CN118030444A - 一种可全方位抗高过载的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可全方位抗高过载的线性压缩机，其包括：壳体；气缸座，其与所述壳体的端部连接；定子组件、动子组件，其均安装于所述壳体内部；以及轴向缓冲组件、径向缓冲组件；动子组件包括动子磁性件以及活塞；定子组件用于产生磁场，且动子磁性件在所述磁场作用下带动活塞在所述气缸座内沿轴向做直线往复运动；轴向缓冲组件用于对动子组件施加轴向磁性排斥力；径向缓冲组件通过其径向刚度对动子组件进行径向支撑。本发明采用轴向缓冲组件+径向缓冲组件的组合来对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲，可有效避免动子组件在大加速度冲击时因撞缸而产生结构损坏，提高了整机的抗冲击能力和可靠性，同时有助于减少整机重量、尺寸及成本。

Description

一种可全方位抗高过载的线性压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种可全方位抗高过载的线性压缩机。

背景技术

线性压缩机作为斯特林制冷机及脉冲管制冷机的压力波发生器,被广泛应用于红外探测、红外夜视等场景。在突然加减速、调整方向甚至掉头等高过载应用场景中，线性压缩机在360°方向上会承受大量级的加速度冲击，径向加速度冲击力、轴向加速度冲击力一旦高于压缩机自身承载力，则将造成活塞与气缸摩擦加剧、压缩机功耗增大甚至卡死、活塞偏移并与限位器接触而撞缸，甚至结构断裂失效等后果。

申请号为202210778385.9的专利申请公开了一种分离式斯特林低温制冷装置的压缩机组，其只能保证活塞结构在轴向上，从其平衡位置周期性地移动，而无法对径向上的加速度冲击进行缓冲，径向抗过载能力差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可全方位抗高过载的线性压缩机，其采用轴向缓冲组件以及可提供径向刚度的径向缓冲组件来对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲，可有效避免动子组件在大加速度冲击时因撞缸而产生结构损坏，提高了整机的抗冲击能力和可靠性，同时有助于减少整机重量、尺寸及成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供了一种可全方位抗高过载的线性压缩机，其包括：

壳体；

气缸座，其与所述壳体的端部连接；

定子组件、动子组件，其均安装于所述壳体内部；

以及轴向缓冲组件、径向缓冲组件，其均安装于所述壳体内部；

所述动子组件包括动子磁性件以及活塞；所述定子组件用于产生磁场，且所述动子磁性件在所述磁场作用下带动活塞在所述气缸座内沿轴向做直线往复运动；

所述轴向缓冲组件用于对动子组件施加轴向磁性排斥力，以在轴向上对动子组件的加速度冲击进行缓冲；所述径向缓冲组件通过其径向刚度对动子组件进行径向支撑，以在径向X上对动子组件的加速度冲击进行缓冲。

优选的，所述轴向缓冲组件包括：左缓冲件和右缓冲件，其均设于所述壳体内部，且在轴向上分别位于所述动子组件的两端部附近。

优选的，所述左缓冲件包括：

第一缓冲磁性件，其连接所述壳体的内壁面；

第二缓冲磁性件，其连接所述动子组件的筒状安装座；

所述第一缓冲磁性件和所述第二缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置；

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件，其连接所述外磁轭和/或气缸座和/或内磁轭，且与所述动子磁性件沿轴向间隔相对设置。

优选的，所述左缓冲件包括：第一缓冲磁性件，其连接所述壳体的内壁面；

第二缓冲磁性件，其连接所述动子组件的筒状安装座；

所述第一缓冲磁性件和所述第二缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置；

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件，其位于气体压缩腔内，且连接所述活塞的自由端；

以及第四缓冲磁性件，其位于气体压缩腔内；

所述第三缓冲磁性件和所述第四缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置。

优选的，所述第一缓冲磁性件、第二缓冲磁性件均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反。

优选的，所述动子磁性件、第三缓冲磁性件均采用径向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相同。

优选的，所述第三缓冲磁性件、第四缓冲磁性件且均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反。

优选的，所述第一缓冲磁性件、第二缓冲磁性件、第三缓冲磁性件、动子磁性件中的一项或几项为呈环形的整体式结构，或为多个组成单元拼接而成的呈环形的分体结构。

优选的，所述径向缓冲组件包括：

弹性件，其具有轴向刚度以及径向刚度，且连接定子组件的定子骨架以及动子组件的筒状安装座，且随筒状安装座的轴向运动发生伸缩形变，以及通过其径向刚度对筒状安装座进行径向支撑，以在径向X上对运动的动子组件受到的加速度冲击进行缓冲。

优选的，所述弹性件的径向刚度、轴向刚度的比值的取值范围为[40,300]。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明具有以下优点：

本发明中的的线性压缩机采用轴向缓冲组件+径向缓冲组件(包括可提供径向刚度的弹性件)的组合来对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲，避免仅使用机械弹簧(如板弹簧)所带来的各种缺陷，通过轴向、径向缓冲组件的周期性作用，协助动子组件回到运动中心，减少压缩机动子的偏移，有助于动子组件抵抗360°大量级加速度冲击，提高其抗高过载能力，可有效避免动子组件在大加速度冲击时因撞缸、摩擦而产生结构损坏，提高了整机的抗冲击能力，延长使用寿命，同时可减小安装空间、安装方便，且使用成本低，有助于减少整机重量、尺寸及成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中组合式抗高过载线性压缩机的剖视图。

图2为本发明实施例2中组合式抗高过载线性压缩机的剖视图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种组合式抗高过载线性压缩机，其包括：

壳体1，其整体为筒状结构；

气缸座10，其与所述壳体1的可拆卸的连接；

定子组件、动子组件，其均安装于所述壳体1内部；

轴向缓冲组件、径向缓冲组件，其均安装于所述壳体1内部；

其中，所述定子组件用于产生磁场，且所述动子组件在所述磁场作用下沿轴向Y往复直线运动，以完成气体压缩等工作进程，实现制冷效果；同时，所述轴向缓冲组件对运动中的动子组件施加轴向(即Y向)磁性排斥力，以在轴向Y上对动子组件的加速度冲击进行缓冲；

所述径向缓冲组件具有轴向刚度以及径向刚度，其连接所述动子组件，且随动子组件的轴向运动发生伸缩形变，以及通过其径向刚度对动子组件进行径向支撑，以在径向X上对动子组件的加速度冲击进行缓冲。

具体的，所述定子组件包括：

外磁轭8，其通过粘接等方式连接所述壳体1的内壁面；

内磁轭6，其通过粘接等方式连接所述气缸座10，例如本实施例中，所述气缸座10具有沿轴向Y延伸的延伸部101，所述内磁轭6通过粘接等方式连接所述延伸部101的外壁面；

定子骨架7，其通过粘接、焊接等方式连接所述壳体1的内壁面和/或外磁轭8；

以及线圈绕组9，其连接所述外磁轭8，且环绕所述内磁轭6的外围设置。

所述线圈绕组9通电后，通过所述外磁轭外磁轭8、内磁轭6产生交变磁场。

进一步的，所述外磁轭8上形成有凹陷部81，所述线圈绕组9整体/部分位于所述凹陷部81内，且与所述凹陷部81内壁连接；同时，本实施例中，所述外磁轭8、内磁轭6整体为中空的环形结构，且所述外磁轭8、内磁轭6、线圈绕组9同轴设置。

所述动子组件包括：

筒状安装座5，其套设在所述内磁轭6的外周面上，且与所述内磁轭6间隙配合；

活塞4，其整体沿轴向Y延伸，且设置于所述筒状安装座5的内部，且所述活塞4的一端与所述筒状安装座5通过焊接、粘接或螺纹连接等方式连接；

以及动子磁性件12(如磁钢等)，其通过粘接、焊接等方式连接所述筒状安装座5，例如可以连接所述筒状安装座5的内壁面/外壁面/自由端；

所述动子磁性件12在磁场的作用下，带动筒状安装座5、活塞4同步沿轴向Y往复直线运动，进一步带动活塞4在气体压缩腔6内直线运动，以对压缩腔16内的气体进行周期性的压缩，以产生压力波。

进一步的，所述活塞4全部/部分伸入气缸座10内部，如全部/部分伸入气缸座10的延伸部101的内部，以通过气缸座10限定活塞4的位置，同时，所述活塞4与气缸座10的内壁面之间的间隙为5-10μm。

所述轴向缓冲组件包括：左缓冲件和右缓冲件，其均设于所述壳体1内部，且在轴向Y上分别位于所述动子组件的两端部附近。

具体的，所述左缓冲件包括：

第一缓冲磁性件14，其连接所述壳体1的内壁面；

第二缓冲磁性件13，其设置于所述壳体1内部，且连接所述动子组件的筒状安装座5；

且所述第一缓冲磁性件14和所述第二缓冲磁性件13沿轴向Y间隔相对设置。

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件11，其连接所述外磁轭8和/或气缸座10和/或内磁轭6，且与所述动子磁性件12沿轴向Y间隔相对设置。

所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13尺寸、材料均相同，且均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反；所述动子磁性件12、第三缓冲磁性件11均采用径向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相同，如均采用沿径向向外或均采用沿径向向内的方式进行充磁等；且第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13、第三缓冲磁性件11中的一项或几项可以为永磁体(如磁钢等)；

同时，本实施例中，所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13、第三缓冲磁性件11、动子磁性件12同轴设置。

所述径向缓冲组件包括：

弹性件3，其具有轴向刚度以及径向刚度，且通过螺栓2等部件连接所述定子骨架7以及动子组件的筒状安装座5，且随筒状安装座5的轴向运动发生伸缩形变，以及通过其径向刚度对筒状安装座5进行径向支撑，以在径向X上对运动的动子组件受到的加速度冲击进行缓冲，本实施例中，所述弹性件3包括弹簧、板簧等。

当线性压缩机整体受到360°方向上的加速度冲击时，可以将加速度冲击力分解为轴向冲击力及径向冲击力。

轴向上，当动子组件受到向左的加速度冲击时，所述第一缓冲磁性件14、第三缓冲磁性件11均固定不动。

动子磁性件12沿轴向Y向左运动，带动筒状安装座5在轴向Y上压缩弹性件3，第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13相互靠近，第一缓冲磁性件14对第二缓冲磁性件13施加向右的磁性排斥力，且二者之间的距离越小，磁性排斥力越大，以对动子组件向左的运动进行缓冲；同理，当动子组件受到向右的加速度冲击时，动子磁性件12沿轴向Y向右运动，带动筒状安装座5在轴向Y上拉伸弹性件3，动子磁性件12、第三缓冲磁性件11均相互靠近，第三缓冲磁性件11对动子磁性件12施加向左的磁性排斥力，且二者之间的距离越小，磁性排斥力越大，以对动子组件向右的运动进行缓冲。

径向X上，则通过弹性件3的径向刚度实现对动子组件所受到的径向冲击力的缓冲。

进一步的，为达到更好的径向、轴向缓冲效果，本实施例中弹性件3的径向刚度、轴向刚度的比值的取值范围为[40,300]。

若采用机械弹簧，如板弹簧实现轴向、径向缓冲，则由于板弹簧刚度在不同位移量下几乎不变，导致压缩机需配备大轴向刚度及径向刚度的板弹簧组才能实现360°方向抗高过载冲击的效果，其价格昂贵、设计困难、重量大且占据大量空间，且板弹簧组及固定板弹簧的零件的存在会进一步增加压缩机动子在轴向及径向受到的冲击力，同时，板弹簧通过产生弹簧静力来抵消动子承受的加速度冲击力，则板弹簧的轴向安全位移需求增大，造成板弹簧难以设计、容易因局部应力过大而断裂。因此，单纯使用板弹簧来提高线性压缩机360°方向抗高过载能力，则会导致设备整体价格昂贵、设计困难、体积大、重量重、可靠性差等缺点。

而本实施例中的线性压缩机则采用轴向缓冲组件(具体为一种轴向的电磁缓冲组件)+径向缓冲组件(包括可提供径向刚度的弹性件)的组合来对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲，避免仅使用机械弹簧(如板弹簧)所带来的各种缺陷，通过轴向、径向缓冲组件的周期性作用，协助动子组件回到运动中心，减少压缩机动子的偏移，有助于动子组件抵抗360°大量级加速度冲击，提高其抗高过载能力，可有效避免动子组件在大加速度冲击时因撞缸、摩擦而产生结构损坏，提高了整机的抗冲击能力，延长使用寿命。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13、第三缓冲磁性件11、动子磁性件12中的一项或几项的横截面为规则几何形状，如圆形、矩形、正N变形等。

并且，所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13、第三缓冲磁性件11、动子磁性件12中的一项或几项为呈环形的整体式结构，或为多个组成单元(如多个磁瓦)拼接而成的呈环形的分体结构。

实施例3：

本实施例与实施例1或2的不同之处仅在于，如图2所示，本实施例中的左缓冲件包括：

第一缓冲磁性件14，其连接所述壳体1的内壁面；

第二缓冲磁性件13，其设置于所述壳体1内部，且连接所述动子组件的筒状安装座5；

且所述第一缓冲磁性件14和所述第二缓冲磁性件13沿轴向间隔相对设置。

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件17，其位于气体压缩腔16内，且连接所述活塞4的自由端；

以及第四缓冲磁性件15，其位于气体压缩腔16内；例如，本实施例中，所述第四缓冲磁性件15可以安装在气缸座10的内壁面(如可以安装在延伸部101的内部)，或者安装在另一组可在气体压缩腔16内直线运动的活塞4的自由端，只要其可以在轴向Y上对第三缓冲磁性件17施加磁性排斥力即可；

且所述第三缓冲磁性件17和所述第四缓冲磁性件15沿轴向间隔相对设置。

所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13尺寸、材料均相同，且均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反，以使得所述第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13相互排斥；所述动子磁性件12采用径向充磁方式进行充磁，如采用沿径向向外或均采用沿径向向内的方式进行充磁等；所述第三缓冲磁性件17、第四缓冲磁性件15且均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反，以使得所述第三缓冲磁性件17、第四缓冲磁性件15相互排斥。

且第一缓冲磁性件14、第二缓冲磁性件13、第三缓冲磁性件17、第四缓冲磁性件15中的一项或几项可以为永磁体(如磁钢等)。

综上所述，本申请中的线性压缩机具有以下优点：

1)360°方向抗加速度冲击能力强，可靠性高

本申请采用轴向缓冲组件+径向缓冲组件的组合来对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲，通过轴向、径向缓冲组件的周期性作用，协助动子组件回到运动中心，减少压缩机动子的偏移，有助于动子组件抵抗360°大量级加速度冲击，提高其抗高过载能力，可有效避免动子组件在大加速度冲击时因撞缸、摩擦而产生结构损坏，提高了整机的抗冲击能力，延长使用寿命。

2)结构紧凑、尺寸小、重量轻、成本低

本申请结构设计紧凑，且弹性件可提供径向刚度，以避免仅使用机械弹簧(如板弹簧)所带来的各种缺陷，包括整体价格昂贵、设计困难、体积大、重量重、可靠性差等，使得整机轴向长度大幅缩短、重量更轻、成本更低。

3)高过载冲击时对压缩机效率影响小

本申请中的缓冲组件对轴向、轴向上的加速度冲击力进行缓冲时，几乎不会消耗能量，同时，由于径向缓冲组件在径向上可以提供良好的支撑，因此可以保证加速度冲击前后，活塞与气缸座之间摩擦阻尼不会显著变化，使得压缩机在受到高过载冲击时，仍然可以保持高效运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可全方位抗高过载的线性压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

气缸座，其与所述壳体的端部连接；

定子组件、动子组件，其均安装于所述壳体内部；

以及轴向缓冲组件、径向缓冲组件，其均安装于所述壳体内部；

所述动子组件包括动子磁性件以及活塞；所述定子组件用于产生磁场，且所述动子磁性件在所述磁场作用下带动活塞在所述气缸座内沿轴向做直线往复运动；

所述轴向缓冲组件用于对动子组件施加轴向磁性排斥力，以在轴向上对动子组件的加速度冲击进行缓冲；所述径向缓冲组件通过其径向刚度对动子组件进行径向支撑，以在径向X上对动子组件的加速度冲击进行缓冲。

2.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述轴向缓冲组件包括：左缓冲件和右缓冲件，其均设于所述壳体内部，且在轴向上分别位于所述动子组件的两端部附近。

3.如权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于，所述左缓冲件包括：

第一缓冲磁性件，其连接所述壳体的内壁面；

第二缓冲磁性件，其连接所述动子组件的筒状安装座；

所述第一缓冲磁性件和所述第二缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置；

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件，其连接所述外磁轭和/或气缸座和/或内磁轭，且与所述动子磁性件沿轴向间隔相对设置。

4.如权利要求2所述的线性压缩机，其特征在于，所述左缓冲件包括：第一缓冲磁性件，其连接所述壳体的内壁面；

第二缓冲磁性件，其连接所述动子组件的筒状安装座；

所述第一缓冲磁性件和所述第二缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置；

所述右缓冲件包括：

第三缓冲磁性件，其位于气体压缩腔内，且连接所述活塞的自由端；

以及第四缓冲磁性件，其位于气体压缩腔内；

所述第三缓冲磁性件和所述第四缓冲磁性件沿轴向间隔相对设置。

5.如权利要求3或4所述的线性压缩机，其特征在于，所述第一缓冲磁性件、第二缓冲磁性件均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反。

6.如权利要求3所述的线性压缩机，其特征在于，所述动子磁性件、第三缓冲磁性件均采用径向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相同。

7.如权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于，所述第三缓冲磁性件、第四缓冲磁性件且均采用轴向充磁方式进行充磁，且二者充磁方向相反。

8.如权利要求3或4所述的线性压缩机，其特征在于，所述第一缓冲磁性件、第二缓冲磁性件、第三缓冲磁性件、动子磁性件中的一项或几项为呈环形的整体式结构，或为多个组成单元拼接而成的呈环形的分体结构。

9.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述径向缓冲组件包括：

弹性件，其具有轴向刚度以及径向刚度，且连接定子组件的定子骨架以及动子组件的筒状安装座，且随筒状安装座的轴向运动发生伸缩形变，以及通过其径向刚度对筒状安装座进行径向支撑，以在径向X上对运动的动子组件受到的加速度冲击进行缓冲。

10.如权利要求9所述的线性压缩机，其特征在于，所述弹性件的径向刚度、轴向刚度的比值的取值范围为[40,300]。