CN116044706A - 线性压缩机以及线性斯特林制冷机 - Google Patents

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CN116044706A CN202211699607.4A CN202211699607A CN116044706A CN 116044706 A CN116044706 A CN 116044706A CN 202211699607 A CN202211699607 A CN 202211699607A CN 116044706 A CN116044706 A CN 116044706A
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李咏平
向明秋
金胜顺
季丰
杨艳
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刘恒
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Abstract

本发明涉及线性压缩机技术领域，提供了一种线性压缩机，包括压缩机气缸、定子组件和动子组件，所述动子组件包括压缩机活塞和磁钢骨架，所述动子组件还包括可产生径向变形的柔性支撑杆，所述压缩机活塞通过所述柔性支撑杆与所述磁钢骨架连接。还提供一种线性斯特林制冷机，包括上述的线性压缩机。本发明采用柔性支撑杆可实现自适应调整减小活塞与气缸之间的摩擦力，从而减少气缸与活塞之间的磨损，可以有效提高气缸活塞的使用寿命，是一种使用寿命、可装配性、可靠性，均优于活塞与动子硬连接的线性压缩机，装配成本降低，利与产品的批量生产，工程化应用。

Description

线性压缩机以及线性斯特林制冷机
技术领域
本发明涉及线性压缩机技术领域，具体为一种线性压缩机以及线性斯特林制冷机。
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。而线性压缩机为线性斯特林制冷机提供稳定的压力波。
线性压缩机作为线性斯特林制冷机的核心部件之一，对置结构的线性压缩机活塞以一定的频率、振幅、方向相反做对称、往复运动，使得线性压缩机提供稳定的压力波的同时可以保持较小的振动。
线性压缩机提供压力波驱动线性制冷机的制冷单元工作，从而持续降温为红外探测器等设备提供低温工作环境，降低红外探测器噪声，提高其灵敏度和分辨率，进而提高红外成像效果。
通常的线性压缩机活塞与磁钢骨架、板弹簧通过螺钉连接或焊接等方式进行硬性连接，然后通过提高零件的配合精度来提高压缩机活塞与压缩机机气缸之间的同轴，从而降低活塞与气缸之间的侧压力，进而降低摩擦力。
线性压缩机为了提供较大的、稳定的压力波，通常需要将压缩机气缸、压缩机活塞之间配合间隙做到极小，以直径10mm活塞为例，通常压缩机气缸、压缩机活塞的配合间隙为0.04mm～0.06mm，因此要实现压缩机活塞、压缩机气缸之间完全无接触、无摩擦需要提高其他零件的配合精度。
由于传统线性压缩机的压缩机活塞与磁钢骨架之间有配合、磁钢骨架与板弹簧之间有配合、板弹簧与定子骨架之间有配合，在如此之多的零件配合的情况下，通过提高零件精度已经无法保证压缩机活塞与压缩机气缸之间无摩擦。
因此现有技术条件下压缩机活塞与压缩机气缸之间必然存在摩擦，而摩擦就会产生磨损，进而影响到压缩机使用寿命，所以本文介绍了一种压缩机活塞的特殊固定结构，能够自适应减小压缩机活塞与压缩机气缸之间的摩擦力，进而降低磨损，提高压缩机使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线性压缩机以及线性斯特林制冷机，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种线性压缩机，包括压缩机气缸、定子组件和动子组件，所述动子组件包括压缩机活塞和磁钢骨架，所述动子组件还包括可产生径向变形的柔性支撑杆，所述压缩机活塞通过所述柔性支撑杆与所述磁钢骨架连接。
进一步，所述压缩机活塞具有空腔，所述柔性支撑杆伸入所述空腔中并与所述压缩机活塞的内壁固定。
进一步，所述压缩机活塞为实心结构，所述柔性支撑杆固定在所述压缩机活塞的外壁上。
进一步，所述柔性支撑杆采用弹性材料。
进一步，所述弹性材料为弹簧钢。
进一步，所述压缩机活塞和所述柔性支撑杆螺纹连接。
进一步，所述柔性支撑杆与所述磁钢骨架焊接。
进一步，所述动子组件还包括板弹簧，所述磁钢骨架具有朝向所述板弹簧延伸的台阶结构，所述板弹簧与所述台阶结构固定连接。
进一步，所述动子组件还包括磁瓦，所述磁瓦装设于所述磁钢骨架的表面形成环形结构。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种线性斯特林制冷机，包括上述的线性压缩机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用柔性支撑杆可实现自适应调整减小活塞与气缸之间的摩擦力，从而减少气缸与活塞之间的磨损，可以有效提高气缸活塞的使用寿命，是一种使用寿命、可装配性、可靠性，均优于活塞与动子硬连接的线性压缩机，装配成本降低，利与产品的批量生产，工程化应用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种线性压缩机的剖面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种线性压缩机的动子组件的示意图；
图3为图2的A-A向剖视图；
附图标记中：1-压缩机气缸；2-内软磁；3-线圈；4-外软磁；5-定子骨架；6-磁瓦；7-磁钢骨架；8-压缩机活塞；9-柔性支撑杆；10-板弹簧；11-端盖。
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。
请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供一种线性压缩机，包括压缩机气缸1、定子组件和动子组件，所述动子组件包括压缩机活塞8和磁钢骨架7，所述动子组件还包括可产生径向变形的柔性支撑杆9，所述压缩机活塞8通过所述柔性支撑杆9与所述磁钢骨架7连接。在本实施例中，采用柔性支撑杆9可实现自适应调整减小活塞与气缸之间的摩擦力，从而减少气缸与活塞之间的磨损，可以有效提高气缸活塞的使用寿命。具体地，在所述压缩机活塞8与所述压缩机气缸1接触时，所述柔性支撑杆9自适应产生径向形变，采用的柔性支撑杆9的直径较小，其轴向刚度大、径向刚度小，由弹性材料制成，例如弹簧钢。由于柔性支撑杆9具有轴向刚度大、径向刚度小的特点，当动子组件安装时，即使压缩机活塞8与压缩机气缸1接触上，柔性支撑杆9自适应产生径向变形，从而减小压缩机活塞8与压缩机气缸1的正压力，进而减小两者之间的摩擦力，进而减少两者之间由于摩擦而产生的磨损，进而提高压缩机的可靠性、使用寿命；由于柔性支撑杆9可以自适应调整的特点，进而可以进一步降低各零件之间的配合精度，进而降低压缩机装配的难度，进而降低零件加工成本、装配成本。优选的，在装配时，所述压缩机活塞8和所述柔性支撑杆9螺纹连接，所述柔性支撑杆9与所述磁钢骨架7焊接。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述压缩机活塞具有空腔，所述柔性支撑杆伸入所述空腔中并与所述压缩机活塞的内壁固定。或者所述压缩机活塞为实心结构，所述柔性支撑杆固定在所述压缩机活塞的外壁上。在本实施例中，是两种压缩机活塞与柔性支撑杆的装配方式，可以根据压缩机活塞的结构形式来变化，只需要确保柔性支撑杆是固定在压缩机活塞上即可，这样柔性支撑杆才可以起到相应的作用。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述动子组件还包括板弹簧10，所述磁钢骨架7具有朝向所述板弹簧10延伸的台阶结构，所述板弹簧10与所述台阶结构固定连接。在本实施例中，板弹簧10对磁钢骨架7提供径向支撑，同时对磁钢骨架7和压缩机活塞8产生轴向限位作用。优选的，装配时，磁钢骨架7和板弹簧10焊接固定，板弹簧10的外圈与定子骨架5之间通过螺钉固定连接。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述定子组件具有定子骨架5，所述动子组件固定在所述定子骨架5上。在本实施例中，动子组件通过板弹簧10固定在定子骨架5上。上述的压缩机气缸1和所述定子骨架5为磁路提供物理支撑，该磁路由线圈3、内软磁2、外软磁4形成。优选的，该定子骨架5还具有绕线槽，线圈3绕制在该绕线槽中。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述定子组件还包括线圈3，所述线圈3输出正弦交流电，以带动所述磁钢骨架7和所述压缩机活塞8做往复运动。在本实施例中，线圈3输入正弦交流电，产生交变磁场，带动磁钢骨架7和压缩机活塞8做往复运动，压缩机活塞8做往复运动过程中，柔性支撑杆9利用其径向刚度小的特点自适应调整减小压缩活塞与压缩机气缸1之间的摩擦力，从而提高压缩机可靠性、使用寿命。优选的，所述动子组件还包括磁瓦6，所述磁瓦6装设于所述磁钢骨架7的表面形成环形结构，磁瓦6粘接于磁钢骨架7表面，压缩机活塞8通过柔性支撑杆9与磁钢骨架7连接，当线圈3中输入固定频率的交变电压，形成交变的磁场，交变的磁场力驱动磁瓦6做往复运动，磁瓦6通过磁钢骨架7传递到压缩机活塞8，带动压缩机活塞8做往复运动，从而实现压缩机输出稳定。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，还包括内软磁2，所述内软磁2固定在所述压缩机气缸1上。所述定子组件还包括外软磁4，所述定子组件安装在所述压缩机气缸1上，所述内软磁2、所述线圈3、所述外软磁4以及所述压缩机气缸1同轴设置。在本实施例中，内软磁2、线圈3、外软磁4、定子骨架5以及磁瓦6组成压缩机的电机部分，压缩机气缸1及内软磁2构成了气缸座组件，外软磁4装配于线圈3外侧，定子组件固定于气缸座组件上，形成内软磁2、线圈3、外软磁4、气缸间的同轴。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，还包括端盖11，所述端盖11与所述定子骨架5密封连接，以在所述压缩机气缸1内形成密闭腔室。在本实施例中，端盖11与定子骨架5密封焊接，使压缩机内部形成密闭腔体，可以在压缩机内部充入所需的工作介质，从而固定压缩机的运行参数，提高输出压力波。
请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种线性斯特林制冷机，包括上述的线性压缩机。由上述的线性压缩机组成的线性斯特林制冷机具有可自适应调整减小活塞与气缸之间的摩擦力，从而减少气缸与活塞之间的磨损，可以有效提高气缸活塞的使用寿命等特性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种线性压缩机，包括压缩机气缸、定子组件和动子组件，所述动子组件包括压缩机活塞和磁钢骨架，其特征在于：所述动子组件还包括可产生径向变形的柔性支撑杆，所述压缩机活塞通过所述柔性支撑杆与所述磁钢骨架连接。
2.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述压缩机活塞具有空腔，所述柔性支撑杆伸入所述空腔中并与所述压缩机活塞的内壁固定。
3.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述压缩机活塞为实心结构，所述柔性支撑杆固定在所述压缩机活塞的外壁上。
4.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述柔性支撑杆采用弹性材料。
5.如权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于：所述弹性材料为弹簧钢。
6.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述压缩机活塞和所述柔性支撑杆螺纹连接。
7.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述柔性支撑杆与所述磁钢骨架焊接。
8.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述动子组件还包括板弹簧，所述磁钢骨架具有朝向所述板弹簧延伸的台阶结构，所述板弹簧与所述台阶结构固定连接。
9.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于：所述动子组件还包括磁瓦，所述磁瓦装设于所述磁钢骨架的表面形成环形结构。
10.一种线性斯特林制冷机，其特征在于：包括如权利要求1-9任一所述的线性压缩机。
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