CN1279284C - 往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种往复式压缩机，包括：封闭外壳(10)；往复式电动机(20)，具有定子和设置在定子(21)之间的空气间隙中、并作往复式运动的电枢(22)；压缩单元(30)，具有与该往复式电动机的电枢(22)结合的活塞，和固定在该封闭外壳(10)内的气缸；弹簧单元(50)，沿运动方向弹性支撑该往复式电动机(20)的电枢(22)；机架单元(100)，支撑该往复式电动机(20)和压缩单元(30)，在其上的适当部分有气孔(111)。因此，当往复式电动机(20)的电枢(22)作往复运动，气体在电枢(22)的端部压缩时，防止了流阻的增加。另外，当电枢发生过冲程时，由于台阶部分(112)提供了防止磁铁脱落或损坏的空间，而提高了压缩机的可靠性。

Description

往复式压缩机

技术领域

本发明涉及一种往复式压缩机，尤其是一种在活塞进行往复运动时能减少流阻发生，并能在电枢发生过冲程时防止电枢损坏的往复式压缩机。

背景技术

通常，活塞在气缸内作往复运动，往复式压缩机吸入、压缩并排出气体。

图1是传统技术的一个往复式压缩机的垂直截面图。

如图1所示，传统往复式压缩机包括其下部充有润滑剂、并且其内具有彼此连通的吸气管SP和排气管DP的封闭外壳10，固定在封闭外壳10内的往复式电动机20，安装在封闭外壳10内并吸入、压缩和排出气体的压缩单元30，支撑往复式电动机20和压缩单元30的机架单元40，沿运动方向弹性地支撑往复式电动机20的电枢并引起共振的弹簧单元50，和安装在机架单元40处并向往复式电动机20和压缩单元30供应润滑剂的润滑剂供给单元(未示出)。

往复式电动机20包括由内定子21A和外定子21B组成的定子21，以及插入内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中、并与活塞31(待说明)一起作往复运动的电枢22。

电枢22包括插入内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中、并与压缩单元30的活塞31结合的磁铁支撑件22A，以及磁铁22B，该磁铁22B以规则的间隔固定在磁铁支撑件22A的外圆周表面，以便定位在内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中。

压缩单元30包括通过与往复式电动机20的磁铁支撑件22A结合以作往复运动的活塞31，固定在前机架41处(待说明)、以便活塞31可滑动地插入其中、并与该活塞31一起形成压缩空间32a的气缸32，安装在活塞31的前端、为限制气体的吸入而打开和关闭活塞31的气孔31b的吸气阀33，以及安装在气缸32的前端面、以便遮盖压缩空间并限制压缩气体的排放的排气阀组件34。

连通吸气管SP的气体流道31a在活塞31内较长地形成到一预定深度，且气孔31b与气体流道31a连接，穿过活塞31的前端面。

机架单元40包括支撑接触内定子21A和外定子21B的前侧、并且气缸32插入式地与之结合的前机架41，支撑接触外定子21B的后侧的中间机架42，以及与中间机架42结合、以便支撑外弹簧52后端的后机架43。

弹簧单元50包括沿轴向在气缸32的外圆周表面处插入、以便其两端分别支撑在磁铁支撑件22A和活塞31的结合部的前表面和前机架41的相应内表面处的内弹簧51，以及外弹簧52，外弹簧52的两端分别支撑在磁铁支撑件22A和活塞31的该结合部的后表面和后机架43的相应的前表面。

现在说明如上构造的传统往复式压缩机的运转。

当向安装在外定子21B的绕组线圈21C供电时，内定子21A和外定子21B之间产生磁力线，处于内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中的电枢22沿磁力线方向移动，依靠弹簧50连续地作往复运动，因此，与电枢22结合的活塞31在气缸32内作往复运动，这样压缩空间32a的容积发生变化，并且将冷却气体吸入压缩空间32a中，在其中压缩，然后从中排出。

在活塞的吸气冲程中，将冷却气体经吸气管SP吸入封闭的外壳10中，气体流经气体流道31a和活塞31的气孔31b，并且打开吸气阀33，以便将气体吸入压缩空间32a中，在活塞的压缩冲程中，将气体压缩到一预定压力，然后通过打开排气阀组件34使气体经排气管DP排出。这一系列过程反复进行。

但是，传统往复式压缩机存在下述问题。即，如图2A所示，由于支撑内定子21A和外定子21B的前机架41是封闭的，压缩的气体成为阻碍往复运动的电枢22运动的流阻。因此，由于该流阻的存在，电枢22未能前进到所希望的位置，导致活塞31的冲程缩短，使压缩机效率降低。

另外，如图2B所示，在使支撑内定子21A和外定子21B的前机架41处于更接近电枢22的位置的情况下，当电枢22发生过冲程时，电枢22很可能碰撞前机架41的后表面而损坏磁铁22B，或很可能使两个定子21A和21B间的磁漏增加。同时，在支撑内定子21A和外定子21B的前机架41与电枢22保持一定距离的情况下，必须将活塞31、后机架43和封闭外壳10加长，产生了高价磁铁的材料费用增加的问题，加大了压缩机。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种往复式压缩机，当电枢往复运动时，能减少由于在压缩单元之外的地方产生冷却气体压缩而引起的流阻。

本发明的另一目的是提供一种往复式压缩机，能在电枢发生过冲程时，防止电枢与机架碰撞，减少内定子和外定子之间的磁漏，并且实现压缩机尺寸的紧凑。

为了达到这些目的，提供一种往复式压缩机，包括：封闭外壳，其内有彼此连通的吸气管和排气管；往复式电动机，具有包括以一预定空气间隙固定在该封闭外壳内的内定子和外定子的定子，和设置在两个定子之间的空气间隙内、并作往复运动的电枢；压缩单元，具有与往复式电动机的电枢结合、以便与该电枢一起作往复运动的活塞，和固定在该封闭外壳内、其内可滑动地插有所述活塞以形成一压缩空间的气缸；弹簧单元，沿运动方向弹性支撑往复式电动机的电枢，并引起共振；机架单元，具有同时与该往复式电动机的每个定子接触、以便支撑该往复式电动机和压缩单元的接触部分，和在其处有台阶部分凹入形成的非接触部分。

附图说明

图1是根据传统技术的往复式压缩机的一实例的垂直截面图；

图2A是根据该传统技术的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图；

图2B是根据该传统技术的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图；

图3是根据本发明的一优选实施例的往复式压缩机的例子的垂直截面图；

图4是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的主要部件的示意截面图；

图5A是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图；

图5B是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图；

图6是根据本发明优选实施例的往复式压缩机的一个变型的主要部件的示意截面图；

图7是根据本发明优选实施例的往复式压缩机的另一个变型的垂直截面图；

图8是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的变型的主要部件的垂直截面图。

具体实施方式

现在参照附图说明本发明的一个优选实施例的往复式压缩机。

图3是根据本发明的一优选实施例的往复式压缩机的例子的垂直截面图，图4是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的主要部件的示意截面图，图5A是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图，图5B是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的电枢的一操作状态的示意截面图。

如附图所示，本发明的一往复式压缩机包括其下部充有润滑剂、并在其中具有彼此连通的吸气管SP和排气管DP的封闭外壳10，固定在封闭外壳10内的往复式电动机20，安装在封闭外壳10内、并吸入、压缩和排出气体的压缩单元30，支撑往复式电动机20和压缩单元30的机架单元100，沿运动方向弹性地支撑往复式电动机20的电枢并引起共振的弹簧单元50，以及安装在机架单元100处、并向往复式电动机20和压缩单元30供应润滑剂的润滑剂供给单元(未示出)。

该往复式电动机20包括由内定子21A和外定子21B组成的定子21，和插入内定子21A与外定子21B之间的空气间隙中、并与活塞31(待说明)一起作往复运动的电枢22。

电枢22包括插入内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中、并与压缩单元30的活塞31结合的磁铁支撑件22A，以及以规则间隔固定在磁铁支撑件22A外圆周表面、以便定位在内定子A和外定子B之间的空气间隙中的磁铁22B。

压缩单元30包括通过与往复式电动机20的磁铁支撑件22A结合以作往复运动的活塞31，固定在前机架110(待说明)处、以便活塞31可滑动地插入其中、并与该活塞31一起形成压缩空间32a的气缸32，安装在活塞的前端、为限制气体的吸入而打开和关闭气孔31b的吸气阀33，以及安装在气缸32的前端面、以便遮盖压缩空间并限制压缩气体排放的排气阀组件34。

连通吸气管SP的气体流道31a较长地穿入形成在活塞31内，达到一预定深度，气孔31b穿透活塞31的前端面，与气体流道31a连接。

机架单元100包括支撑接触内定子21A和外定子21B的前侧、与气缸32插入地结合的前机架110，支撑接触外定子21B的后侧的中间机架120，和与中间机架120结合、以便支撑外弹簧52的后端的后机架130。

参照图4，前机架110为盘式，在其中心有一通孔(无附图标记)，气缸32插入该通孔。前机架110包括与内定子21A和外定子21B都接触的接触部分a，和不与内定子21A和外定子21B接触的非接触部分b，该非接触部分包括形成在同一圆周上的气孔111。

气孔111面向沿运动方向处于内定子21A和外定子21B之间的空气间隙中的电枢22，气孔111的直径D1优选等于或大于空气间隙的间距D2。

在前机架110的内侧有从前侧看为环形的台阶部分112凹入制成，该台阶部分112从前侧看，为环形形式，以在电枢22发生过冲程时，防止电枢22的端部碰撞前机架110的内面。

台阶部分112在前机架110对应于电枢22的前端形成气孔111的部分处形成，即处于具有一预定深度而与内定子21A和外定子21B不接触的非接触部分b。

为了在电枢22发生过冲程时，避免电枢22与前机架110可能发生的碰撞，从台阶部分112的底部到电枢22的相应前端的距离L1大于电枢22和活塞彼此结合处的凸缘部分31c的内面到最近的内定子21A的相应后端的距离L2。

为了防止对前机架110的磁漏，优选的是从台阶部分112的底部到定子21A和21B的相应前端的距离L1等于或大于两定子21A和21B之间的空气间隙的间距D2。

弹簧单元50包括沿活塞31的轴向插入气缸32的外圆周的内弹簧51，该内弹簧51的两端分别由磁铁支撑件22A和活塞31的结合部的前表面和前机架110的相应内表面支撑，还包括外弹簧52，该外弹簧52的两端分别由磁铁支撑件22A和活塞31的结合部的后表面和后机架43的相应前表面支撑。

参见图6，凸缘部分31c在活塞31的后侧端部形成，以便与电枢22的磁铁支撑件22A结合。气孔31d可以以相等间隔在同一圆周上制成，这样气体在两侧均能平稳地流通。

几个气孔22a可在磁铁支撑件22A上形成，从而在电枢往复地运动时，减少后侧产生的流阻。

那些与传统技术相同的元件采用了相同的附图标记。

现在说明本发明的运转效果。

当向往复式电动机20的绕组线圈21C供电时，电枢22与活塞31一起线性地作往复运动。当活塞31在气缸32内往复移动时，改变了压缩空间32a的压力，这样将冷却气体吸入压缩空间32a中，压缩气体到一定压力，并将其排出。这一系列过程反复进行。

围绕电枢22的前端部分由内定子21A、外定子21B和前机架110形成空间A，这样当电枢22往复运动时，空间A的压力增高，这可以产生阻碍电枢往复运动的流阻。

但是，在这个方面，由于气孔111形成在前机架110处，当电枢22向前移动时，填充在空间A内的气体经气孔111排出到压缩单元30之外。因此，阻碍电枢往复运动的流阻减少，这样电动机的输出输入之比能被提高，结果改善了压缩机的效率。

图6是根据本发明的优选实施例的往复式压缩机的一个变型的主要部件的示意截面图。

参见图6，气孔22a和31d分别在电枢22的后侧的磁铁支撑件22A和活塞的凸缘部分31c处形成，这样，当电枢22往复运动时，填充在电枢的内部和外部的气体彼此自由流通，因此，由于气体而在电枢22的后侧的产生的流阻减少，并且压缩机效率提高。

在由于电枢往复运动的控制误差，使电枢2和活塞31过度向前，而发生过冲程的情况中，电枢22的前端部可能碰撞前机架110的内面。对于这样的情况，如图5B所示，当台阶部分112在前机架110处形成时，适当地调整台阶部分112的深度，这样在电枢22的前端部碰撞前机架110的内面之前，电枢22和活塞31的结合部，即活塞的凸缘部分31c，首先碰撞内定子21A的后面，以限制电枢21向前运动。从而防止磁铁22B从磁铁支撑件22A脱出或损坏。

另外，由于前机架110的台阶部分112的存在，甚至不用延长压缩机的水平长度，就使前机架110与内定子21A和外定子21B的每个组合部分(pool part)保持一距离，这样减少了通过前机架110的磁漏，并且往复式电动机的效率提高。

现在参照图7和8说明根据本发明的另一实施例的往复式电动机。

图7是根据本发明优选实施例的往复式压缩机的另一个变型的垂直截面图，图8是根据本发明该优选实施例的往复式压缩机的变型的主要部件的垂直截面图。

与上述的往复式电动机20设置在压缩机单元30的外圆周的实例不同，在该变型中，如图7所示，往复式电动机220和压缩单元230在前后方向上有一预定间隔，并由机架单元240机械连接和支撑。

机架单元240包括前机架241、第一和一个第二中间机架242A和242B、以及后机架243。

在前机架241固定有其中可滑动地插有活塞231的气缸232。

往复式电动机220的外定子221B固定在第二中间机架242B和后机架243之间，接触部分(a)通过与内定子221A和外定子221B支撑地接触而在后机架243处形成。

在沿电枢222的运动方向与内定子221A和外定子221B之间的空气间隙对应的非接触部分b处，气孔243a形成在同一圆周上，气孔243a的内径D1大于空气间隙的长度D2。

包括气孔243a的台阶部分243b以环形形状凹入地形成在非接触部分b处。

至于台阶部分243b的深度，与上述实施例类似，优选的是从台阶部分243a的底部到电枢222的后端的距离L1大于从电枢222和活塞231的结合部，即凸缘部231c到内定子221A的前端的距离L2。

在本实施例中，可在使电枢222与活塞231结合的活塞231的凸缘部231c处，以及在磁铁支撑件222A处形成多个气孔(未图示)。

以这种方式，由内定子、外定子和后机架形成的空间经气孔与外部连通，这样，能减少在电枢的往复运动过程中，由空间内的压力提高而引起的流阻。

另外，当电枢和活塞发生过冲程时，由于后机架的台阶部分，在电枢端部碰撞后机架的内面之前，电枢和活塞的结合部首先碰撞内定子的前端，而防止电枢碰撞。从而防止磁铁脱下或损坏，提高了压缩机的可靠性。

而且，由于每个定子和后机架间的间距被加宽到一定程度，从而防止了经后机架的磁漏，使往复式电动机的性能提高，并且也提高压缩机的效率。

如上所述，根据本发明的往复式压缩机，支撑往复式电动机和压缩单元的机架包括至少一个支撑内定子和外定子的机架，并且气孔和台阶部分面向两定子之间的空气间隙形成。

因此，当往复式电动机的电枢作往复运动时，气体在电枢的端部压缩，这样阻止了流阻的增加，提高了压缩机的效率。

另外，当电枢发生过冲程时，由于台阶部分产生了一个阻止磁铁脱落或损坏的空间，而提高压缩机的可靠性。

而且，机架和每个定子之间的间距被加宽到切断磁漏的程度，这样压缩机的效率提高。

根据本发明的一个方面，提供的一种往复式压缩机包括：封闭外壳，其内有彼此连通的吸气管和排气管；往复式电动机，具有包括以一预定空气间隙固定在该封闭外壳内的内定子和外定子的定子和设置在两个定子之间的空气间隙内、并作往复运动的电枢；压缩单元，具有与往复式电动机的电枢结合、以便与该电枢一起作往复运动的活塞和固定在该封闭外壳内、其内滑动地插有该活塞以形成一压缩空间的气缸；弹簧单元，沿电枢的运动方向弹性支撑往复式电动机的电枢并引起共振；以及机架单元，支撑该往复式电动机和压缩单元，在其一定部分有气孔。

根据本发明的另一个方面，提供一种往复式压缩机，包括：封闭外壳，其内有彼此连通的吸气管和排气管；往复式电动机，具有包括以一预定空气间隙固定在该封闭外壳内的内定子和外定子的定子和设置在两个定子之间的空气间隙内、并作往复运动的电枢；压缩单元，具有与该往复式电动机的电枢结合、以便与该电枢一起作往复运动的活塞，以及固定在该封闭外壳内、其中可滑动地插有该活塞以形成一压缩空间的气缸；弹簧单元，沿运动方向弹性支撑该往复式电动机的电枢，并引起共振；机架单元，具有同时与该往复式电动机的每个定子接触、以便支撑该往复式电动机和压缩单元的接触部分，和其处有台阶部分凹入形成的非接触部分。

由于本发明可以具体化为几种形式，而不脱离其精神或基本特征，因此也应该理解，上述实施方式除特指的外，都不受上述说明的细节所限制，而应当在所附的权利要求所限定的精神和范围内广泛地加以解释，因此所有在权利要求的要求和范围内或其等同物内的变动和变型包含在所附的权利要求中。

Claims (9)

1、一种往复式压缩机，包括：

封闭外壳，其内有彼此连通的吸气管和排气管；

往复式电动机，具有包括以一预定空气间隙固定在该封闭外壳内的内定子和外定子的定子，和设置在两个定子之间的空气间隙内、并作往复运动的电枢；

压缩单元，具有与往复式电动机的电枢结合、以便与该电枢一起作往复运动的活塞，和固定在该封闭外壳内、其内可滑动地插有所述活塞以形成一压缩空间的气缸；

弹簧单元，沿运动方向弹性支撑往复式电动机的电枢，并引起共振；

机架单元，具有同时与该往复式电动机的每个定子接触、以便支撑该往复式电动机和压缩单元的接触部分，和非接触部分，在所述非接触部分处有台阶部分凹入地形成。

2、根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述机架单元的非接触部分包括气孔。

3、根据权利要求2所述的压缩机，其中，气孔沿电枢的运动方向面向内定子和外定子之间的空气间隙形成。

4、根据权利要求3所述的压缩机，其中，气孔的内径等于或大于往复式电动机的空气间隙。

5、根据权利要求1所述的压缩机，其中，机架单元的台阶部分沿电枢的运动方向面向内定子和外定子之间的空气间隙形成。

6、根据权利要求1所述的压缩机，其中，台阶部分的深度使从台阶部分的底部到电枢的相应端的距离大于从电枢和活塞的结合部的一个表面到该往复式电动机最近的相应端的距离。

7、根据权利要求1所述的压缩机，其中，台阶部分的深度使从台阶部分的底部到每个定子的相应端的距离大于两个定子间的空气间隙。

8、根据权利要求2所述的压缩机，其中，凸缘部分形成在压缩单元的活塞上，以便与该往复式电动机的电枢结合，并且气孔形成在活塞的凸缘部分上。

9、根据权利要求2所述的压缩机，其中，气孔形成在该往复式电动机的电枢的磁铁支撑件上。

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