CN115614248A - 分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组 - Google Patents

Abstract

一种低温制冷装置的压缩机组，包括压缩室，该压缩室可经由传输管线连接至膨胀机组。活塞被配置成交替地压缩和解压压缩室中的气态工作介质。电磁致动器包括具有驱动线圈的定子组件，该驱动线圈围绕纵向轴线缠绕，并且除了径向向外表面中的同轴圆柱形间隙之外，该驱动线圈被封装在环形护铁内。连接至活塞的可移动组件包括两个可移动永磁体，这两个可移动永磁体被位于定子组件的径向外部的铁磁间隔件分开。可移动磁体与纵向轴线平行地且彼此相反地被磁化，使得驱动线圈中的交流电促使可移动组件平行于纵向轴线，以周期性地驱动所述活塞进出压缩室。

Description

分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组

技术领域

本发明涉及低温制冷装置。更具体地，本发明涉及分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组。

背景技术

热力学第二定律指出，仅从较热的物体向较冷的物体自发发生热传递。然而，通过施加外功，热流的方向可以反转，以将物体冷却到比其周围环境更冷的温度(或将物体加热到比周围环境更热的温度)。这一原理被冷却装置(诸如热泵或冰箱)用于从被冷却的位置或物体吸收热量，并将热量排放到较热的环境中。设计成将物体冷却到低温的装置有时被称为“低温冷却器”。

在某些应用中，低温冷却装置可用于冷却红外检测器，例如，以达到所需的信噪比。用于这种应用的冷却装置通常必须足够小，以便装配在红外成像仪或其他装有检测器的光电装置的内部。类似地，冷却装置的功耗必须足够小，以便与电光装置的电源兼容。通常，这种低温冷却器基于斯特林循环，其中，气态工作介质(例如，氦、氮、氩或其他合适的通常为惰性的气体)被压缩机组的压缩活塞循环压缩，并在膨胀机组的冷指内膨胀，同时执行机械功以使在冷指内往复运动的膨胀活塞(置换器)移位。包括膨胀室的冷指的冷端被放置成与检测器或其它待冷却的物体热接触。在热力循环的膨胀阶段，从被冷却的物体中移除热量。通常，包含多孔再生热交换器的气动膨胀活塞(置换器)在冷指内来回移动，以将热量从膨胀室传递到膨胀机组的基部处的暖室，通常在膨胀机组的与膨胀室相对的一端。传递的热量从暖室排放到环境。

为了使膨胀机组的尺寸最小化以及减少可能的破坏性振动，影响热传递并驱动置换器的气态工作介质通过独立压缩单元的压缩室中的活塞进行循环压缩和膨胀。压缩室经由柔性传输线路(例如，柔性管)与膨胀机组的暖室直接气动连通，气态工作介质可以通过该传输线路来回流动。膨胀机组的膨胀室通过弹簧支撑的置换器与暖室分开。通常，以大约等于弹簧支撑的置换器的共振频率的频率驱动压缩单元内的活塞。

发明内容

因此，根据本发明的一个实施例，提供了一种分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组，压缩机组包括：压缩室，该压缩室能经由传输管线连接至制冷装置的膨胀机组；活塞，该活塞被配置成沿着纵向轴线来回移动，以交替地压缩和解压压缩室中的气态工作介质；以及线性电磁致动器，该线性电磁致动器被配置成驱动活塞，致动器包括：定子组件，该定子组件包括驱动线圈，驱动线圈围绕纵向轴线缠绕，并且除了环形护铁的径向向外表面中的同轴圆柱形间隙之外，驱动线圈被封装在环形护铁内；以及可移动组件，该可移动组件连接至活塞，可移动组件包括两个可移动永磁体，这两个可移动永磁体被位于定子组件的径向外部的铁磁间隔件分开，两个可移动磁体与纵向轴线平行地且彼此相反地被磁极化，使得流过驱动线圈的交流电促使可移动组件平行于纵向轴线来回移动，从而周期性地驱动活塞进出压缩室。

此外，根据本发明的一个实施例，两个可移动永磁体包括与定子组件同轴的环形磁体。

此外，根据本发明的一个实施例，压缩机还包括两个固定磁环，这两个固定磁环与两个可移动永磁体同轴并且位于两个可移动永磁体的轴向外部，两个固定磁环在平行于纵向轴线的相反方向上磁化，使得每个固定磁环与两个可移动永磁体中较近的一个可移动永磁体相反地磁化。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的前表面形成压缩室的近侧壁。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的柱状基部衬有铁磁材料。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞被配置成在定子组件的孔内轴向移动。

此外，根据本发明的一个实施例，孔衬有铁磁材料。

此外，根据本发明的一个实施例，可移动组件安装在将可移动组件连接至活塞的杯状结构的圆柱形壁上。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的前表面位于从杯状结构的底部延伸的柱状基部的远端处。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种低温制冷装置，包括：膨胀机组，该膨胀机组包括：从基部向远侧延伸的带盖冷指管；在带盖冷指管的远端处的冷端，该冷端被配置成与待冷却的物体热接触；移动组件，该移动组件包括再生式热交换器，该再生式热交换器被配置成交替地朝向冷端和朝向基部移动；压缩机组，该压缩机组包括：压缩室；活塞，该活塞被配置成沿着纵向轴线来回移动，以交替地压缩和解压压缩室中的气态工作介质；以及线性电磁致动器，该线性电磁致动器被配置成驱动活塞，该致动器包括：定子组件，该定子组件包括驱动线圈，该驱动线圈围绕纵向轴线缠绕，并且除了环形护铁的径向向外表面中的同轴圆柱形间隙之外，该驱动线圈被封装在环形护铁内；以及可移动组件，该可移动组件连接至活塞，该可移动组件包括两个可移动永磁体，这两个可移动永磁体被位于定子组件的径向外部的铁磁间隔件分开，两个可移动磁体与纵向轴线平行地且彼此相反地被磁极化，使得流过驱动线圈的交流电促使可移动组件平行于纵向轴线来回移动，从而周期性地驱动活塞进出压缩室；以及传输管线，该传输管线使得气态工作介质能够在压缩室与膨胀机组之间流动。

此外，根据本发明的一个实施例，两个可移动永磁体包括与定子组件同轴的环形磁体。

此外，根据本发明的一个实施例，该装置包括两个固定磁环，这两个固定磁环与两个可移动永磁体同轴并且位于两个可移动永磁体的轴向外部，两个固定磁环在平行于纵向轴线的相反方向上磁化，使得每个固定磁环与两个可移动永磁体中较近的一个可移动永磁体相反地磁化。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的前表面形成压缩室的近侧壁。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的柱状基部衬有铁磁材料。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞被配置成在定子组件的孔内轴向移动。

此外，根据本发明的一个实施例，孔衬有铁磁材料。

此外，根据本发明的一个实施例，可移动组件安装在将可移动组件连接至活塞的杯状结构的圆柱形壁上。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞的前表面位于从杯状结构的底部延伸的柱状基部的远端处。

附图说明

为了更好地理解本发明及其实际应用，下文提供并参考了以下附图。应当注意，附图仅作为示例给出且决不限制本发明的范围。相似的部件用相似的附图标记表示。

图1示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有压缩机组的分离式斯特林低温制冷装置，该压缩机组具有带有内部定子的致动器；

图2是图1所示的制冷装置的压缩机组的横截面示意图；

图3是图2所示的压缩机组的电磁致动器的横截面示意图。

具体实施方式

在以下详细说明中，阐述了许多具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域普通技术人员将理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程、组件、模块、单元和/或电路，以免模糊本发明。

尽管本发明的实施例在这方面不受限制，但本文使用的术语“多”和“多个”可以包括例如“多个”或“两个或更多个”。术语“多”和“多个”可在整个说明书中用来描述两个或更多个组件、装置、元件、单元、参数等。除非明确说明，否则本文描述的方法实施例不限于特定的顺序或序列。此外，可以同时、在同一时间点或并发地发生或执行一些所描述的方法实施例或其元素。除非另有说明，否则本文使用的连词“或”应理解为包含性的(任何或所有陈述的选项)。

根据本发明的一个实施例，分离式斯特林低温制冷装置(或低温冷却器)包括通过可配置的柔性传输管线连接的压缩机组和膨胀机组。气态工作介质(例如，氦、氮、氩或其他合适的、通常为惰性的气体)由压缩机组的压缩室内的活塞交替压缩和解压。气态工作介质也占据膨胀机的区域。膨胀机组内的由气态工作介质填充的区域经由传输管线连接至压缩机组的压缩室内的气态工作介质。传输管线使得气态工作介质能够在膨胀机组与压缩机组之间不受阻碍地流动。此外，传输管线可以将压缩机组的压缩室内的气压变化气动传输到膨胀机组。传输管线通常包括可配置的柔性密封管，从而能够将压缩机组放置在压缩机组或由压缩机组的操作产生的振动不会干扰低温制冷装置或由低温制冷装置冷却的装置(例如，红外检测器)的操作的位置。

膨胀机组包括从基部向远侧延伸的带盖冷指管，该基部气动连接至传输管线。冷指管的壁和基部的壁形成气体工作介质不可渗透的壳体。因此，气态工作介质被膨胀机组的壳体、传输管线和压缩机组的壁完全封闭并与环境大气隔离。冷指管的远端(远离基部)被配置成与待冷却的物体热接触。冷指管的壁例如通过选择壁的材料和厚度来设计，以使从热的冷指基部到冷的冷指尖端的寄生热传导最小化。

移动组件封装在冷指管内。移动组件包括填充有多孔基质的置换器管，从而形成再生式热交换器。移动组件被配置成交替地在远侧朝向冷指管的远冷端移动以及在近侧朝向膨胀机组的基部移动。这种运动(实现了从被冷却的物体移除热量并将其排放到环境大气中)由活塞在压缩单元内的循环往复运动引起的气态工作介质的压力和体积的变化来驱动。由压缩活塞在压缩机组的压缩室内的往复运动产生的力(例如，由于各种表面上的压力变化、气态工作介质和再生式热交换器的多孔基质之间的拖曳力或其他原因)驱动移动组件的运动。压缩活塞由压缩机驱动器(例如，线性电磁压缩机驱动器)直接驱动。

压缩机组包括压缩机驱动器，该压缩机驱动器带有往复驱动压缩机活塞的电磁驱动机构。例如，活塞的远端(在本文称为活塞前表面)可以形成压缩单元的压缩室的可移动壁，例如，近侧壁。在其他示例中，活塞的远端可以形成压缩室的壁的可移动区段。压缩室还例如在远侧壁或其它位置向将压缩机组气动连接至膨胀机组的传输管线敞开。活塞的运动可以引起压缩室中的气态工作介质的体积和压力的变化，这种变化可以经由传输管线传输到膨胀机组。活塞和压缩室位于线性电磁驱动机构的内部空间或孔中。

线性电磁驱动机构包括定子组件和可平行于纵向轴线来回移动的同轴可移动组件。定子组件包括驱动线圈、护铁和静态永磁体装置。可移动组件包括由铁磁间隔件隔开的可移动永磁体装置。可移动组件位于定子组件的径向外部。可移动组件的轴向运动可以由磁场驱动，该磁场由流过定子组件的驱动线圈的交流电产生。可移动组件直接连接至活塞。因此，通过驱动线圈的电流可以在定子组件的中心同轴孔内沿着纵向轴线来回驱动活塞。驱动线圈缠绕在中心孔和纵向轴线周围。

内置磁性弹簧的效果由作用在两个轴向外部(例如，位于可移动组件的在纵向轴线方向上的相对侧)静态永磁体(或多个磁体装置)和与外部静态装置同轴的可移动永磁体装置之间的排斥力形成。可移动装置被配置成在两个外部磁体装置之间轴向来回移动。外部静态装置和可移动装置都围绕纵向轴线方位角对称地布置。例如，每个磁体装置可以包括轴向磁环或分开的轴向磁化永磁体的方位角分布(例如，方位对称)装置。

在一个示例中，外部静态装置的两个外部磁体彼此相反并且平行于纵向轴线被磁极化。可移动装置包括由铁磁间隔件分开的两个同轴永磁体。可移动装置的每个永磁体在与最靠近该可移动永磁体的外部磁体装置相反的方向上被磁极化。因此，可移动装置的每个磁体被最近的外部磁体装置的磁体排斥。可以使用可移动的外部装置中的其他磁体装置。

当没有电流流过电磁驱动机构的定子的驱动线圈时，磁性弹簧可将可移动装置保持在稳定的平衡中间位置，在该平衡中间位置中，可移动装置的磁体与外部装置的磁体之间施加的排斥力和吸引力(以及可移动装置与铁磁环形护铁之间的吸引力)相等且相反。

除了形成朝外的轴向圆柱形气隙的径向朝外的带之外，定子的驱动线圈被封装在环形护铁中。环形护铁可以具有矩形、圆形或其他形状的横截面。护铁因此可以将与环形护铁的孔对应的驱动线圈的中心孔屏蔽以免受由流过驱动线圈的电流产生的磁场的影响。因此，包括铁磁材料的移动部件(例如，由坚硬耐磨的工具钢或其他铁磁材料制成的活塞衬套和气缸衬套)可以在中心孔内操作，而受到由驱动线圈产生的电磁场的干扰最小或没有干扰。

驱动线圈和护铁可进一步完全封装在非磁性外壳(例如，聚氨酯或其他材料)内，该非磁性外壳将驱动线圈(及相关电导线)与气态工作介质隔离。因此，外壳可以防止从驱动线圈和其他电气部件中以气体方式排出的材料污染气态工作介质。

由流过驱动线圈的电流产生的磁场(例如，如磁场通量的线所示)被限制在环形护铁上。因此，环形护铁中的面向外的轴向气隙的边缘充当护铁的磁极，其中，从环形护铁出现磁场。磁极的极性以及磁场的强度由流过驱动线圈的电流的方向和大小决定。

当驱动线圈中的交流电的幅度不为零时，产生的电磁场可以使可移动装置的磁体循环地轴向移位，从而围绕其稳定平衡位置来回移动。因为可移动装置机械地耦接到活塞，所以流过驱动线圈的交流电可以使活塞循环地来回移动。因此，活塞可以循环地改变压缩室的体积，从而改变气态工作介质的压力。

压缩单元的活塞组件可包括机械结构，磁性弹簧组件的磁体的可移动装置和活塞都附接到该机械结构。

例如，活塞组件可包括圆柱形杯状结构形式的机械结构。在该示例中，可移动装置可以安装到、结合到或以其他方式附接到杯状结构的圆柱形壁。活塞可以由圆柱形活塞基部的远端形成，该圆柱形活塞基部衬有沿着杯状结构的中心轴向延伸的活塞衬套。例如，柱的近端可以附接至杯状结构的底部。

活塞基部可位于定子组件的中心孔内。该孔可以衬有由硬质耐磨材料(例如，工具钢)制成的铁磁气缸衬套。类似地，活塞基部的壁可以衬有类似的铁磁活塞衬套。活塞衬套的外径和气缸衬套的内径之间的间隙的宽度可以制造得足够小，以便形成小间隙动态密封，从而阻止气态工作介质从活塞柱的远端处的压缩室泄漏到活塞柱的近端处的压缩单元的区域(压缩机后部空间)。

根据本发明的实施例，包括线性电磁致动器的线性压缩机组可能优于其他类型的压缩机组，在线性电磁致动器中，定子产生磁场，该磁场在定子径向外部的活塞组件的可移动磁体部件上操作。

例如，现有技术的磁致动器通常需要机械弹簧使可移动环轴向居中，在该磁致动器中，定子在内孔中产生磁场，该磁场作用于内孔中的径向磁化可移动环。这种机械弹簧会经受机械疲劳。此外，这种轴向磁化环通常由多个线性磁化段构成，这会增加其制造的复杂性和成本。

在另一现有技术示例中，由定子在内孔中产生的磁场作用于位于内孔中的活塞组件的轴向磁化和可移动部件。通常，泄漏到内孔中的磁场会妨碍或不利于使用铁磁材料(例如，工具钢)来形成活塞衬套和气缸衬套。例如，在电磁场内的活塞衬套和气缸衬套之间产生的磁引力和随后的结合会增加横向力、摩擦和磨损，从而降低致动器效率。为了减少电磁场的影响而增加可移动部件与定子之间的径向间隙的尺寸会增加压缩单元的尺寸，从而影响其在受限空间中的使用。可用于替代铁磁材料的非磁性材料(例如，硬质陶瓷，例如，碳化硅、碳化钛和类似材料)通常具有低耐磨性和高脆性，并且会增加致动器的成本。

图1示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有压缩机组的分离式斯特林低温制冷装置，该压缩机组具有带有内部定子的线性致动器。

分离式斯特林低温制冷装置10包括压缩机组12和膨胀机组14。气态工作介质(通常是惰性气体，例如，氦或氮)可以通过电磁驱动的活塞组件28在压缩机组12的压缩室18(图2)内循环地压缩和解压。压缩机组12中的气态工作介质经由柔性传输管线16与膨胀机组14的膨胀机基部14b直接气动连通。膨胀机组14的冷指14a(例如，冷指14a的远侧带盖端)可以与待冷却的物体热接触。

图2是图1所示的制冷装置的压缩机组的横截面示意图。图3是图2所示的线性压缩机组的电磁致动器的示意性截面图。

在所示的示例中，压缩机组12被视为关于纵向轴线50呈方位角或旋转对称。在其他示例中，可以应用其他对称(例如，在有限数量的方位角方向上的旋转对称，例如，由固定的旋转角度分开)。

压缩机组12被封装在压缩机壳体13内。通常，压缩机壳体13具有大致圆柱形的形状。压缩机壳体13被配置成将加压气态工作介质(例如，氦、氮或其他种惰性气体)限制在压缩机组12内，并将气态工作介质与周围大气隔离。通常，压缩机壳体13由具有高电阻的非磁性金属构成，例如，钛或不锈钢。

线性电磁致动器20被配置成使活塞组件28在压缩机壳体13内来回轴向移动，例如，平行于纵向轴线50。活塞组件28的轴向运动将活塞前表面22移入和移出压缩室18。压缩室18在近侧由活塞前表面22界定，在侧向由气缸衬套54界定，在远侧由压缩机壳体13的一部分界定。压缩机壳体13的形成压缩室18远端的部分包括通向柔性传输管线16的开口。因此，填充压缩室18的气态工作介质经由可配置的柔性传输管线16与膨胀机组14内的气态工作介质气动连通。活塞前表面22的运动影响压缩室18中的气态工作介质的压力和体积的变化，并因此可影响膨胀机组14内的气态工作介质。

线性电磁致动器20包括相对于压缩机壳体13固定的定子组件24和相对于活塞组件28固定的可移动组件26。驱动线圈30围绕纵向轴线50(例如，围绕容纳压缩室18和活塞基部60的中心孔)缠绕。流过定子组件24的驱动线圈30的交流电可产生电磁场，该电磁场在可移动组件26上施加轴向电磁力。因此，轴向电磁力可以驱动可移动组件26沿纵向轴线50轴向来回移动。

除了在圆柱形轴向气隙34内，驱动线圈30被封装在环形护铁32。环形护铁32和驱动线圈30围绕圆柱形活塞基部60，该圆柱形活塞基部与纵向轴线50同轴。通常，环形护铁32的中心孔衬有气缸衬套54。通常，气缸衬套54由坚硬耐磨的材料(例如，M42工具钢或类似材料)构成。通常，活塞基部60衬有活塞衬套58，例如，被活塞衬套包围并附接到活塞衬套。通常，活塞衬套58由与气缸衬套54相同的坚硬耐磨材料或类似材料制成。

在所示的示例中，驱动线圈30和环形护铁32具有矩形横截面。矩形横截面可以实现或促进定子组件24与可移动组件26之间的有效电磁耦合，并且实现部件的紧凑设计和布置。

定子组件24(包括驱动线圈30和环形护铁32)被封装在定子外壳56内。定子外壳56可以由气态工作介质不可渗透的非磁性材料构成。因此，气态工作介质可以与由驱动线圈30以气体方式排出的材料的潜在污染隔离(例如，通过导线的搪瓷涂层或通过从隐藏的气穴释放残余空气)。

活塞组件28包括活塞结构52，电磁致动器20的可移动组件26安装在活塞结构上，并且活塞结构包括活塞表面22。在所示的示例中，活塞结构52具有圆柱杯的形式，具有从杯底的中心向上延伸的凸起的柱状活塞基部52c。可移动组件26安装在活塞结构52的圆柱形壁52a上，对应于杯子的侧面。活塞基部52c沿着纵向轴线50从连接表面52b向远侧延伸，对应于杯子的底部。活塞结构52可设计成足够刚性，以便在压缩机组12的运行期间不会弯曲或扭曲到干扰压缩机组12运行的程度。

在所示的示例中，连接表面52b可为连续表面。在其他示例中，连接表面52b可以包括将圆柱形壁52a连接至活塞柱52c的辐条状或其他结构。类似地，活塞结构52的其它部分(例如，圆柱形壁52a)可以是连续的表面或者具有包括开口的框架的形式。

活塞基部52c可以具有实心圆柱体的形式。例如，活塞基部52c可以由具有高电阻的耐用材料(例如，钛或类似材料)构成。活塞基部52c的远侧表面形成活塞前表面22。活塞柱52c的外表面可以衬有活塞衬套58。活塞衬套58的外表面(或活塞柱52c的另一外表面)与孔衬套54的内表面之间的间隙足够小，以便形成小间隙动态密封。小间隙密封可以防止或阻止气态工作介质从压缩室18泄漏到活塞结构52或压缩机壳体13内的其他区域。

当交流电流过驱动线圈30时，产生的电磁场可由环形护铁32引导。因此，形成界定圆柱形轴向气隙34的环形边缘的护铁面36和38可以用作电磁体的磁极，外部磁场从该磁极延伸到径向围绕圆柱形轴向气隙34的空间中。每个护铁面36和38的磁极性和磁力响应于流过驱动线圈30的电流的方向和大小的变化而反转并改变大小。

外部磁场可对电磁致动器20的可移动组件26施加净轴向力。轴向力可以随着流过驱动线圈30的交流电的变化而在方向和大小上变化。因此，轴向力可导致活塞结构52在电磁致动器20内并与电磁致动器的可移动组件26一起同轴地前后移动。活塞结构52的轴向运动(并因此，活塞前表面22的轴向运动)可以周期性地压缩和解压压缩室18中的气态工作介质。

在所示的示例中，电磁致动器20的可移动组件26包括同轴永久磁化的可移动磁环40和42。两个可移动磁环40和42平行于纵向轴线50被磁极化，但是方向相反。可移动组件26包括铁磁间隔环44，该铁磁间隔环与可移动磁环40和42同轴，并在可移动磁环40与可移动磁环42之间轴向分开。例如，间隔环44可以由铁磁材料构成，两个可移动磁环40和42的北极或南极磁性附着于其上。在所示的示例中，可移动磁环40和42具有基本相等的尺寸(例如，内径和外径以及长度中的一些或全部)，并且布置在可移动组件26上的不同轴向位置处。

固定磁环46和48相对于压缩机壳体13固定，并与可移动组件26同轴，并且位于可移动组件26的轴向外部。每个固定磁环46和48平行于纵向轴线50被磁极化。固定磁环46和48中的每一个与另一个相反地被磁极化并且与可移动磁环40和42中最近的一个相反地被磁极化。在所示的示例中，固定磁环46在与可移动磁环40的磁极化相反的方向上被磁极化。类似地，固定磁环48在与可移动磁环42的磁极化相反的方向上被磁极化。

因此，固定磁环46和48均排斥可移动组件26的最近磁体(分别为可移动磁环40和42)。类似地，每个可移动磁环40和42分别被吸引到环形护铁32，例如，护铁面38和36。因此，在没有由驱动线圈30产生的外部磁场的情况下，在固定磁环46和48分别与可移动磁环40和42之间的排斥以及可移动磁环40和42与环形护铁32之间的吸引可以将可移动组件26保持在平衡位置，并因此将活塞结构52和活塞表面22保持在平衡位置。当流过驱动线圈30的电流产生周期性变化的外部磁场时，该磁场可以作用于可移动组件26上，以将可移动组件26(并因此，移动活塞结构52和活塞表面22)从其平衡位置周期性地移动。结果，可移动组件26和活塞表面22平行于纵向轴线50来回被驱动。

可使用其他布置。例如，可移动组件26的永磁体不是环形磁体，每个环形磁体可以由另一种磁体装置(例如，平行于纵向轴线50定向和磁化的条形磁体)代替，例如，围绕纵向轴线50呈方位角分布。

磁体的形状和布置以及可移动组件26与活塞表面22之间的机械连接也可能有其他变化。

本文公开了不同的实施例。某些实施例的特征可以与其他实施例的特征相结合；因此，某些实施例可以是多个实施例的特征的组合。出于说明和描述的目的，已经呈现了本发明实施例的前述描述。并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。本领域技术人员应该理解，根据上述教导，许多修改、变化、替换、改变和等同物都是可能的。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明真实精神内的所有这些修改和变化。

虽然本发明的某些特征已在本文中进行了说明和描述，但本领域普通技术人员现在将会想到许多修改、替代、变更和等同物。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落在本发明的真实精神内的所有此类修改和变更。

Claims (18)

1.一种分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组，所述压缩机组包括：

压缩室，所述压缩室能经由传输管线连接至所述制冷装置的膨胀机组；

活塞，所述活塞被配置成沿着纵向轴线来回移动，以交替地压缩和解压所述压缩室中的气态工作介质；以及

线性电磁致动器，所述线性电磁致动器被配置成驱动所述活塞，所述致动器包括：

定子组件，所述定子组件包括驱动线圈，所述驱动线圈围绕所述纵向轴线缠绕，并且除了环形护铁的径向向外表面中的同轴圆柱形间隙之外，所述驱动线圈被封装在所述环形护铁内；以及

可移动组件，所述可移动组件连接至所述活塞，所述可移动组件包括两个可移动永磁体，所述两个可移动永磁体被位于所述定子组件的径向外部的铁磁间隔件分开，所述两个可移动磁体与所述纵向轴线平行地且彼此相反地被磁极化，使得流过所述驱动线圈的交流电促使所述可移动组件平行于所述纵向轴线来回移动，从而周期性地驱动所述活塞进出所述压缩室。

2.根据权利要求1所述的压缩机组，其中，所述可移动永磁体包括与所述定子组件同轴的磁环。

3.根据权利要求1所述的压缩机组，还包括两个固定磁环，所述两个固定磁环与所述两个可移动永磁体同轴并且位于所述两个可移动永磁体的轴向外部，所述两个固定磁环在平行于所述纵向轴线的相反方向上磁化，使得每个固定磁环与所述两个可移动永磁体中较近的一个可移动永磁体相反地磁化。

4.根据权利要求1所述的压缩机组，其中，所述活塞的前表面形成所述压缩室的近侧壁。

5.根据权利要求1所述的压缩机组，其中，所述活塞的柱状基部衬有铁磁材料。

6.根据权利要求1所述的压缩机组，其中，所述活塞被配置成在所述定子组件的孔内轴向移动。

7.根据权利要求6所述的压缩机组，其中，所述孔衬有铁磁材料。

8.根据权利要求1所述的压缩机组，其中，所述可移动组件安装在将所述可移动组件连接至所述活塞的杯状结构的圆柱形壁上。

9.根据权利要求8所述的压缩机组，其中，所述活塞的前表面位于从所述杯状结构的底部延伸的柱状基部的远端处。

10.一种低温制冷装置，包括：

膨胀机组，包括：从基部向远侧延伸的带盖冷指管；在所述带盖冷指管的远端处的冷端，所述冷端被配置成与待冷却的物体热接触；移动组件，所述移动组件包括再生式热交换器，所述再生式热交换器被配置成交替地朝向所述冷端和朝向所述基部移动；

压缩机组，包括：

压缩室；

活塞，所述活塞被配置成沿着纵向轴线来回移动，以交替地压缩和解压所述压缩室中的气态工作介质；以及

线性电磁致动器，所述线性电磁致动器被配置成驱动所述活塞，所述致动器包括：定子组件，所述定子组件包括驱动线圈，所述驱动线圈围绕所述纵向轴线缠绕，并且除了环形护铁的径向向外表面中的同轴圆柱形间隙之外，所述驱动线圈被封装在所述环形护铁内；以及可移动组件，所述可移动组件连接至所述活塞，所述可移动组件包括两个可移动永磁体，所述两个可移动永磁体被位于所述定子组件的径向外部的铁磁间隔件分开，所述两个可移动磁体与所述纵向轴线平行地且彼此相反地被磁极化，使得流过所述驱动线圈的交流电促使所述可移动组件平行于所述纵向轴线来回移动，从而周期性地驱动所述活塞进出所述压缩室；以及

传输管线，所述传输管线使得所述气态工作介质能够在所述压缩室与所述膨胀机组之间流动。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述两个可移动永磁体包括与所述定子组件同轴的环形磁体。

12.根据权利要求10所述的装置，还包括两个固定磁环，所述两个固定磁环与所述两个可移动永磁体同轴并且位于所述两个可移动永磁体的轴向外部，所述两个固定磁环在平行于所述纵向轴线的相反方向上磁化，使得每个固定磁环与所述两个可移动永磁体中较近的一个可移动永磁体相反地磁化。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述活塞的前表面形成所述压缩室的近侧壁。

14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述活塞的柱状基部衬有铁磁材料。

15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述活塞被配置成在所述定子组件的孔内轴向移动。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述孔衬有铁磁材料。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可移动组件安装在将所述可移动组件连接至所述活塞的杯状结构的圆柱形壁上。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述活塞的前表面位于从所述杯状结构的底部延伸的柱状基部的远端处。

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