腔102内，直至气腔102与压缩腔7内的气压保持均衡，这使得气腔102内的气体可维持较高的压力，在气腔102内的气体通过通气孔108流向气动轴套107的内侧面时，可使得气动轴套107的外侧面与气缸5的相对壁面之间形成稳定的气动隔膜，以为活塞1在气缸5内的往复移动提供较好的支撑作用，并较好地阻止直线压缩机的压缩腔7内的高压气体沿着活塞1与气缸5之间的气隙进入至背压腔8中。

由于气动隔膜在对活塞1的往复移动提供支撑作用的过程中，会有一部分气体会沿着活塞1与气缸5之间的气隙进入至背压腔8中，随着气动轴套107的长期工作，背压腔8因其内部气体的逐渐累积而导致气压增大，在背压腔8内的气压大于气腔102内部的气压时，在压差的作用下，第二气阀106自动开启，使得背压腔8内的气体通过第二气道104进入至气腔102内，可有效地均衡压缩腔7与背压腔8内部的气压，提高直线压缩机的压缩比。

如图1与图2所示，为了便于实现活塞1与直线压缩机上的片弹簧4及动子3的连接，本实施例所示的活塞本体101的另一端构造有连接座1013。

与此同时，为了便于实现对气动轴套107的安装，本实施例所示的活塞本体101可具体设置为第一节段1011与第二节段1012；第一节段1011与第二节段1012同轴连接；气动轴套107同轴套装于第一节段1011与第二节段1012当中至少一者的侧壁上。

其中，本实施例具体在第一节段1011的侧壁上开设有第一环形缺口，在第二节段1012的侧壁上开设有第二环形缺口，在第一节段1011与第二节段1012对应相对接的情况下，第一环形缺口与第二环形缺口拼合为环形凹槽，气动轴套107嵌装于环形凹槽中。

与此同时，本实施例所示的气腔102及第二气道104构造于第一节段1011，第一气道103构造于第二节段1012，连接座1013构造于第一节段1011远离第二节段1012的一端。

下面基于上述实施例所示的活塞1，对直线压缩机的结构进行如下具体描述。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种直线压缩机，包括外壳6与机芯100，机芯100内置于外壳6的腔体中，机芯100包括定子2、动子3、片弹簧4及气缸5，定子2、动子3及气缸5同轴设置，定子2与动子3构成直线电机；还包括如上所述的活塞1；活塞1可滑动地安装于气缸5内，活塞1的一端与外壳6的第一侧的壁面之间形成压缩腔7，活塞1的另一端与外壳6的第二侧的壁面之间形成背压腔8，外壳6上设有排气通道9，排气通道9与压缩腔7连通；活塞1的另一端及动子3的一端均与片弹簧4的中部连接，片弹簧4的端部与定子2的一端连接。其中，外壳6的第一侧的壁面与第二侧的壁面相对设置于气缸5的两侧。

具体地，在活塞1朝向背压腔8的一侧移动时，直线压缩机通过排气通道9从外界吸气，外界气体沿着排气通道9进入至压缩腔7，在此过程中，第一气阀105关闭，气动轴套107基于气腔102的供气作用，在气动轴套107的外侧面与气缸5的相对壁面之间形成稳定的气动隔膜，以为活塞1在气缸5内的往复移动提供较好的支撑作用，并较好地阻止气体沿着活塞1与气缸5之间的气隙在压缩腔7与背压腔8之间流动。

相应地，在活塞1朝向压缩腔7的一侧移动时，压缩腔7内部的气体因短时间内被压缩而使得气压迅速升高，在压缩腔7内的气压高于气腔102内部的气压时，第一气阀105开启，气动轴套107基于气腔102的供气作用，在气动轴套107的外侧面与气缸5的相对壁面之间形成较为稳定的气动隔膜，以为活塞1在气缸5内的往复移动提供较好的支撑作用，并较好地阻止气体沿着活塞1与气缸5之间的气隙在压缩腔7与背压腔8之间流动。其中，在活塞1对气体压缩的过程中，压缩腔7内的高压气体再次从排气通道9内逐渐排出，以实现直线压缩机的排气。

由于气动隔膜在对活塞1在气缸5内的往复移动提供支撑作用的同时，会有一部分气体会沿着活塞1与气缸5之间的气隙进入至背压腔8中，随着气动轴套107的长期工作，背压腔8因其内部气体的逐渐累积而导致气压增大，在背压腔8内的气压大于气腔102内部的气压时，在压差的作用下，第二气阀106自动开启，使得背压腔8内的气体通过第二气道104进入至气腔102内，可有效地均衡压缩腔7与背压腔8内部的气压，并大幅度提高直线压缩机的压缩比。

如图2所示，本实施例所示的外壳6内设置有两个机芯100，两个机芯100沿着活塞1的轴向排布，并呈对置式设置，两个机芯100上的压缩腔7均连通于排气通道9。在此，本实施例通过设置两个对置式的机芯100，在直线压缩机工作时，可实现两个机芯100的振动相互抵消，有效地实现对直线压缩机的外壳6的减振作用。

在此应指出的是，本实施例所示的片弹簧4可设置多个，多个片弹簧4以叠层布置的方式依次连接，以构成谐振弹簧组件。其中，相邻两层片弹簧4之间设有弹簧平垫片。

本实施例所示的谐振弹簧组件与活塞1之间的连接方式可设置为多种形式。例如：谐振弹簧组件的中部与活塞1的另一端连接，谐振弹簧组件的各个端部与定子2的一端连接；或者，谐振弹簧组件的至少一个端部与活塞1的另一端连接，谐振弹簧组件的其它端部与定子2的一端连接，在此不做具体限定。

与此同时，本实施例所示的片弹簧4包括分布在同一平面内或同一平面附近的弹性构件，且片弹簧4的端部为自由端，并可设置多个。在此，弹性构件可以为多个直线段和/或曲线段首尾依次连接而成的第一组合形状，第一组合形状的两端分别设置自由端；即弹性构件具有两个自由端，两个自由端之间可由任意个直线段以及任意个曲线段以任意的弯折形式进行连接形成。

或者，弹性构件可以为将多个直线段和/或曲线段的一端连接为一体而成的第二组合形状，第二组合形状中相应的直线段或曲线段的另一端分别设置为自由端；即弹性构件具有三个以上自由端，每个自由端与中心部位之间是由任意的直线段或任意的曲线段以任意弯折的形式进行连接。

本实施例中所示的谐振弹簧组件可采用上述实施例所示的具有第一组合形状或第二组合形状的多个片弹簧4以叠层布置的方式依次连接。当然，谐振弹簧组件也可将第一组合形状与第二组合形状的片弹簧4进行组合。在此，本实施例基于对谐振弹簧组件的改进设置，只需在直线压缩机的一侧设置谐振弹簧组件，即可在直线电机的驱动下带动活塞1在气缸5内做往复运动，并可大幅度减小直线压缩机的轴向尺寸。

在此还应指出的是，第一组合形状可采用弹簧线材在同一个平面内经多次弯折加工而成，显然，第一组合形状的每个弯折段的形状包括直线段、曲线段及其组合，弹簧线材截面可为圆形、椭圆形、方形或三角形，在此不作具体限制。由此，片弹簧4经过弯折加工得到的组合形状可为“S”型、“C”型、“Z”型、“L”型、“ㄥ”型、“V”型、“U”型、“∠”型、“┓”型、“く”型、“へ”型、“J”型等。

如图8所示，该片弹簧4具体形式为第一组合形状，并采用截面为圆形的弹簧线材经至少6次弯折加工而成；其形状包含5段直线、4段连接过渡弧线(曲线段)及位于首、尾两端的用于定位安装的弧形自由端；由此，可将该片弹簧4的首、尾两端相应的自由端连接定子2的边缘部位，并将该片弹簧4的中心位置连接活塞1的相应端，用以支撑活塞1在气缸5内实现往复运动。本实施例所示的片弹簧4的具体方式如图5所示。

如图9所示，该片弹簧4具体形式为第一组合形状，并采用截面为圆形的弹簧线材经至少12次弯折加工而成；其形状包含10段圆弧段(曲线段)、1段中心连接段(直线段)及位于首、尾两端的用于定位安装的弧形自由端。当然，本实施例所示的第一组合形状还包括其它结构形式，在此就不一一列举了。

与此同时，片弹簧4还可为将多个直线段或曲线段的一端连接为一体而成的第二组合形状，第二组合形状中相应的直线段或曲线段的另一端分别设置自由端。由此，此种形式的片弹簧4呈辐射状布置，显然包含多个自由端。

如图10所示，该片弹簧4具体形式为第二组合形状，该片弹簧4当中的三个曲线段呈中心对称的布置结构，其中，每个曲线段的截面呈矩形，并且，三个曲线段的一端通过环形结构相连接，而三个曲线段的另一端设置为相应的自由端，该自由端为扇环形结构，在扇环形结构上开设有多个固定孔。由此，可将片弹簧4上处于中心位置的环形结构与活塞1的相应端部连接，而将片弹簧4的每个辐射端对应的扇环形结构与对应的定子2相连接，用以支撑活塞1在气缸5内实现往复运动。

进一步地，如图2所示，本实施例所示的气缸5背离片弹簧4的一端与外壳6之间装有防撞装置11，防撞装置11上构造有通气通道12，压缩腔7与排气通道9之间通过通气通道12连通。

在此应指出的是，防撞装置11具体可以为与气缸5同轴设置的圆柱形的构件，该构件进一步优选为聚四氟乙烯工程塑料件，通气通道12沿着聚四氟乙烯工程塑料件的中轴线分布。当活塞1在气缸5内移动的行程过大时，防撞装置11可有效地对活塞1进行缓冲，防止活塞1对外壳6直接造成撞击。

进一步地，本实施例所示的定子2包括内定子21与外定子22，内定子21与外定子22同轴布置，内定子21与外定子22当中的一者为铁芯，内定子21与外定子22当中的另一者包括铁芯与励磁绕组；动子3包括动子骨架31与环形永磁体32；环形永磁体32安装于动子骨架31上；动子骨架31的一端分别与片弹簧4的中部及活塞本体101上的连接座1013连接；内定子21同轴设置于环形永磁体32的内侧，外定子22同轴设置于环形永磁体32的外侧；内定子21与外定子22之间形成圆筒状气隙，环形永磁体32同轴内置于圆筒状气隙内，或者内定子21与外定子22当中为铁芯的一者与环形永磁体32连接。

如图2所示，在内定子21与外定子22之间形成圆筒状气隙的情况下，圆筒状气隙沿着活塞1的移动方向呈直通状。励磁绕组222在外定子22的铁芯221上呈周向排布，内定子21只设置为铁芯结构，在内定子21上不再设置励磁绕组。同时，动子3包括一组环形永磁体32，环形永磁体32的磁极沿直线压缩机的径向排布。

在此应指出的是，本实施例所示的励磁绕组222也可在内定子21的铁芯上呈周向排布，外定子22只设置为铁芯结构，在外定子22上不再设置励磁绕组。

与此同时，本实施例所示的环形永磁体32的磁极沿直线压缩机的径向排布，可理解为，环形永磁体32内侧的磁极为N极，外侧的磁极为S极，或环形永磁体32内侧的磁极为S极，外侧的磁极为N极，对此不作具体限定，其中，该环形永磁体32可为一体式结构，也可为多个沿周向排布的瓦片状磁体通过定型材料连接而成。

另外，还应指出的是，本实施例所示的直线电机还包括第一固定件13与第二固定件14。在内定子21与外定子22之间形成圆筒状气隙的情况下，可将外定子22固定安装于第一固定件13与第二固定件14之间，在第二固定件14上设有朝向第一固定件13的一侧呈轴向延伸的延伸部，内定子21固定安装于延伸部上。其中，第一固定件13与第二固定件14均呈中空的圆筒状，气缸5同轴安装于第二固定件14的内侧，片弹簧4的端部与第一固定件13远离第二固定件14的一侧面连接，以实现与定子2的一端连接。

实施例2

如图3所示，本实施例基于实施例1的改进，还提供了一种直线压缩机。实施例2与实施例1的区别之处在于，在外壳6内只设置有一个机芯100。

为了确保直线压缩机在工作过程中的稳定性，本实施例在背压腔8内装有减振结构10，减振结构10的一端与片弹簧4的中部连接，另一端与外壳6连接。其中，减振结构10可以为本领域所公知的弹簧、弹片及弹性杆等，在此不做具体限定。在此，基于减振结构10的缓冲与减振作用，可有效抵消活塞1在气缸5内做往复运动时对机芯100所产生的振动，实现对直线压缩机的外壳6的减振作用。

具体地，本实施例所示的减振结构10包括减振弹簧110与减振块111；减振弹簧110与活塞1同轴设置；减振块111安装于减振弹簧110的中部，减振弹簧110的一端与片弹簧4的中部连接，另一端与外壳6连接。

由此，本实施例所示的动子3协同活塞1在进行往复运动时，会由于片弹簧4的谐振及运动过程中的摩擦造成该直线压缩机的机身(除动子3外的其他部件)产生一个微小的振动，此时通过设置减振块111和减振弹簧110，可以通过减振块111的振动，产生一个与直线压缩机的机身反向的力，从而抵消直线压缩机的机身上的振动，进而达到对直线压缩机的机身减振效果。

实施例3

如图4至图6所示，本实施例基于实施例1的改进，还提供了一种直线压缩机。实施例3与实施例1的区别之处在于，在内定子21与外定子22之间形成圆筒状气隙的情况下，圆筒状气隙沿着活塞1的移动方向呈直通状。外定子22的相应铁芯221的内侧面设有多个沿圆周排布的凸起，每个凸起上均绕装有励磁绕组222，动子3包括两组同轴连接的环形永磁体32，两组环形永磁体32的磁极均沿直线压缩机的径向排布且排布的方向相反。

具体地，本实施例所示的凸起具体可设置八个，相应地，在外定子22上绕装有八个沿周向排布的励磁线圈，并且，内定子21和外定子22的铁芯221均由相应形状的多个硅钢片叠装而成。与此同时，本实施例可具体设置动子3上的其中一组环形永磁体32内侧的磁极为N极，外侧的磁极为S极，相应地，设置另一组环形永磁体32内侧的磁极为S极，外侧的磁极为N极。如此，在励磁绕组222所产生的磁场呈周期性交变变化时，可基于励磁绕组222与两组环形永磁体32之间磁场的相互作用，驱动动子3相对于定子2沿着直线压缩机的轴向做往复运动。其中，每组环形永磁体32可为一体式结构，也可为多个沿周向排布的瓦片状磁体通过定型材料连接而成，在此不作具体限定。

在此应指出的是，本实施例也可在内定子21的外侧面设置多个沿圆周排布的凸起，每个凸起上均绕装有励磁绕组222，并设置动子3包括两组同轴连接的环形永磁体32，两组环形永磁体32的磁极均沿直线压缩机的径向排布且排布的方向相反。

实施例4

如图7所示，本实施例基于实施例3的改进，还提供了一种直线压缩机。实施例4与实施例3的区别之处在于，为了进一步确保直线压缩机在工作过程中的稳定性，本实施例在两个对置式的机芯100对应的背压腔8内均设置有减振结构10，减振结构10的一端与片弹簧4的中部连接，另一端与外壳6连接。

其中，本实施例所示的减振结构10包括减振弹簧110与减振块111；减振弹簧110与活塞1同轴设置；减振块111安装于减振弹簧110的中部，减振弹簧110的一端与片弹簧4的中部连接，另一端与外壳6连接。

与此同时，本实施例还对直线电机的结构进一步作出了改进，具体如下所示：

在内定子21与外定子22之间形成圆筒状气隙的情况下，本实施例还具体设置内定子21与外定子22远离片弹簧4的一端的铁芯221连接，以使得圆筒状气隙远离片弹簧4的一端封闭；励磁绕组222在内定子21或外定子22上呈周向排布，动子3包括两组同轴连接的环形永磁体32，两组环形永磁体32的磁极均沿直线压缩机的径向排布且排布的方向相反。

在此，本实施例可具体设置动子3上的其中一组环形永磁体32内侧的磁极为N极，外侧的磁极为S极，相应地，设置另一组环形永磁体32内侧的磁极为S极，外侧的磁极为N极。如此，在励磁绕组222所产生的磁场呈周期性交变变化时，可基于励磁绕组222与两组环形永磁体32之间磁场的相互作用，可驱动动子3相对于定子2沿着直线压缩机的轴向做往复运动。

其中，本实施例通过对内定子21与外定子22的铁芯221结构的优化配置，可使得直线电机的磁路只有一处气隙开口，可有效降低直线电机上定子磁路的气隙磁阻，提高直线电机的效率及对动子3的推力，进而可有效提供直线压缩机的效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，包括：

活塞本体，所述活塞本体内构造有气腔；

第一气道与第二气道，所述第一气道的第一端与所述第二气道的第一端均与所述气腔连通，所述第一气道的第二端形成于所述活塞本体的一端，所述第二气道的第二端形成于所述活塞本体的另一端；

第一气阀与第二气阀，所述第一气阀安装于所述第一气道，所述第二气阀安装于所述第二气道；

气动轴套，套装于所述活塞本体的侧壁上，所述气腔与所述气动轴套的内侧面连通，所述气动轴套的侧壁上构造有多个节流气孔。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述气腔的腔壁面上构造有通气孔，所述通气孔与所述气动轴套的内侧面连通，所述气动轴套的外侧面齐平于或高于所述活塞本体的侧面。

3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述第一气阀与所述第二气阀均为单向阀，所述第一气阀用于控制气流定向地从所述第一气道通入至所述气腔内，所述第二气阀用于控制气流定向地从所述第二气道通入至所述气腔内。

4.根据权利要求1至3任一所述的活塞，其特征在于，所述活塞本体的另一端构造有连接座；

和/或，所述活塞本体包括第一节段与第二节段；所述第一节段与所述第二节段同轴连接；所述气动轴套同轴套装于所述第一节段与所述第二节段当中至少一者的侧壁上。

5.一种直线压缩机，包括外壳与机芯，所述机芯内置于所述外壳的腔体中，所述机芯包括定子、动子、片弹簧及气缸，所述定子、所述动子及所述气缸同轴设置，所述定子与所述动子构成直线电机，其特征在于，还包括如权利要求1至4任一所述的活塞；

所述活塞可滑动地安装于所述气缸内，所述活塞的一端与所述外壳的第一侧的壁面之间形成压缩腔，所述活塞的另一端与所述外壳的第二侧的壁面之间形成背压腔，所述外壳上设有排气通道，所述排气通道与所述压缩腔连通；

所述活塞的另一端及所述动子的一端均与所述片弹簧的中部连接，所述片弹簧的端部与所述定子的一端连接。

6.根据权利要求5所述的直线压缩机，其特征在于，所述背压腔内装有减振结构，所述减振结构的一端与所述片弹簧的中部连接，另一端与所述外壳连接。

7.根据权利要求6所述的直线压缩机，其特征在于，所述减振结构包括减振弹簧与减振块；所述减振弹簧与所述活塞同轴设置；所述减振块安装于所述减振弹簧的中部，所述减振弹簧的一端与所述片弹簧的中部连接，另一端与所述外壳连接。

8.根据权利要求5至7任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述外壳内设置有一个所述机芯；或者，所述外壳内设置有两个所述机芯，两个所述机芯沿着所述活塞的轴向排布，并呈对置式设置，两个所述机芯上的压缩腔均连通于所述排气通道；

所述气缸背离所述片弹簧的一端与所述外壳之间装有防撞装置，所述防撞装置上构造有通气通道，所述压缩腔与所述排气通道之间通过所述通气通道连通。

9.根据权利要求5至7任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述定子包括内定子与外定子，所述内定子与所述外定子同轴布置，所述内定子与所述外定子当中的一者为铁芯，所述内定子与所述外定子当中的另一者包括铁芯与励磁绕组；

所述动子包括动子骨架与环形永磁体；所述环形永磁体安装于所述动子骨架上；所述动子骨架的一端分别与所述片弹簧的中部及所述活塞本体上的连接座连接；

所述内定子同轴设置于所述环形永磁体的内侧，所述外定子同轴设置于所述环形永磁体的外侧；所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙，所述环形永磁体同轴内置于所述圆筒状气隙内，或者所述内定子与所述外定子当中为铁芯的一者与所述环形永磁体连接。

10.根据权利要求9所述的直线压缩机，其特征在于，

在所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙的情况下，所述圆筒状气隙沿着所述活塞的移动方向呈直通状；所述励磁绕组在所述内定子或所述外定子上呈周向排布，所述动子包括一组环形永磁体，所述环形永磁体的磁极沿所述直线压缩机的径向排布；或者，所述内定子的外侧面或所述外定子的内侧面设有多个沿圆周排布的凸起，每个所述凸起上均绕装有所述励磁绕组，所述动子包括两组同轴连接的环形永磁体，两组所述环形永磁体的磁极均沿所述直线压缩机的径向排布且排布的方向相反；

或者，在所述内定子与所述外定子之间形成圆筒状气隙的情况下，所述内定子与所述外定子远离所述片弹簧的一端的铁芯连接，以使得所述圆筒状气隙远离所述片弹簧的一端封闭；所述励磁绕组在所述内定子或所述外定子上呈周向排布，所述动子包括两组同轴连接的环形永磁体，两组所述环形永磁体的磁极均沿所述直线压缩机的径向排布且排布的方向相反。

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