CN1769682A - 线性压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性压缩机。该线性压缩机包括：气缸，在该气缸中设置有线性往复运动的活塞；以及线性马达，其用以使活塞进行线性往复运动。该线性马达包括：外铁芯；安装在外铁芯中的线轴；缠绕在线轴上线圈；与外铁芯分隔开以在其间限定一间隙的内铁芯，该内铁芯安装为随该活塞同时进行线性往复运动；安装在内铁芯上的磁体支架；以及安装在磁体支架中的磁体。该线性压缩机具有简单的结构，从而减少部件的数目并降低制造成本。

Description

线性压缩机
技术领域
本发明涉及一种用以压缩诸如制冷剂气体等的线性压缩机，特别涉及这样一种线性压缩机，其中：内铁芯安装为随活塞同时往复运动，并且磁体支架安装在该内铁芯上，该磁体支架内安装有磁体。
背景技术
通常线性压缩机构造成将诸如制冷剂气体等流体(以下，称为“流体”)吸入至气缸中，并通过利用线性马达的线性驱动力使活塞在气缸内进行线性往复运动来压缩流体，继而排出该处于压缩状态的流体。
图1示出了传统线性压缩机内部构造的剖视图。
如图1所示，传统线性压缩机包括：密封壳体2，其具有用于引入来自外部的流体的入口1；线性压缩组件10，其安装于密封壳体2中以压缩流体；以及环状管54，其用于将已被压缩的流体从线性压缩组件10排至密封壳体2的外部。
线性压缩组件10包括：气缸体14，在该气缸体14的中心设有气缸12；后盖22，其具有吸入管20；活塞30，其设置为在气缸12内进行线性往复运动；以及线性马达40，其适于产生用于使活塞30在气缸12内进行线性往复运动的驱动力。
排出阀组件16安装在气缸12的前侧，以在活塞30和排出阀组件16之间限定压缩腔C。如果该压缩腔C内的流体被压缩超过预定压力，排出阀组件16用于将已被压缩的流体排至环状管54中。
气缸体14通过第一减震器18以震动吸收的方式支撑在密封壳体2中。
后盖22通过第二减震器24以震动吸收的方式支撑在密封壳体2中。
活塞30形成有凸缘31，用以与线性马达40连接。第一弹簧32置于凸缘31和气缸体14之间，且第二弹簧33置于凸缘31和后盖22之间，以弹性支撑这些部件，从而弹性支撑气缸体14和后盖22。
活塞30在内部限定流体的吸入通道34。
吸入阀35安装在活塞30的前端面以打开或关闭该吸入通道34。
线性马达40通常由定子S和动子M构成。
定子S包括：外铁芯41，其连接在气缸体14和后盖22之间；内铁芯42，其与外铁芯41分隔开以在其间限定一间隙；线轴43，其安装在外铁芯41中；以及线圈(coil)44，其缠绕在线轴43上。
内铁芯42通过螺栓等装置固定于气缸体14，以固定地安装在气缸12的外面。
动子M包括：磁体46，其安装于外铁芯41和内铁芯42之间以在磁体46与外铁芯41之间以及磁体46与内铁芯42之间限定间隙；圆筒形的碳框架47，其构造成支撑安置于碳框架47上的磁体46；顶板48，其既连接于碳框架47又连接于活塞30的凸缘31；以及碳线圈(carbonwinding)49，其缠绕在安置于碳框架47的磁体46的外圆周上。
碳框架47的外圆周上形成有磁体安置凹槽。
顶板48分为圆筒部分48a，其构造成与碳框架47的一末端相连接，以及圆盘部分48b，其垂直于圆筒部分48a延伸以与活塞30的凸缘31紧密接触。
圆盘部分48b通过多个螺栓48c固定于活塞30的凸缘31。
为获得上述构造的动子M，首先，通过模制分别制备磁体46、碳框架47、以及顶板48，并且将粘合剂涂敷到碳框架47的一末端。然后，将碳框架47的该末端推至顶板48的圆筒部分48a以牢固地粘合在此处。接着，磁体46通过粘合剂等粘合到碳框架47的凹槽。最后，碳线圈49缠绕在磁体46上。
但是由磁体46、碳框架47、顶板48和碳线圈49组成的线性马达40的动子M过度增加了部件的数目，并使动子M的装配过程复杂化。因此，传统的线性压缩机存在公差控制上的困难。
而且，传统的线性压缩机具有碳框架47和顶板48之间的粘合区域容易变形的问题。从而使压缩机的精确公差控制变得更加困难。
发明内容
因此，本发明针对上述问题提出，并且本发明的目的在于提供一种显示出简化的结构和简化的装配过程的线性压缩机。
本发明的另一个目的在于提供一种显示出易于控制磁体的公差的线性压缩机。
根据本发明的第一方面，通过提供一种线性压缩机能够实现上述和其它目的。该线性压缩机包括：气缸；活塞，其设置为在气缸中进行线性往复运动；以及线性马达，其设置以使该活塞进行线性往复运动，其中该线性马达包括：外铁芯；线轴，其安装在该外铁芯中；线圈，其缠绕在该线轴上；内铁芯，其与外铁芯分隔开以在其间限定一间隙，该内铁芯安装为随该活塞同时进行线性往复运动；磁体支架(magnet holder)，其安装在内铁芯上；以及磁体，其安装在该磁体支架中。
优选地，该内铁芯可以包括：第一内铁芯，以及第二内铁芯，其与该第一内铁芯的前侧相连。
优选地，该第一内铁芯和该第二内铁芯中的一个可设有突起，且该第一内铁芯和该第二内铁芯中的另一个可设有凹槽，用于供突起插入。
优选地，该第一内铁芯可形成有后夹持突起(holding protrusion)，以使后夹持突起卡住磁体支架的后端。并且该第二内铁芯可形成有前夹持突起，以使前夹持突起卡住磁体支架的前端。由此当前夹持突起和后夹持突起卡住磁体支架时，该磁体支架安装在内铁芯上。
优选地，磁体支架可以由聚醚醚酮(PEEK)或聚甲醛(POM)制成。
优选地，磁体支架可以具有圆筒部分，其构造成与内铁芯的外圆周紧密接触；以及前凸缘和后凸缘，其从圆筒部分的前端和后端径向突出。
优选地，磁体可以通过粘合剂粘合至磁体支架。
优选地，碳线圈可以缠绕在安装于磁体支架中的磁体的外圆周上。
优选地，线性马达可以进一步包括安装到该活塞的内铁芯支架，该内铁芯安装在该内铁芯支架上。
优选地，该内铁芯支架可以包括：第一内铁芯支架，其插入该内铁芯中以使该第一内铁芯支架卡住内铁芯的后端，该第一内铁芯支架固定至活塞；第二内铁芯支架，其插入该内铁芯中以使第二内铁芯支架卡住该内铁芯的前端，该第二内铁芯支架与该第一内铁芯支架在该内铁芯内部相连。
根据上述构造的本发明的线性压缩机，由于内铁芯安装为随活塞同时进行线性往复运动，并且其中安装有磁体的磁体支架安装在内铁芯上，压缩机的结构能够简化，从而减少了部件的数目并降低制造成本。
而且，根据本发明，内铁芯包括具有后夹持突起的第一内铁芯，以及与该第一内铁芯的前侧相连并具有前夹持突起的第二内铁芯，这样，当第一内铁芯的后夹持突起和第二内铁芯的前夹持突起分别卡住磁体支架的后端和前端时，磁体支架能稳定地安装在内铁芯上。这样去除了用于将磁体支架粘合至内铁芯所需的单独的粘合剂，并能防止内铁芯和磁体支架的相连区域的变形，能够易于控制磁体的公差。
而且，由于在第一内铁芯和第二内铁芯中的一个形成有突起，并在第一内铁芯和第二内铁芯中的另一个形成有凹槽，所以第一内铁芯和第二内铁芯易于互相连接。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加易于理解，其中：
图1示出了传统线性压缩机内部构造的剖视图；
图2示出了根据本发明第一实施例的线性压缩机内部构造的剖视图；
图3是图2中示出的圈A的放大剖视图；
图4是图2中示出的动子的分解剖视图；
图5示出了根据本发明第二实施例的线性压缩机内部构造的剖视图；
图6是图5中示出的圈B的放大剖视图；
图7示出了根据本发明第三实施例的线性压缩机内部构造的剖视图；以及
图8是图7中示出的圈D的放大剖视图。
具体实施方式
现参考附图描述用于达到上述目的的本发明的优选实施例。在下面的描述中，所有附图尽可能使用相同的附图标记指示相同或相似的部件，从而省略对相同附图标记的详细描述。
图2示出了根据本发明第一实施例的线性压缩机内部构造的剖视图。
如图2所示，根据本实施例的线性压缩机包括：密封壳体50，以及安装于密封壳体50中的线性压缩组件60。
密封壳体50包括：下壳体51，以及构造成覆盖下壳体51上侧的上壳体52。在下壳体51和上壳体52相连的状态中，下壳体51和上壳体52共同限定了其内的密封空间。
吸入管53穿透密封壳体50以将诸如制冷剂气体等流体(以下，称为“流体”)引入到密封壳体50中。环状管54也穿透密封壳体50以将已被压缩的流体从线性压缩组件60引导至密封壳体50的外部。
线性压缩组件60的后部由安装于密封壳体50中的第一减震器61a支撑，并且线性压缩组件60的前部由安装于密封壳体50中的第二减震器61b支撑。因此线性压缩组件60以震动吸收的方式支撑在密封壳体50中。
线性压缩组件60包括：气缸体64，其中心设有气缸62；后盖72，其具有吸入管71；活塞80，其设置为在气缸62中进行线性往复运动；以及线性马达90，其适于产生驱动力，用于使活塞80在气缸62内进行线性往复运动。
气缸62设置在气缸体64的中心。
排出阀组件65安装在气缸62的前侧以在活塞80和排出阀组件65之间限定压缩腔C。如果压缩腔C内的流体被压缩超过预定压力，排出阀组件65用以将已被压缩的流体排至环状管54中。
排出阀组件65包括：排出阀66，以打开或关闭气缸62的前端；内排出罩68，其具有形成在内排出罩68一侧的流体排出孔68a；弹簧67，其与内排出罩68相连以弹性地支撑排出阀66；外排出罩69，其位于内排出罩68的外侧以在外排出罩69和内排出罩68之间限定流体通道；以及流体排出管70，其安装于外排出罩69以连接到环状管54。
后盖72通过诸如螺栓等固定装置固定外铁芯盖130，其将在下文中描述。
活塞80具有纵向限定于活塞80中的流体吸入通道81。
吸入阀82安装在活塞80的前端面，以打开或关闭吸入通道81。
这里，吸入阀82是通过螺栓连接在活塞80的前端面的弹性构件。吸入阀82设计为通过利用压缩腔C和吸入通道81之间的压力差而打开或关闭吸入通道81。
在活塞80的后端形成有凸缘83，用于连接线性马达90。
消声器84安装在活塞80的后侧，以使经由后盖72的吸入管71引入的流体穿过消声器84。
线性马达90通常由定子S和动子M构成。
定子S包括：外铁芯91，安装在外铁芯91中的线轴92，以及缠绕在线轴92上的线圈93。
外铁芯91由叠片铁芯制成，并通过诸如螺栓等固定装置与气缸体64的一侧相连。
图3是图2中示出的圈A的放大剖视图。
如图2和图3所示，动子M包括：内铁芯95，其与外铁芯91分隔开以在其间限定一间隙，并适于随活塞80同时进行线性往复运动；磁体支架110，其安装在内铁芯95上；以及磁体120，其安装在磁体支架110中。
内铁芯95分为第一内铁芯96，以及与第一内铁芯96的前侧相连的第二内铁芯97。
第一内铁芯96和第二内铁芯97中的一个设有突起98，并且第一内铁芯96和第二内铁芯97中的另一个设有凹槽99。当突起98插入凹槽99中时，第一内铁芯96和第二内铁芯97相互连接。为了便于阐述，以下描述特别限定为突起98形成在第一内铁芯96上，而凹槽99形成在第二内铁芯97上。
突起98构造成压配合入凹槽99。
第一内铁芯96形成有后夹持突起101，以使后夹持突起101卡住磁体支架110的后端。第二内铁芯97形成有前夹持突起102，以使前夹持突起102卡住磁体支架110的前端。
如图2所示，第一内铁芯96通过螺栓固定至活塞80的凸缘83，或使用粘合剂粘合至凸缘83。
磁体支架110安装为由前夹持突起102和后夹持突起101卡住。
磁体支架110由聚醚醚酮(PEEK)或聚甲醛(POM)制成。
磁体支架110具有：圆筒部分111，其构造成与内铁芯95的外圆周紧密接触；后突缘112，其从圆筒部分111的后端径向突出；以及前突缘113，其从圆筒部分111的前端径向突出。
这里，在前凸缘113和后凸缘112之间的距离略长于或等于磁体120的长度。并且，前凸缘113和后凸缘112突出的宽度略长于或等于磁体120的厚度。
当磁体120的长度等于前凸缘113和后凸缘112之间的距离时，磁体120可以压配合至前凸缘113和后凸缘112之间。反之，当磁体120的长度略短于前凸缘113和后凸缘112之间的距离时，磁体120首先插入前凸缘113和后凸缘112之间，然后，利用粘合剂114粘合至磁体支架110上。为了便于阐述，以下描述特别限定为利用粘合剂114将磁体120粘合至磁体支架110。
线性压缩机进一步包括：外铁芯盖130，其与外铁芯91一侧相连；以及弹簧支架(spring support)136，其构造成支撑设置在支架136和后盖72之间的第一弹簧132，以及支撑设置在支架136和外铁芯盖130之间的第二弹簧134。
第一弹簧132和第二弹簧134用于提供弹力以允许活塞80在其往复运动过程中振动。为此，第一弹簧132和第二弹簧134暂时存储在线性马达90中产生的能量，以由此将该能量传输到活塞80。
弹簧支架136通过诸如螺栓等固定装置固定至活塞80的凸缘83。
现阐述根据上述构造的本发明的线性压缩机的运行。
首先，如果给线圈93通电，磁场环绕线圈93产生，以与磁体120相互作用，由此使磁体120进行线性往复运动。磁体120的线性往复运动经由磁体支架110和内铁芯95传递到活塞80，使活塞80在气缸62内进行线性往复运动。
也就是说，当磁体120缩回，即向后运动时，磁体120向后推动磁体支架110的后凸缘112，以从而推动第一内铁芯96的后夹持突起101向后。因此第一内铁芯96和第二内铁芯97一起缩回，从而推动活塞80的凸缘83向后。因此，活塞80向后运动。
当活塞80向后运动时，通过压缩腔C和吸入通道81之间的压力差，吸入阀82打开吸入通道81。这样，吸入通道81内的流体引入压缩腔C。
另一方面，当磁体120前进，即向前运动时，磁体120向前推动磁体支架110的前凸缘113，以从而推动第二内铁芯97的前夹持突起102向前。因此第二内铁芯97和第一内铁芯96一起前进，从而拉动活塞80的凸缘83向前。因此，活塞80向前运动。
当活塞80向前运动时，在引入到压缩腔C中的流体及吸入阀82弹力的影响下，吸入阀82关闭吸入通道81。活塞80压缩压缩腔C内已被引入的流体。在这种情况下，密封壳体50内的流体通过在吸入通道81中产生的负压，依次经由后盖72的吸入管71和消声器84后引入到吸入通道81中。
此时，当活塞80压缩的流体超过预定压力时，流体向前推动排出阀66，以由此被引入到内排出罩68中。因此，流体依次经由流体排出孔68a、内排出罩68和外排出罩69之间限定的流体通道、流体排出管70和环状管54排至密封壳体50的外部。
图4是图2中示出的动子的分解剖视图。
如图4所示，第一内铁芯96从圆筒部分111的后侧插入磁体支架110的圆筒部分111，并且第二内铁芯97从圆筒部分111的前侧插入磁体支架110的圆筒部分111。然后，第一内铁芯96的突起98插入第二内铁芯97的凹槽99以使第一内铁芯96和第二内铁芯97互相连接。
当第一内铁芯96和第二内铁芯97相连时，第一内铁芯96的后夹持突起101卡住磁体支架110的后凸缘112，并且第二内铁芯97的前夹持突起102卡住磁体支架110的前凸缘113。这样，磁体支架110的前端和后端通过前夹持突起102和后夹持突起101卡住，从而与内铁芯95的外圆周相连。
接着，在粘合剂114涂敷到磁体120或磁体支架110之后，磁体120插入前凸缘113和后凸缘112之间，并粘合至磁体支架110。
最后，内铁芯95，更具体的，第一内铁芯96通过螺栓固定至活塞80的凸缘83，或使用粘合剂粘合至凸缘83。
图5示出了根据本发明第二实施例的线性压缩机内部构造的剖视图。图6是图5中示出的圈B的放大剖视图。
如图5和图6所示，根据本实施例的线性压缩机，碳线圈122缠绕在安装于磁体支架110的磁体120上。除了碳线圈122以外，本实施例的其它构造和运转与第一实施例相同。从而在本实施例中使用相同的附图标记指示相同或相似的部件，并且省略详细的描述。
图7示出了根据本发明第三实施例的线性压缩机内部构造的剖视图。图8是图7中示出的圈D的放大剖视图。
如图7和图8所示，根据本实施例的线性压缩机包括：内铁芯支架124，其安装于活塞80，以支撑安装于内铁芯支架124上的内铁芯95。与本发明第一实施例不同的是，第一实施例中的内铁芯95直接连接于活塞80，而本实施例的内铁芯95经由内铁芯支架124连接到活塞80。
除了内铁芯支架124以外，本实施例的其它构造和运转与第一实施例或第二实施例相同。从而在本实施例中使用相同的附图标记指示相同或相似的部件，并且省略详细的描述。
内铁芯支架124由第一内铁芯支架126和第二内铁芯支架128构成。第一内铁芯支架126插入内铁芯95中，直到由此卡住内铁芯95的后端。第一内铁芯支架126通过螺栓固定至活塞80的凸缘83。第二内铁芯支架128与第一内铁芯支架126相连以使第二内铁芯支架128卡住内铁芯95的前端。
在第一内铁芯支架126的后端形成有固定孔126c，以使第一内铁芯支架126通过螺栓104固定至活塞80的凸缘83。
第二内铁芯支架128具有：圆筒部分128a，其构造成插入内铁芯95中以与第一内铁芯支架126的圆筒部分126a相连；以及向前弯曲的支架部分128b，其从圆筒部分128a径向向外弯曲以卡住内铁芯95的前端。
也就是说，第一内铁芯支架126的圆筒部分126a与第二内铁芯支架128的圆筒部分128a在内铁芯95内相连。内铁芯95的内圆周支撑第一内铁芯支架126和第二内铁芯支架128的相连区域。对于这种构造，不会出现由于振动等引起的相连区域变形的危险。
在根据本实施例的线性压缩机中，内铁芯95安装为由内铁芯支架124卡住其前端和后端。因此，根据本实施例的线性压缩机，第一内铁芯96和第二内铁芯97无需如本发明第一实施例中那样直接相连。
也就是说，即使第一内铁芯96的突起98没有压配合入第二内铁芯97的凹槽99，内铁芯95也能够安装于内铁芯支架124。
现阐述根据本实施例的线性马达90的动子M的装配工序。
首先，相互装配内铁芯95、磁体支架110、磁体120，随后，第一内铁芯支架126的圆筒部分126a从内铁芯95的后侧插入内铁芯95中，直到第一内铁芯支架126的后突起支架部分126b卡住内铁芯95的后端。
接着，第二内铁芯支架128的圆筒部分128a从内铁芯95的前侧插入内铁芯95中，第一内铁芯支架126的圆筒部分126a与第二内铁芯支架128的圆筒部分128a相连，并且第二内铁芯支架128向前弯曲的支架部分128b卡住内铁芯95的前端。
最后，第一内铁芯支架126的后端通过螺栓104固定至活塞80的凸缘83。
不可否认，本发明并不限于上述实施例，本发明可以修改为使内铁芯支架124形成为具有圆筒部分126a和后突起支架部分126b的单一构件。在这种情况下，圆筒部分126a的前端弯曲以形成向前弯曲的支架部分128b。
根据本发明的线性压缩机具有以下优点。
首先，根据本发明的线性压缩机，内铁芯安装为随活塞同时进行线性往复运动，并且其中安装有磁体的磁体支架安装在内铁芯上。这种构造有效地简化压缩机的结构，最终减少部件的数目并降低制造成本。
第二，根据本发明，内铁芯分为具有后夹持突起的第一内铁芯，和与第一内铁芯的前侧相连并具有前夹持突起的第二内铁芯。对于这种构造，当第一内铁芯的后挟持突起和第二内铁芯的前夹持突起卡住磁体支架的后端和前端时，磁体支架能稳定地安装在内铁芯上。这样去除了用于将磁体支架粘合至内铁芯所需的单独的粘合剂，并能防止内铁芯和磁体支架的相连区域的变形，能够易于控制磁体的公差。
第三，由于在第一内铁芯和第二内铁芯中的一个形成突起，且在第一内铁芯和第二内铁芯中的另一个形成有凹槽，第一内铁芯和第二内铁芯可以容易地互相连接。
尽管为了示出的目的揭示了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以做出各种修改、添加和替换。

Claims (10)

1、一种线性压缩机，其中包括：气缸；活塞，其设置为在该气缸中进行线性往复运动；以及线性马达，其设置以使该活塞进行线性往复运动，
其中该线性马达包括：
外铁芯；
线轴，其安装在该外铁芯中；
线圈，其缠绕在该线轴上；
内铁芯，其与该外铁芯分隔开以在其间限定一间隙，该内铁芯安装为随该活塞同时进行线性往复运动；
磁体支架，其安装在该内铁芯上；以及
磁体，其安装在该磁体支架中。
2、如权利要求1所述的压缩机，其中，该内铁芯包括第一内铁芯，以及与该第一内铁芯的前侧相连的第二内铁芯。
3、如权利要求2所述的压缩机，其中，该第一内铁芯和该第二内铁芯中的一个设有突起，且该第一内铁芯和该第二内铁芯中的另一个设有凹槽，其用于供插入该突起。
4、如权利要求2所述的压缩机，其中：
该第一内铁芯形成有后夹持突起，以使该后夹持突起卡住该磁体支架的后端；以及
该第二内铁芯形成有前夹持突起，以使该前夹持突起卡住该磁体支架的前端，
由此，当该前夹持突起和后夹持突起卡住该磁体支架时，该磁体支架安装在该内铁芯上。
5、如权利要求1所述的压缩机，其中，该磁体支架由聚醚醚酮或聚甲醛制成。
6、如权利要求1所述的压缩机，其中，该磁体支架具有：
圆筒部分，其构造成与该内铁芯的外圆周紧密接触；以及
前凸缘和后凸缘，所述前凸缘和后凸缘从该圆筒部分的前端和后端径向突出。
7、如权利要求1所述的压缩机，其中，该磁体通过粘合剂粘合至该磁体支架。
8、如权利要求1所述的压缩机，其中，碳线圈缠绕在安装于该磁体支架中的磁体的外圆周上。
9、如权利要求1到8中的任一项所述的压缩机，其中，该线性马达还包括安装于该活塞的内铁芯支架，该内铁芯安装在该内铁芯支架上。
10、如权利要求9所述的压缩机，其中，该内铁芯支架包括：
第一内铁芯支架，其插入该内铁芯中，以使该第一内铁芯支架卡住该内铁芯的后端，该第一内铁芯支架固定至该活塞；以及
第二内铁芯支架，其插入该内铁芯中，以使该第二内铁芯支架卡住该内铁芯的前端，该第二内铁芯支架与该第一内铁芯支架在该内铁芯内部相连。
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