CN118128724A - 直线压缩机及制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机领域，提供一种直线压缩机及制冷机。直线压缩机包括定子，定子中形成有气隙，气隙中绕设有线圈；永磁体，适于通过托架插设于定子并部分伸入气隙；驱动活塞，可活动地设置于压缩腔和背压腔中且驱动活塞与托架连接。该直线压缩机可以无机械谐振弹簧，可减少活动部件，降低了潜在的故障源，提升了直线压缩机的可靠性，提高了效率和设备使用寿命；保证了压缩过程的连续性和稳定性。

Description

直线压缩机及制冷机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，提供一种直线压缩机及制冷机。

背景技术

压缩机作为制冷机的关键部件决定了整个系统的效率和性能，压缩机任何故障都会导致整个系统的性能和可靠性大幅度下降。与传统的活塞式压缩机相比，直线压缩机放弃了曲柄连杆结构，采用直线电机进行直接驱动，使压缩机的整体结构更为紧凑，且摩擦损失更小。

直线压缩机作为制冷机关键部件，目前在各种探测仪器、量子计算机、超导计算机等设备中有着广泛应用，在这些设备常常需要在低温环境下工作，降低热噪声和其他干扰源的影响，以提升设备的性能，小型低温制冷机可以为这些设备提供低温环境，保证这些设备正常运行，而压缩机作为制冷机主要活动部件，其对制冷机运行的可靠性影响十分显著，直线压缩机任何故障都会导致整个系统的性能和可靠性大幅度降低，而压缩机主要的失效形式主要体现在活塞磨损与板弹簧损坏，其中板弹簧因往复运动产生的循环载荷而产生疲劳失效，这会影响整个系统的可靠性和耐久性。

同时直线压缩机作为制冷机的运动部件，不可避免在运动过程中产生震动，需要在直线压缩机上使用减震材料来减少直线压缩机的震动，保证制冷机安全、稳定的运行，但由于减震材料占据一个较大的体积，这往往会增加直线压缩机的体积与材料的使用量。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种直线压缩机，能够提升直线压缩机的工作可靠性和可用性，降低直线压缩机的成本。将该直线压缩机应用于制冷机时，能够减小制冷机的体积和排出器的轴向导热。

本发明实施例还提供一种制冷机。

本发明第一方面实施例提供一种直线压缩机，包括：

定子，所述定子中形成有气隙，所述气隙中绕设有线圈；

永磁体，适于通过托架插设于所述定子并部分伸入所述气隙，所述永磁体为2组极性相反径向充磁的磁环构成，提供谐振磁力从而替代机械谐振弹簧；

驱动活塞，可活动地设置于压缩腔和背压腔中且所述驱动活塞与所述托架连接。

本发明第一方面实施例提供的直线压缩机采用了先进的直线电机原理，结合了永磁技术，以实现高效、平稳的压缩过程。其中，定子的内部形成有气隙。在该气隙中绕设有线圈，线圈通电后会产生电磁力，与永磁体相互作用。永磁体通过托架安装在定子内并部分伸入气隙中的永磁体，当定子线圈通电时，会在气隙中产生变化的磁场，与永磁体产生的恒定磁场相互作用，从而直接驱动驱动活塞沿直线往复运动，无需传统的曲轴连杆机构。驱动活塞设计为可活动地设置于压缩腔和背压腔中，且驱动活塞与永磁体上的托架相连，确保当永磁体受电磁力驱动时，驱动活塞能同步直线运动进行压缩工作。

根据本发明的一个实施例，所述驱动活塞的外表面设置有支撑件，所述支撑件包括气体轴承；

所述驱动活塞上开设有进气口，所述进气口适于与所述压缩腔流体连通且所述进气口设置有止回阀；

所述驱动活塞中开设有内流道，所述内流道与所述进气口连通且所述气体轴承通过所述内流道与所述压缩腔流体连通；

或者，所述驱动活塞采用自润滑性能耐磨陶瓷材料和/或工程塑料和/或喷涂自润滑涂层的金属材料制成。

本发明第二方面实施例提供一种制冷机，包括振子组件以及如上述的直线压缩机；

所述振子组件内形成有调相腔，所述调相腔内间隙设置有对称设置的一对柱形活塞，一对所述柱形活塞之间设置有螺旋弹簧和连接杆，所述螺旋弹簧套设于所述连接杆。

本发明第二方面实施例提供的制冷机，该制冷机的核心创新之处在于其采用了上述的直线压缩机作为动力源，并结合了独特的振子组件结构以实现高效、精确的制冷循环。其中，制冷机包含有第一方面实施例所述的直线压缩机，通过电磁力驱动活塞进行直线往复运动，完成对制冷剂的压缩过程，提高了整体系统的能效比和运行稳定性。振子组件的内部形成了调相腔。在调相腔内采用一对柱形活塞对称设置，并通过螺旋弹簧为柱形活塞提供恢复力。这种设计有助于实现制冷剂在不同工作阶段的精准控制和流动转换。一对柱形活塞之间的连接杆保证了两活塞之间相对位置的稳定，一对柱形活塞之间的螺旋弹簧还能吸收由于压力波动带来的冲击，确保整个系统运行平稳。此外，通过螺旋弹簧代替原有的板弹簧，能够实现更长的的运行寿命，而板弹簧作为制冷机较易损坏的部件，采用螺旋弹簧替换板弹簧有利于提高排出器的可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述调相腔的内壁设置有弹簧支撑架，所述连接杆穿设于所述弹簧支撑架，所述螺旋弹簧适于通过所述连接杆预压在所述弹簧支撑架上，调整所述连接杆长度可调整所述螺旋弹簧预压量。

根据本发明的一个实施例，每个所述柱形活塞上的至少一对针阀以所述柱形活塞的几何中心对称设置。

根据本发明的一个实施例，所述调相腔中背离所述压缩腔的一侧形成有膨胀腔；

一对所述柱形活塞包括冷端活塞和热端活塞，所述热端活塞朝向所述压缩腔，所述冷端活塞朝向所述膨胀腔。

根据本发明的一个实施例，至少所述调相腔朝向所述压缩腔的端部设置有隔板，所述隔板上形成有开口，所述调相腔适于通过所述开口与所述压缩腔流体连通。

根据本发明的一个实施例，所述振子组件朝向所述压缩腔的一侧设置有热端换热器，所述振子组件朝向所述膨胀腔的一侧设置有冷端换热器，所述热端换热器和所述冷端换热器之间设置有回热器。

根据本发明的一个实施例，所述热端换热器和所述冷端换热器采用金属带材折叠成圆环形翅片状和或金属棒材加工成圆环形翅片状换热器，所述回热器采用金属丝网和或金属纤维棉和或金属小球和或非金属纤维棉填充。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明第一方面实施例提供的直线压缩机采用了先进的直线电机原理，结合了永磁技术，以实现高效、平稳的压缩过程。其中，定子的内部形成有气隙。在该气隙中绕设有线圈，线圈通电后会产生电磁力，与永磁体相互作用。永磁体通过托架安装在定子内并部分伸入气隙中的永磁体，当定子线圈通电时，会在气隙中产生变化的磁场，与永磁体产生的恒定磁场相互作用，从而直接驱动驱动活塞沿直线往复运动，无需传统的曲轴连杆机构。驱动活塞设计为可活动地设置于压缩腔和背压腔中，且驱动活塞与永磁体上的托架相连，确保当永磁体受电磁力驱动时，驱动活塞能同步直线运动进行压缩工作。

进一步地，本发明第二方面实施例提供的制冷机，该制冷机的核心创新之处在于其采用了上述的直线压缩机作为动力源，并结合了独特的振子组件结构以实现高效、精确的制冷循环。其中，制冷机包含有第一方面实施例所述的直线压缩机，通过电磁力驱动活塞进行直线往复运动，完成对制冷剂的压缩过程，提高了整体系统的能效比和运行稳定性。振子组件的内部形成了调相腔。在调相腔内采用一对柱形活塞对称设置，并通过螺旋弹簧为柱形活塞提供恢复力。这种设计有助于实现制冷剂在不同工作阶段的精准控制和流动转换。一对柱形活塞之间的连接杆保证了两活塞之间相对位置的稳定，一对柱形活塞之间的螺旋弹簧还能吸收由于压力波动带来的冲击，确保整个系统运行平稳。此外，通过螺旋弹簧代替原有的板弹簧，能够实现更长的的运行寿命，而板弹簧作为制冷机较易损坏的部件，采用螺旋弹簧替换板弹簧有利于提高排出器的可靠性。通过每个柱形活塞上开设有至少一对方向相反的针阀，使得针阀在调相活塞的基础上构成双向进气调相机构，通过同时调节两个针阀的开度可以进一步灵活调节制冷机的相位，使得制冷机维持在较高制冷性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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是本发明实施例提供的第一种直线压缩机和制冷机的示意性结构图；

图2是本发明实施例提供的第二种直线压缩机和制冷机的示意性结构图；

图3是本发明实施例提供的第三种直线压缩机和制冷机的示意性结构图；

图4是本发明实施例提供的第四种直线压缩机和制冷机的示意性结构图；

图5是本发明实施例提供的第五种直线压缩机和制冷机的示意性结构图。

附图标记：

100、定子；102、气隙；104、线圈；106、永磁体；108、托架；110、驱动活塞；112、压缩腔；114、背压腔；116、支撑件；118、进气口；120、止回阀；122、内流道；124、调相腔；126、柱形活塞；128、螺旋弹簧；130、针阀；132、连接杆；134、弹簧支撑架；136、膨胀腔；138、隔板；140、开口；142、热端换热器；144、冷端换热器；146、回热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图5所示，本发明第一方面实施例提供一种直线压缩机，包括：

定子，所述定子中形成有气隙，所述气隙中绕设有线圈；

永磁体，适于通过托架插设于所述定子并部分伸入所述气隙，所述永磁体为2组极性相反径向充磁的磁环构成，提供谐振磁力从而替代机械谐振弹簧；

驱动活塞，可活动地设置于压缩腔和背压腔中且所述驱动活塞与所述托架连接。

本发明第一方面实施例提供的直线压缩机采用了先进的直线电机原理，结合了永磁技术，以实现高效、平稳的压缩过程。其中，定子的内部形成有气隙。在该气隙中绕设有线圈，线圈通电后会产生电磁力，与永磁体相互作用。永磁体通过托架安装在定子内并部分伸入气隙中的永磁体，当定子线圈通电时，会在气隙中产生变化的磁场，与永磁体产生的恒定磁场相互作用，从而直接驱动驱动活塞沿直线往复运动，无需传统的曲轴连杆机构。驱动活塞设计为可活动地设置于压缩腔和背压腔中，且驱动活塞与永磁体上的托架相连，确保当永磁体受电磁力驱动时，驱动活塞能同步直线运动进行压缩工作。

请继续参见图1至图5，在本发明实施例中，定子100呈C字形，定子100为轭铁定子100，在定子100的两端之间形成有圆筒状气隙102，在圆筒状气隙102中设置有线圈104，线圈104为环形励磁线圈104。通过这样设置，当电流通过线圈104时，会在气隙102中产生交变磁场。

在一些实施例中，定子100为一对，一对定子100同轴设置。在其他的一些实施例中，定子100也可以设置一个。

永磁体106通过托架108安装在定子100内，并且部分插入到定子100的气隙102中。当定子100线圈104通电产生的磁场变化时，会与永磁体106之间的相互作用力来直接驱动永磁体106以及与其连接的驱动活塞110沿直线方向运动。

驱动活塞110能在压缩腔112和背压腔114之间往复移动。由于支撑件116可以使用气体轴承，使得驱动活塞110外表面与缸体之间没有实体接触，而是通过高压气体形成气膜以减小摩擦和提高效率。

在其他的一些实施例中，驱动活塞110还可以采用自润滑性能耐磨陶瓷材料和/或工程塑料和/或喷涂自润滑涂层的金属材料制成。

当支撑件116包括气体轴承时，在驱动活塞110上设有进气口118，这个进气口118能够在活塞行程的特定阶段与压缩腔112相通，允许外部气体进入压缩腔112。进气口118装有止回阀120，能够保证气体轴承拥有稳定的供气。

此外，直线电机的永磁体106在定子100之间会受到因维持磁场能最小的磁场力，驱动活塞110在运动的过程中会受到因背压腔114与压缩腔112压力的不同而产生的气体力，相当于存在两个弹簧为驱动活塞110提供保证其往复运动所需要的恢复力，称这两个弹簧分别为磁弹簧与气体弹簧。更重要的是与传统设计相比，该直线压缩机的主要优势在于减少了活动部件，首先，这种简化的设计降低了系统的复杂性，通过减少活动部件，整个系统的结构更加简单，减少了零部件之间的相互作用和潜在的故障点。其次，由于减少了活动部件，系统的故障率也得到了降低，活动部件通常是系统中最容易受到磨损和破坏的部分之一，通过减少活动部件，减少了潜在的故障源，降低了系统发生故障的可能性，这意味着系统可以更长时间地稳定运行，减少了停机和维修的需求，提高了系统的可靠性和可用性。

根据本发明的一个实施例，驱动活塞110中开设有内流道122，内流道122与进气口118连通且气体轴承通过内流道122与压缩腔112流体连通。

在本发明的一个实施例中，对驱动活塞110的结构进行了优化设计，具体为：在驱动活塞110内部巧妙地开设了一条内流道122。这条内流道122与前述的进气口118相互连通，从而形成了一个完整的气体流通路径。

当驱动活塞110在直线压缩机中往复运动时，通过内流道122的设计，一方面能够确保压缩腔112的气体从进气口118进入流道；另一方面，它还使得气体轴承能通过该内流道122与压缩腔112内的流体保持连通。

气体轴承的工作原理依赖于流体动力学效应，在高速流动的气体介质作用下形成气膜，以实现活塞与缸体之间的无接触支撑和润滑。因此，通过内流道122将气体轴承与压缩腔112流体直接连通，不仅能有效提供气体轴承所需的高压气体，还能进一步提高整个直线压缩机的工作效率和稳定性，减少摩擦损失，延长设备使用寿命。

结合参见图1至图5，本发明第二方面实施例提供一种制冷机，包括振子组件以及如上述的直线压缩机；

振子组件内形成有调相腔124，调相腔124内间隙设置有对称设置的一对柱形活塞126，一对柱形活塞126之间设置有螺旋弹簧128和连接杆132，螺旋弹簧128套设于连接杆132。

本发明第二方面实施例提供的制冷机，该制冷机的核心创新之处在于其采用了上述的直线压缩机作为动力源，并结合了独特的振子组件结构以实现高效、精确的制冷循环。其中，制冷机包含有第一方面实施例的直线压缩机，通过电磁力驱动活塞110进行直线往复运动，完成对制冷剂的压缩过程，提高了整体系统的能效比和运行稳定性。振子组件的内部形成了调相腔124。在调相腔124内采用一对柱形活塞126对称设置，并通过螺旋弹簧128为柱形活塞126提供恢复力。这种设计有助于实现制冷剂在不同工作阶段的精准控制和流动转换。一对柱形活塞126之间的连接杆132不仅保证了两活塞之间相对位置的稳定，还能通过螺旋弹簧128吸收由于压力波动带来的冲击，确保整个系统运行平稳。同时，螺旋弹簧128的弹性特性有助于根据制冷需求调整活塞的动态响应。此外，通过螺旋弹簧128代替原有的板弹簧，能够实现更长的的运行寿命，而板弹簧作为制冷机较易损坏的部件，采用螺旋弹簧128替换板弹簧有利于提高排出器的可靠性。通过每个柱形活塞126上开设有至少一对针阀130，针阀130以柱形活塞126的几何中心对称设置，使得针阀130在调相活塞的基础上构成双向进气调相机构，通过同时调节两个针阀130的开度可以进一步灵活调节制冷机的相位，使得制冷机维持在较高制冷性能。

在本发明的第二方面实施例中，提供了一种制冷机，其设计整合了上述描述的直线压缩机，并且创新性地引入了振子组件来优化制冷循环过程。

振子组件是该制冷机中的一个关键部件，它内部构建有一个调相腔124。在这个调相腔124内，对称设置有一对柱形活塞126，这两者之间安装有螺旋弹簧128，使得活塞可以在一定范围内相对移动并保持动态平衡。这种结构有助于根据制冷剂压力的变化进行精密的相位调节，从而更好地控制制冷剂在不同状态下的流动和转换。

每根柱形活塞126上特别设计有至少一对针阀130。这些针阀130的作用在于调节压力流与质量流的相位，在调相活塞的基础上构成双向进气调相机构，通过同时调节两个针阀130的开度可以进一步灵活调节制冷机的相位，使得制冷机维持在较高制冷性能。

因此，本发明提供的制冷机利用直线压缩机实现高效动力源，结合独特的振子组件及针阀130调控机制，确保了制冷循环的平稳运行和整体性能的提升。

根据本发明的一个实施例，一对柱形活塞126之间设置有连接杆132，螺旋弹簧128套设于连接杆132。

在本发明的一个具体实施例中，对振子组件内部结构进行了进一步优化。一对柱形活塞126之间增设了一根连接杆132，这根连接杆132起到了关键的机械联动作用，使得两个柱形活塞126能够同步、协调地进行往复运动。

螺旋弹簧128套设于连接杆132之上且螺旋弹簧128的一端与柱形活塞126的端面相抵接。这样的设计有以下几个显著优点：

通过连接杆132保证了两个柱形活塞126之间的相对位置精确稳定。

螺旋弹簧128套设于连接杆132上，能够更均匀地传递弹性力，使两个柱形活塞126受力均衡，从而实现更为平稳的动态响应和振动控制。

这种连接方式降低了部件间的磨损，延长了设备使用寿命，同时也有利于简化装配过程以及维护保养。

该实施例中的连接杆132与螺旋弹簧128组合设计不仅提高了制冷机内部机构的运行精度和稳定性，也提升了整个制冷系统的可靠性和耐用性。

根据本发明的一个实施例，调相腔124的内壁设置有弹簧支撑架134，连接杆132穿设于弹簧支撑架134，螺旋弹簧128适于通过连接杆132预压在弹簧支撑架134上，调整连接杆132长度可调整螺旋弹簧128预压量。

在本发明的一个具体实施例中，对螺旋弹簧128的安装方式进行了更为精细的设计。在调相腔124内增设了弹簧支撑架134，该弹簧支撑架134的主要功能是对螺旋弹簧128进行有效定位和支撑，确保其稳定工作。

螺旋弹簧128套设于连接杆132上，并通过预先设置好的预压力紧压在弹簧支撑架134上。这样的设计有以下几个显著优点：

弹簧支撑架134为螺旋弹簧128提供了一个固定的工作位置，避免其在压缩机运行过程中发生偏移或松动，从而保证柱形活塞126运动时受到均匀且稳定的弹力作用。

通过预压的方式调整螺旋弹簧128的初始压缩状态，可以精确控制两个柱形活塞126之间的初始间隙以及动态响应特性。

螺旋弹簧128能够有效分散螺旋弹簧128的压力分布，减少局部应力集中，并降低因弹簧疲劳失效导致的故障风险。

通过在连接杆132上设置弹簧支撑架134并使螺旋弹簧128预压在其上的设计，不仅提升了直线压缩机制冷机振子组件的机械稳定性、响应精度和耐用性，也为其高效、平稳运行提供了有力保障。

根据本发明的一个实施例，每个柱形活塞126上的至少一对针阀130的开设方向以柱形活塞126的几何中心对称设置。

在本发明的一个实施例中，针对每个柱形活塞126上的针阀130设置方式进行了特别设计。具体来说，每个柱形活塞126上至少开设有一对针阀130，并且这一对针阀130的布局以柱形活塞126的几何中心对称地设置。

这种设计的主要目的在于调节压力流与质量流的相位。通过在柱形活塞126上开设针阀130，使得来自压缩机的高压气体在进入膨胀机前就分成两路，一路气体进入回热器146；另一路气体经其中一个针阀130旁通了部分原来流经回热器146的气流进而实现调相，这路通过旁通的质量流不需要经过回热器146的预冷。

其次，流经其中一个针阀130的质量流在相位上与回热器146的压力流同相。这路从该针阀130引入的气流，可抑制质量流相位相对于压力波超前的现象，从而获得满足最佳制冷性能所需的相移量。

根据本发明的一个实施例，调相腔124中背离压缩腔112的一侧形成有膨胀腔136；

一对柱形活塞126包括冷端活塞和热端活塞，热端活塞朝向压缩腔112，冷端活塞朝向膨胀腔136。

在本发明的一个实施例中，对振子组件的调相腔124内部结构进行了进一步细化。调相腔124被设计为包括压缩腔112和膨胀腔136两个部分。

具体来说，在调相腔124背离压缩腔112的一侧设置有膨胀腔136。一对柱形活塞126根据其功能不同，分为冷端活塞和热端活塞。其中，热端活塞面向压缩腔112，主要负责在压缩阶段与直线压缩机配合。

具体来说，充气过程：

高压气体流经回热器146，被回热器146内的回热填料冷却，通过冷端换热器144，以层流形式进入，把管内气体推向封闭端。气体受到挤压后，压力和温度上升，使封闭端的气体温度达到最高值。

换热过程：布置在封闭端的热端换热器142将热量带走，使管内气体的温度降低，进气阀关闭。

排气过程：排气间开启与低压气源接通，管内气体膨胀，产生制冷效应，气体的温度降低

回热过程：膨胀后的低压气体反向流过回热器146，吸收回热填料中热量，气体被复热升温，返回压缩机入口，至此，一个完整的循环结束。

这种冷热端活塞的设计极大地提高了制冷效率，并确保了制冷循环过程的流畅运行。

根据本发明的一个实施例，至少调相腔124朝向压缩腔112的端部设置有隔板138，隔板138上形成有开口140，调相腔124适于通过开口140与压缩腔112流体连通。

在本发明的一个实施例中，为了更好地控制和调节制冷剂从调相腔124流向压缩腔112的过程，特别设计了隔板138结构。具体来说，在调相腔124朝向压缩腔112的一端设置有至少一块隔板138，并且在隔板138上巧妙地开设了开口140。

该隔板138的存在主要起到分隔与导向的作用，通过其上的开口140，实现了调相腔124与压缩腔112之间的流体连通。当柱形活塞126(尤其是热端活塞)运动时，调相腔124内的制冷剂可以通过隔板138上的开口140适时进入压缩腔112，从而确保制冷循环过程中制冷剂的流动路径合理、高效。

这样的设计不仅有助于精确控制、调节相位以提高制冷性能，减少制冷剂在流动过程中的能量损失，提高整个制冷机的工作效率和稳定性。同时，隔板138的使用还有利于简化设备结构，降低制造成本。

当在调相腔124朝向压缩腔112的端部设置隔板138，并通过隔板138上的开口140实现调相腔124与压缩腔112流体连通时，这种结构设计适用于斯特林制冷机。斯特林制冷机利用活塞在调相腔124内进行往复运动，通过膨胀实现制冷效应。隔板138的存在使得制冷剂流动更加有序。

当膨胀腔136再进一步增大时，那么这种结构的制冷机为脉冲管制冷机。在脉冲管制冷机中，通过制冷剂的膨胀形成制冷效应。

根据本发明的一个实施例，振子组件朝向压缩腔112的一侧设置有热端换热器142，振子组件朝向膨胀腔136的一侧设置有冷端换热器144，热端换热器142和冷端换热器144之间设置有回热器146。

在本发明的一个实施例中，对制冷机的热交换系统进行了优化设计。具体来说，在振子组件朝向压缩腔112的一侧安装了热端换热器142；在振子组件朝向膨胀腔136的一侧，则设置有冷端换热器144。

此外，为了进一步提高整个制冷系统的能效比，还在热端换热器142与冷端换热器144之间增设了回热器146。回热器146是回热式低温制冷机中的关键部件，实现冷、热流体间周期性换热的功能。与传统的换热器不同，回热器146的特点在于冷、热流体交替地流经同一流道空间，通过与回热填料的直接接触实现热交换。采用回热器146所实现的回热过程可以提高制冷循环的热力学效率。在低温制冷机工作过程中，回热器146周期地积累上一次循环所得冷量，并将其传递给下一次循环的入流工质，充分利用了制冷过程中不同温位的制冷量，提高了能量的利用率。在交变流动过程中，回热器146中流体和填料的温度都是空间位置和时间的函数。经过热吹期和冷吹期的多次切换以后，回热器146达到稳定的工作状态，此时回热器146任意位置的温度均随时间呈现周期性变化。

热端换热器142和冷端换热器144采用金属带材折叠成圆环形翅片状和或金属棒材加工成圆环形翅片状换热器，回热器146采用金属丝网和/或金属纤维棉和/或金属小球和/或非金属纤维棉填充。

在本发明实施例中，采用金属带材折叠成圆环形翅片状使得这热端换热器142和冷端换热器144是由金属带材(通常是导热性能良好的金属，如铜、铝等)折叠制成的圆环形翅片组成。翅片是换热器的重要部分，其结构可以增加散热或吸热的表面积，提高换热效率。

采用金属棒材加工成圆环形翅片状，除了金属带材外，热端换热器142和冷端换热器144还可以由金属棒材加工而成，同样形成圆环形翅片状。

回热器146内部可以填充金属丝网，这种材料具有良好的导热性能和结构稳定性。除此之外，还可以选择使用金属纤维棉来填充回热器。金属纤维棉是一种导热性能良好的材料，由金属纤维组成，可以提供良好的热传导效果。

回热器146内部还可以采用金属小球填充，金属小球也可以作为填充材料用于回热器146中。这种小球状结构有助于增加热交换的表面积，提高换热效率。

回热器146内部还可以采用非金属纤维棉填充，除了金属材料，非金属纤维棉(如玻璃纤维棉)也可以作为填充材料用于回热器146中。

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 (9)

1.一种直线压缩机，其特征在于，包括：

定子(100)，所述定子(100)中形成有气隙(102)，所述气隙(102)中绕设有线圈(104)；

永磁体(106)，适于通过托架(108)插设于所述定子(100)并部分伸入所述气隙(102)，所述永磁体(106)为2组极性相反径向充磁的磁环构成，提供谐振磁力从而替代机械谐振弹簧；

驱动活塞(110)，可活动地设置于压缩腔(112)和背压腔(114)中且所述驱动活塞(110)与所述托架(108)连接。

2.根据权利要求1所述的直线压缩机，其特征在于，所述驱动活塞(110)的外表面设置有支撑件(116)，所述支撑件(116)包括气体轴承；

所述驱动活塞(110)上开设有进气口(118)，所述进气口(118)适于与所述压缩腔(112)流体连通且所述进气口(118)设置有止回阀(120)；

所述驱动活塞(110)中开设有内流道(122)，所述内流道(122)与所述进气口(118)连通且所述气体轴承通过所述内流道(122)与所述压缩腔(112)流体连通；

或者，所述驱动活塞(110)采用自润滑性能耐磨陶瓷材料和/或工程塑料和/或喷涂自润滑涂层的金属材料制成。

3.一种制冷机，其特征在于，包括振子组件以及如权利要求1至2中任一项所述的直线压缩机；

所述振子组件内形成有调相腔(124)，所述调相腔(124)内间隙设置有对称设置的一对柱形活塞(126)，一对所述柱形活塞(126)之间设置有螺旋弹簧(128)和连接杆(132)，所述螺旋弹簧(128)套设于所述连接杆(132)。

4.根据权利要求3所述的制冷机，其特征在于，所述调相腔(124)的内壁设置有弹簧支撑架(134)，所述连接杆(132)穿设于所述弹簧支撑架(134)，所述螺旋弹簧(128)适于通过所述连接杆(132)预压在所述弹簧支撑架(134)上，调整所述连接杆(132)长度可调整所述螺旋弹簧(128)预压量。

5.根据权利要求3所述的制冷机，其特征在于，每个所述柱形活塞(126)上的至少一对针阀(130)以所述柱形活塞(126)的几何中心对称设置。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的制冷机，其特征在于，所述调相腔(124)中背离所述压缩腔(112)的一侧形成有膨胀腔(136)；

一对所述柱形活塞(126)包括冷端活塞和热端活塞，所述热端活塞朝向所述压缩腔(112)，所述冷端活塞朝向所述膨胀腔(136)。

7.根据权利要求6所述的制冷机，其特征在于，至少所述调相腔(124)朝向所述压缩腔(112)的端部设置有隔板(138)，所述隔板(138)上形成有开口(140)，所述调相腔(124)适于通过所述开口(140)与所述压缩腔(112)流体连通。

8.根据权利要求6所述的制冷机，其特征在于，所述振子组件朝向所述压缩腔(112)的一侧设置有热端换热器(142)，所述振子组件朝向所述膨胀腔(136)的一侧设置有冷端换热器(144)，所述热端换热器(142)和所述冷端换热器(144)之间设置有回热器(146)。

9.根据权利要求8所述的制冷机，其特征在于，所述热端换热器(142)和所述冷端换热器(144)采用金属带材折叠成圆环形翅片状和或金属棒材加工成圆环形翅片状换热器，所述回热器(146)采用金属丝网和或金属纤维棉和或金属小球和或非金属纤维棉填充。