CN215597812U - 一种旋转整体式斯特林制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，转子组件包括电机转子及偏心转轴，偏心转轴的偏心部分伸入底座内；压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，压缩连杆与偏心转轴连接的一端为叉形结构，推移组件一端位于压缩连杆的开叉口处与偏心转轴传动连接，且压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面。该实用新型通过对压缩连杆的结构设计，使得压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，同时减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。

Description

一种旋转整体式斯特林制冷机

技术领域

本实用新型属于特林制冷机技术领域，具体涉及一种旋转整体式斯特林制冷机。

背景技术

随着红外技术在侦查告警、制导制空、中高空远程防空等领域的不断应用，红外焦平面探测器不断发展，制冷机作为红外探测器的重要组成部分，为芯片提供低温工作环境。整体式斯特林制冷机是红外探测领域常用的制冷机之一，随着应用场景的多样化（如：高温、野外等），红外焦平面探测器不断往轻重量、小体积、低功耗和高可靠性方向发展。

然而，现有的整体式斯特林制冷机一般采用压缩和推移端不同轴、滚针轴承及稳簧结构、推移连杆穿过转轴的结构形式，从而使得制冷机仍然存在着结构冗杂、体积较大和质量较重等缺陷，同时系统的寿命可靠性也得到挑战。因此，研制一款小型化、长寿命、高可靠性的整体式斯特林制冷机显得十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种旋转整体式斯特林制冷机，以解决现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，所述压缩组件、推移组件和转子组件均安装于底座上，所述转子组件和定子组件连接，所述转子组件包括与定子组件连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴，所述偏心转轴的偏心部分伸入底座内；所述压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，所述压缩连杆与偏心转轴连接的一端为叉形结构，所述推移组件一端位于压缩连杆的开叉口处与偏心转轴传动连接，且所述压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，所述推移组件另一端连接冷指。

进一步的，所述压缩组件包括压缩气缸、沿压缩气缸滑动的压缩活塞、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和压缩端盖，所述第一深沟球轴承和第二深沟球轴承分别设于压缩连杆两端，所述压缩连杆的叉形结构一端通过第一深沟球轴承套接于所述偏心转轴的偏心部分上，所述压缩连杆另一端通过第二深沟球轴承与所述压缩活塞可转动连接，所述压缩端盖连接于压缩气缸上远离偏心转轴的一端。

进一步的，所述压缩活塞内竖直设有压缩销轴，所述第二深沟球轴承的内圈套设于压缩销轴上，且与压缩销轴粘胶连接。

进一步的，所述压缩组件的运动轴线与所述压缩连杆的对称轴同轴布置。

进一步的，所述底座内设有轴承座，所述偏心转轴的下端伸入轴承座内定位，所述第一深沟球轴承支撑于所述轴承座上。

进一步的，所述压缩气缸、压缩端盖与底座之间均通过密封圈密封连接。

进一步的，所述推移组件包括推移连杆、推移气缸、沿推移气缸滑动的导向活塞以及蓄冷器，所述推移连杆一端连接有第四深沟球轴承，通过第四深沟球轴承与偏心转轴传动连接，所述推移连杆另一端连接有第三深沟球轴承，通过第三深沟球轴承与所述导向活塞一端可转动连接，所述导向活塞的另一端与蓄冷器连接，所述蓄冷器置于冷指内且可沿冷指滑动。

进一步的，所述导向活塞内竖直设有推移销轴，所述第三深沟球轴承的内圈套设于推移销轴上，且与推移销轴粘胶连接。

进一步的，所述定子组件包括电机定子和电机外壳，所述转子组件的电机转子插入电机定子内构成电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种旋转整体式斯特林制冷机通过对压缩连杆的结构设计，使得与偏心转轴连接的压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，而且压缩组件和推移组件运动方向处于同一水平面上，减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。

(2)本实用新型提供的这种旋转整体式斯特林制冷机将压缩连杆小端采用深沟球轴承内圈与压缩销轴粘胶连接，替代传统的滚针轴承+稳簧的装配方式，简化了系统结构，同时将销轴与滚针轴承滑动摩擦转化为深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型旋转整体式斯特林制冷机对应推移组件部分的剖面图；

图2是本实用新型旋转整体式斯特林制冷机对应压缩组件部分的剖面图；

图3是本实用新型实施例中压缩连杆与压缩组件连接的剖面图。

附图标记说明：1、底座；2、压缩组件；3、推移组件；4、转子组件；5、定子组件；6、第四深沟球轴承；7、推移连杆；8、第三深沟球轴承；9、推移气缸；10、导向活塞；11、蓄冷器；12、冷指；13、第一深沟球轴承；14、偏心转轴；15、压缩连杆；16、第二深沟球轴承；17、压缩端盖；18、压缩活塞；19、压缩气缸；20、压缩销轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种旋转整体式斯特林制冷机，包括底座1、压缩组件2、推移组件3、转子组件4和定子组件5，所述压缩组件2、推移组件3和转子组件4均安装于底座上，所述转子组件4和定子组件5连接，所述转子组件4包括与定子组件5连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴14，所述偏心转轴14的偏心部分伸入底座1内；所述压缩组件2通过压缩连杆15与偏心转轴14传动连接，所述压缩连杆15与偏心转轴14连接的一端为叉形结构，偏心转轴14垂直贯穿压缩连杆15的叉形结构部分，所述推移组件3一端位于压缩连杆15的开叉口处与偏心转轴14传动连接，且所述压缩组件2和推移组件3的运动轴线位于同一水平面，具体的，压缩组件2和推移组件3运动方向呈90°布置；所述推移组件3另一端连接冷指12。在本实施例中，转子组件4中的电机转子与定子组件5构成系统的动力部分，驱动偏心转轴14转动，由于偏心转轴14的偏心部分伸入底座1内且通过压缩连杆15与压缩组件2配合，同时推移组件3与偏心转轴14传动连接，当偏心转轴14转动时，其偏心部分的旋转运动转化为压缩组件2和推移组件3的往复运动，而由于本实例中通过对压缩连杆15的结构设计，可使推移组件3在与偏心转轴14传动连接同时与压缩组件2运动轴线在同一水平面上，有效减小了制冷机轴向高度，减小了制冷机体积；同时压缩组件2和推移组件3运动方向处于同一水平面上，减小了偏心转轴14的弯矩负载，提高了系统可靠性。

其中，所述定子组件5包括电机定子和电机外壳，所述转子组件4的电机转子插入电机定子内构成电机，电机转子和电机定子均位于电机外壳内。

细化压缩组件2的结构，如图2和图3所示，所述压缩组件2包括压缩气缸19、沿压缩气缸19滑动的压缩活塞18、第一深沟球轴承13、第二深沟球轴承16和压缩端盖17，所述第一深沟球轴承13和第二深沟球轴承16分别设于压缩连杆15两端，所述压缩连杆15的叉形结构一端通过第一深沟球轴承13套接于所述偏心转轴14的偏心部分上，所述压缩连杆15另一端通过第二深沟球轴承16与所述压缩活塞18可转动连接，优化的，所述压缩组件2的运动轴线与所述压缩连杆15的对称轴同轴布置；当偏心转轴14旋转时，其偏心部分远离偏心转轴14的轴线一侧对第一深沟球轴承13的内壁产生抵压力，进而可以推动压缩连杆15沿其长度方向做往复移动，再由压缩连杆15带动压缩活塞18沿压缩气缸19往复移动，且在偏心转轴14旋转一圈后，压缩活塞18往复移动一次；所述压缩端盖17连接于压缩气缸19上远离偏心转轴14的一端，压缩端盖17、压缩气缸19以及压缩活塞18三部分结构围合形成压缩腔，压缩活塞18的运动在该压缩腔内产生压力波，并传递到推移组件3中。优化的，所述压缩气缸19、压缩端盖17与底座1之间均通过密封圈密封连接，保证压缩腔内的气体工质具有足够的压比。

进一步优化的，所述压缩活塞18内竖直设有压缩销轴20，所述第二深沟球轴承16的内圈套设于压缩销轴20上，且与压缩销轴20粘胶连接，通过第二深沟球轴承16与压缩销轴20粘胶的连接方式替代传统的滚针轴承+稳簧的装配方式，简化了系统结构，同时将销轴与滚针轴承滑动摩擦转化为深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。一般地，压缩销轴20的径向尺寸远小于偏心转轴14的偏心部分径向尺寸，对此压缩连杆15两端设置的第一深沟球轴承13与第二深沟球轴承16的尺寸也不相同，具体为与压缩销轴20配套的第二深沟球轴承16为小直径，而与偏心转轴14配套的第一深沟球轴承13为大直径。

可优选的，在所述底座1内设有轴承座，所述偏心转轴14的下端伸入轴承座内定位，所述第一深沟球轴承13支撑于所述轴承座上。进一步的，在偏心转轴14上还设置配重块，该配重块下压于压缩连杆15对应的第一深沟球轴承13上，即通过轴承座与配重块配合限制了压缩连杆15沿偏心转轴14长度方向的窜动。

细化推移组件3的结构，如图1所示，所述推移组件3包括推移连杆7、推移气缸9、沿推移气缸9滑动的导向活塞10以及蓄冷器11，所述推移连杆7一端连接有第四深沟球轴承6，第四深沟球轴承6置于压缩连杆15的叉形结构的开叉口处，通过第四深沟球轴承6与偏心转轴14传动连接，所述推移连杆7另一端连接有第三深沟球轴承8，通过第三深沟球轴承8与所述导向活塞10一端可转动连接，同时保证推移连杆7与导向活塞10的同轴度，由于推移连杆7通过第四深沟球轴承6于压缩连杆15的开叉口处直接与偏心转轴14连接，当偏心转轴14旋转时，其偏心部分会推动推移连杆7沿其长度方向做往复移动，再由推移连杆7带动导向活塞10沿推移气缸9往复移动，且在偏心转轴14旋转一圈后，导向活塞10往复移动一次，推移气缸9与导向活塞10之间围合形成推移腔，且该推移腔与压缩组件2的压缩腔连通，压缩腔内压缩后的气体工质可经由流路进入推移组件3的推移腔内；所述导向活塞10的另一端与蓄冷器11连接，所述蓄冷器11置于冷指12内且可沿冷指12滑动，蓄冷器11与冷指12围合形成膨胀腔，对此当导向活塞10做往复移动时，可以推动蓄冷器11沿冷指12做同步的往复移动，蓄冷器11与推移腔之间保持连通，压缩后的气体工质可由推移腔进入蓄冷器11内，进而在蓄冷器11内逐渐换热制冷，然后进入膨胀腔内膨胀制冷，膨胀后的气体工质再次进入压缩腔内循环利用。

同样可优选的，所述导向活塞10内竖直设有推移销轴，所述第三深沟球轴承8的内圈套设于推移销轴上，且与推移销轴粘胶连接，通过这种第三深沟球轴承8与推移销轴粘胶的连接方式，简化了系统结构，同时深沟球轴承滚珠与内圈的滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了制冷机的可靠性。

综上所述，本实用新型提供的这种旋转整体式斯特林制冷机通过对压缩连杆的结构设计，使得与偏心转轴连接的压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，有效减小了制冷机的轴向高度，从而减小了制冷机体积，克服了现有整体式斯特林制冷机存在的结构冗杂、体积较大和质量较重的问题，而且压缩组件和推移组件运动方向处于同一水平面上，减小了转轴的弯矩负载，提高了系统可靠性。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转整体式斯特林制冷机，包括底座、压缩组件、推移组件、转子组件和定子组件，所述压缩组件、推移组件和转子组件均安装于底座上，所述转子组件和定子组件连接，其特征在于，所述转子组件包括与定子组件连接的电机转子以及与电机转子连接的偏心转轴，所述偏心转轴的偏心部分伸入底座内；所述压缩组件通过压缩连杆与偏心转轴传动连接，所述压缩连杆与偏心转轴连接的一端为叉形结构，所述推移组件一端位于压缩连杆的开叉口处与偏心转轴传动连接，且所述压缩组件和推移组件的运动轴线位于同一水平面，所述推移组件另一端连接冷指。

2.如权利要求1所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩组件包括压缩气缸、沿压缩气缸滑动的压缩活塞、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和压缩端盖，所述第一深沟球轴承和第二深沟球轴承分别设于压缩连杆两端，所述压缩连杆的叉形结构一端通过第一深沟球轴承套接于所述偏心转轴的偏心部分上，所述压缩连杆另一端通过第二深沟球轴承与所述压缩活塞可转动连接，所述压缩端盖连接于压缩气缸上远离偏心转轴的一端。

3.如权利要求2所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩活塞内竖直设有压缩销轴，所述第二深沟球轴承的内圈套设于压缩销轴上，且与压缩销轴粘胶连接。

4.如权利要求2所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩组件的运动轴线与所述压缩连杆的对称轴同轴布置。

5.如权利要求2所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述底座内设有轴承座，所述偏心转轴的下端伸入轴承座内定位，所述第一深沟球轴承支撑于所述轴承座上。

6.如权利要求2所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述压缩气缸、压缩端盖与底座之间均通过密封圈密封连接。

7.如权利要求1所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述推移组件包括推移连杆、推移气缸、沿推移气缸滑动的导向活塞以及蓄冷器，所述推移连杆一端连接有第四深沟球轴承，通过第四深沟球轴承与偏心转轴传动连接，所述推移连杆另一端连接有第三深沟球轴承，通过第三深沟球轴承与所述导向活塞一端可转动连接，所述导向活塞的另一端与蓄冷器连接，所述蓄冷器置于冷指内且可沿冷指滑动。

8.如权利要求7所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述导向活塞内竖直设有推移销轴，所述第三深沟球轴承的内圈套设于推移销轴上，且与推移销轴粘胶连接。

9.如权利要求1所述的一种旋转整体式斯特林制冷机，其特征在于，所述定子组件包括电机定子和电机外壳，所述转子组件的电机转子插入电机定子内构成电机。

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