CN117189558A - 一种采用逆压电效应的高频线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用逆压电效应的高频线性压缩机。现有产品电机效率较低，能源消耗大。本发明包括压缩机组件和压电蜂鸣片组件。压缩机组件包括外壳、封闭底座、气缸座和气缸筒。外壳一端通过封闭底座封闭，气缸座设置在外壳内，气缸筒设置在气缸座与封闭底座之间，筒内壁铺有绝缘层；贯通气缸筒外壁和气缸座开有通孔。压电蜂鸣片组件包括平行设置的两个压电蜂鸣片，每个压电蜂鸣片包括压电振动板，压电振动板一侧粘结有金属片，另一侧设置有电极。两个压电蜂鸣片与气缸筒内壁围合成气缸室，气缸室通过通孔与外壳外相通。本发明通过压电振动板的逆压电效应将电能转换为机械能为压缩机组件提供动力，减少能源的消耗，提高工作稳定性和工作效率。

Description

一种采用逆压电效应的高频线性压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，具体是一种采用压电蜂鸣片的高频线性压缩机。

背景技术

线性压缩机适用于各种需要制冷的场景，为整个制冷系统提供动力来源。线性压缩机主要由电机和压缩机两部分组成。电机部分包括定子和转子，定子固定在压缩机壳体上，转子通过电磁原理产生振动。压缩机部分主要由气缸和活塞组成，气缸固定在压缩机壳体上，活塞通过连接杆与电机转子相连。线性压缩机工作原理简单来说就是通过电磁原理让电机转子产生振动，从而带动活塞在气缸内往复运动，实现制冷剂的压缩和释放。具体来说，当电机转子产生磁场时，磁场与定子产生的磁场相互作用，产生振动。振动通过连接杆传递到活塞上，使活塞在气缸内往复运动。在压缩过程中，制冷剂从吸气口吸入，经过压缩后从排气口排出。压缩机存在能源消耗大，面对负载变化负反馈调节缓慢等问题，导致压缩机效率下降。本专利针对现有压缩机中存在的问题，提出了一种采用逆压电效应的高频线性压缩机结构，其中压电蜂鸣片组件可针对不同的工作要求提供不同程度与频率的震动，用于快速满足工作要求，提高负反馈效率，进而提高压缩机工作效率。其中压电蜂鸣片的震动完全由组件两侧提供的电场提供，避免了多余的能量消耗。

现有的线性压缩机工作过程中，首先需要设置交直流电机组件给气缸内活塞提供动能，能量利用率不高。其次，现有的线性压缩机大多数使用永磁体，成本比较高。其次，现有压缩机在面对工作负载变化时只能通过改变一组线圈电流来满足工作要求，系统负反馈效率不高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用逆压电效应的高频线性压缩机。

本发明包括压缩机组件和压电蜂鸣片组件。

所述的压缩机组件包括外壳、封闭底座、气缸座和气缸筒；圆筒形的外壳一端开放，通过封闭底座封闭，气缸座设置在外壳内，朝向封闭底座设置，封闭底座和气缸座朝向内腔均设置有安装凸起；气缸筒为两端开放的金属筒，设置在气缸座与封闭底座之间，气缸筒的轴向垂直于外壳的轴向；气缸筒外壁开有凹槽，气缸筒通过凹槽和凸起与封闭底座和气缸座固定连接，气缸筒内壁铺有绝缘层；贯通气缸筒的外壁以及气缸座开有通孔。

所述的压电蜂鸣片组件包括平行设置的两个压电蜂鸣片，每个压电蜂鸣片包括圆片形的压电振动板，压电振动板的一侧粘结有金属片，另一侧设置有电极；气缸筒内壁沿圆周方向固定设置有两个橡胶密封圈，橡胶密封圈的内环壁上开有圆环凹槽，压电振动板的圆周嵌入该圆环凹槽内；两个压电蜂鸣片与气缸筒内壁围合成气缸室，金属片位于气缸室内，电极位于气缸室外，气缸室通过通孔与外壳外相通。

进一步，所述的压电振动板采用压电陶瓷材料。

本发明采用压电蜂鸣片结构的高频线性压缩机，压电蜂鸣片能够根据两侧点场变化给压缩机组件提供不同大小的机械能，用于给压缩机提供工作的动能。本发明避免了磁体与内外定子之间相互作用带来的能源消耗，无需对线性压缩机组件直接施加电能便可以得到工作所需的能量，大大减少能量在多级利用所带来的资源消耗。本发明可以通过改变压电片两侧的电场大小来改变震动大小从而符合不同的工作要求，从而避免了压缩机负反馈结构不及时等问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中压电蜂鸣片的结构示意图；

图3为图2中压电蜂鸣片所附加电流示意图。

图4为工作中压电蜂鸣片形变示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，包括压缩机组件和压电蜂鸣片组件。

如图1和2所示，压缩机组件包括外壳1、封闭底座2、气缸座3和气缸筒4。圆筒形的外壳1一端开放，通过封闭底座2封闭，气缸座3设置在外壳1内，朝向封闭底座2设置，封闭底座2和气缸座3朝向内腔均设置有安装凸起。气缸筒4为两端开放的金属筒，设置在气缸座3与封闭底座2之间，气缸筒4的轴向垂直于外壳1的轴向。气缸筒4外壁开有凹槽，气缸筒4通过凹槽和凸起与封闭底座2和气缸座3固定连接，气缸筒4内壁铺有绝缘层5。贯通气缸筒4的外壁以及气缸座3开有通孔6。

压电蜂鸣片组件包括平行设置的两个压电蜂鸣片，每个压电蜂鸣片包括圆片形的压电振动板7，压电振动板7采用压电陶瓷材料，压电振动板7的一侧粘结有金属片8，另一侧设置有电极9。气缸筒4内壁沿圆周方向固定设置有两个橡胶密封圈10，橡胶密封圈10的内环壁上开有圆环凹槽，压电振动板7的圆周嵌入该圆环凹槽内。两个压电蜂鸣片与气缸筒4内壁围合成气缸室，金属片8位于气缸室内，电极9位于气缸室外，气缸室通过通孔6与外壳外相通。

当给压电蜂鸣片施加如图3所示电压时，由于逆压电效应，压电振动板7会产生机械形变，压缩气缸室，气缸室内流体通过通孔6排出；不通电时逆压电效应消失，在金属片8回弹作用下压电片迅速恢复形变，气缸室外流体通过通孔6进入气缸室内。施加电压越大，形变越大。给压电振动板施加图3所示电流，压电振动板7沿气缸筒4轴向产生振动，气缸室内流体反复进出。

气缸筒4内壁铺有绝缘层5用来保护气缸室，橡胶密封圈10保证流体只能通过通孔6进出。

压电振动板7采用中低频振动模式压电陶瓷板，工作时振动频率为500～3000Hz。高频线性压缩机的运行频率也为500～3000Hz。

两片压电振动板7通入电流方向相反的正弦型交流电，相位角相差180°，如图3所示。

当给压电振动板两侧施加如图3方向相反的电压，两片压电振动板发生如图4所示形变，两片压电振动板同时向气缸内侧挤压，或向气缸外侧凸起。两片压电振动板两侧电压与位移量关系下表1所示。

由于压缩机工作所需动能直接由压电振动板震动产生，避免了能量在多级利用中的消耗；此外可以通过改变压电片两侧电场大小来改变震动大小，在压缩机负载改变时，可大大提高负反馈的效率。相较于传统线性压缩机，该压缩机工作环境更加简单，对工艺生产的要求也大大降低。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，包括压缩机组件和压电蜂鸣片组件；其特征在于：所述的压缩机组件包括外壳、封闭底座、气缸座和气缸筒；圆筒形的外壳一端开放，通过封闭底座封闭，气缸座设置在外壳内，朝向封闭底座设置，封闭底座和气缸座朝向内腔均设置有安装凸起；气缸筒为两端开放的金属筒，设置在气缸座与封闭底座之间，气缸筒的轴向垂直于外壳的轴向；气缸筒外壁开有凹槽，气缸筒通过凹槽和凸起与封闭底座和气缸座固定连接，气缸筒内壁铺有绝缘层；贯通气缸筒的外壁以及气缸座开有通孔；

所述的压电蜂鸣片组件包括平行设置的两个压电蜂鸣片，每个压电蜂鸣片包括圆片形的压电振动板，压电振动板的一侧粘结有金属片，另一侧设置有电极；气缸筒内壁沿圆周方向固定设置有两个橡胶密封圈，橡胶密封圈的内环壁上开有圆环凹槽，压电振动板的圆周嵌入该圆环凹槽内；两个压电蜂鸣片与气缸筒内壁围合成气缸室，金属片位于气缸室内，电极位于气缸室外，气缸室通过通孔与外壳外相通。

2.如权利要求1所述的一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，其特征在于：所述的压电振动板采用压电陶瓷材料。

3.如权利要求1所述的一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，其特征在于：所述的压电振动板采用中低频振动模式压电陶瓷板，工作时振动频率为500～3000Hz。

4.如权利要求1所述的一种采用逆压电效应的高频线性压缩机，其特征在于：两片压电振动板通入电流方向相反的正弦型交流电，相位角相差180°。