CN216842097U - 一种基于气体轴承的直线压缩机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型设计一种用于冰箱及空调制冷系统的基于气体轴承的直线压缩机，由气缸、直线电机、动子活塞、板弹簧、吸气阀、排气阀、排气腔构成。气缸内有与排气腔相连通的连通孔和喷气孔，为动子活塞提供气体支撑力，避免动子活塞与气缸内壁接触。直线电机由内磁轭、外磁轭、线圈支架以及线圈构成，为动子活塞提供轴向驱动力。板弹簧通过永磁体支架与动子活塞相连，为动子活塞提供径向支撑力和轴向弹簧力。基于气体轴承的直线压缩机，可避免动子活塞与气缸内壁发生接触，减少摩擦损耗，同时不需要润滑油进行润滑，没有回油装置，使得压缩机效率更高，体积更小，能够任意角度放置和在各种环境下工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及冰箱及空调制冷，具体涉及用于冰箱及空调制冷系统的一种基于气体轴承的直线压缩机。
背景技术
据统计，我国夏季空调能耗占总能耗的17％，而普通家用电冰箱消耗居民家庭总用电量的一半左右。其中压缩机是其最主要的耗能部件，占冰箱消耗功率80％以上。因此提高冰箱用压缩机的节能水平对于应对能源紧缺问题意义重大。在这种背景下，高效节能的直线压缩机已成为当前国内外的研究重点。
动磁式直线压缩机的结构简单，没有曲柄连杆机构，使用直线电机驱动，直线电机的电磁驱动力方向始终与活塞轴向相同，活塞径向力和摩擦力小。直线压缩机利用板弹簧作为支撑，提供活塞往复运动时需要的轴向刚度和径向刚度，保证活塞与气缸的间隙密封，不需要使用润滑油进行润滑和密封。采用无油润滑能够减少润滑油对制冷剂的污染，不会出现润滑油附着在换热器管壁上而影响换热效率；压缩机可以任意方向放置，不需考虑重力对压缩机回油的影响，能够应用在各种环境下的家用空调和家用冰箱领域。
发明内容
本实用新型旨在实用新型一种用于冰箱及空调制冷系统的基于气体轴承的直线压缩机，提高冰箱、空调用压缩机的节能水平。
本实用新型的目的是下述的结构设计所实现的。
本实用新型是一种利用气体轴承技术实现润滑的直线压缩机，主要包括气缸、直线电机、动子活塞、板弹簧、吸气阀、排气阀、排气腔。其特征在于：所述气缸内壁上下布有8个喷气孔，喷气孔与排气腔相连通，动子活塞将制冷剂工质压缩后，高温高压的制冷剂工质通过气缸中的排气孔和排气阀进入排气腔中，大部分工质进入制冷系统中继续循环，小部分工质通过喷气孔喷射到动子活塞表面的凹槽处形成气膜并提供支撑力，保证活塞不与气缸内壁接触。动子活塞采用中空结构，表面上下均布有8个凹槽，根部布有4个通气孔，一侧安装吸气蝴蝶阀，布置在气缸内部，另一侧与永磁体支架相连。永磁体支架内壁安装有8个瓦片状的永磁体，布置在直线电机中，一侧与动子活塞相连，另一侧与板弹簧相连。板弹簧与气缸外部的支架相连，为动子活塞和永磁铁支架提供径向支撑力和轴向弹簧力。直线电机包含内磁轭、外磁轭、线圈、线圈支架，内磁轭采用整体式，两端各开有20个0.2mm的缝隙，并胶粘在气缸外壁；外磁轭采用齿牙向内的C型叠片式，安装在线圈支架的两端，并通过外磁轭压板将电机与外磁轭固定在气缸的支座上；线圈支架中缠有铜线圈。其中，在永磁体支架内壁处的永磁体布置在直线电机的内磁轭和外磁轭之间，当铜线圈通以交流电，铜线圈产生的感应磁场会与永磁体自身产生的恒定磁场相互作用，从而推动动子活塞进行往复运动，压缩制冷剂工质。
本实用新型的设计优点在于：直线压缩机中采用了气体轴承技术代替传统的间隙密封技术，保证了动子活塞在运行过程中不与气缸内壁发生接触和摩擦，减小了能量损耗；不需要使用润滑油进行润滑和密封，能够减少润滑油对制冷剂的污染，不会出现润滑油附着在换热器管壁上而影响换热效率；没有曲柄连杆机构和回油系统，直线压缩机更加小型紧凑。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的直线电机示意图；
图3是本实用新型的动子活塞示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型的一种用于冰箱及空调制冷系统的基于气体轴承的直线压缩机作具体阐述。
如图1、2、3所示，一种用于冰箱及空调制冷系统的基于气体轴承的直线压缩机包括气缸1，机壳2，直线电机3，板弹簧5，动子活塞7，永磁体8，永磁体支架9，吸气阀11，排气阀12和升程限制器13构成。所述气缸1内壁上下均布有8个喷气孔9，通过连通孔10 与排气腔14相连，排气腔中的高温高压制冷剂工质通过连通孔10和喷气孔9喷射在动子活塞7表面的接气沉孔702中形成气膜，能够避免动子活塞7与气缸1内壁发生接触。如图3 所示，动子活塞7表面上下均布有8个接气沉孔702，在根部布有4个吸气贯通孔704，动子活塞7采用中通结构，制冷剂工质通过吸气贯通孔703进入气缸1的内部进行压缩，动子活塞7一侧布有吸气阀螺纹孔701，与吸气阀12连接，另一侧为永磁体支架连接螺纹孔704，与永磁体支架6连接。永磁体支架6内壁布有8个瓦片状的永磁体9，静止时位置在直线电机3的中心，永磁体支架6一端与板弹簧5相连，板弹簧5与气缸1外部的支架相连，为动子活塞7提供径向支撑力和轴向弹簧力。
所述直线电机3包括内磁轭301、外磁轭302、线圈支架303和线圈304构成，内磁轭301采用整体式，上下各均布有20个0.2mm的缝隙，用以减少直线电机中的铁损，内磁轭胶粘在气缸的外壁处。外磁轭302采用齿牙向内的C型叠片式，安装在线圈支架303两侧。线圈支架303内缠有铜线圈304，铜线圈304中通以交流电后，产生的感应磁场会与永磁体8自身的恒定磁场相作用，从而推动动子活塞7进行往复运动，压缩制冷剂工质。
所述吸气阀11在压缩机吸气过程中打开，其余过程关闭。所述排气阀12在压缩机排气过程中打开，其升程受到升程限制器13的限制，其余过程关闭。
将上述结构部件组成的基于气体轴承的直线压缩机，采用气体轴承能够很好地避免活塞与气缸发生摩擦接触，减小了摩擦损失；同时避免了润滑油的使用，避免了制冷剂的污染和润滑油的结垢，减少了回油系统，相比于传统的压缩机具有更高的性能和更小的体积。
本实用新型的基于气体轴承的直线压缩机，首先在直线电机的铜线圈中通以交流电 (120Hz，150V)，此时铜线圈会产生感应磁场，并在内磁轭和外磁轭的作用下使得感应磁场进一步增强，与永磁体自身的恒定磁场相互作用，推动动子活塞进行往复运动，对制冷剂工质进行压缩。制冷剂工质从制冷系统的蒸发器中进入吸气管道，并由吸气管道进入直线压缩机的机壳中，先通过直线电机处对直线电机进行降温，然后通过活塞根部的吸气贯通孔进入活塞内部。当压缩机在吸气过程时，气缸内部的压力会低于吸气压力，此时吸气阀被打开，工质进入气缸内部；当压缩机进行压缩过程，工质在气缸内部内压缩，压力开始增大，此时吸气阀被关闭；当工质的压力被压缩至超过冷凝压力，压缩机进入排气过程，排气阀由于两侧的压差被打开，高温高压的工质从气缸顶部的排气孔流出进入排气腔，一部分工质通过气缸上的连通孔和喷气孔喷射到活塞表面的接气沉孔中形成气膜，提供了支撑力，避免动子活塞与气缸内壁发生接触，另一部分工质则进入排气管道继续进行循环；当压缩机进入膨胀过程时，气缸内部的压力开始减小，排气阀被关闭。
上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于气体轴承的直线压缩机，包括气缸(1)、机壳(2)、直线电机(3)、板弹簧(5)、动子活塞(7)、吸气阀(11)和排气阀(12)，其特征在于：所述气缸(1)内壁上下各布有8个喷气孔(9)，喷气孔(9)通过连通孔(10)与排气腔(14)相连通，动子活塞(7)在气缸(1)中对制冷剂工质进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂工质经过排气阀(12)进入排气腔(14)，一部分制冷剂工质通过连通孔(10)和喷气孔(9)进入气缸(1)并喷射在动子活塞(7)表面，另一部分进入制冷系统中进行循环。
2.根据权利要求1所述的基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：所述动子活塞(7)采用中空结构，动子活塞(7)表面上下各布有4个接气沉孔(702)，与气缸(1)内壁的喷气孔(9)对应，动子活塞(7)根部布有4个吸气贯通孔(703)，动子活塞(7)一端布有吸气阀(11)，与气缸(1)相连，动子活塞(7)的另一端与永磁体支架(6)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：直线电机(3)中的内磁轭(301)采用整体式，内磁轭(301)上下两侧各布有20个狭缝，内磁轭(301)胶粘在气缸(1)外壁，直线电机(3)中的外磁轭(302)采用C型叠片式，通过过盈配合安装在线圈支架(303)上下侧，并用外磁轭压板(4)固定在气缸(1)的机座上，线圈支架(303)内部缠有铜线圈(304)。
4.根据权利要求2所述基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：永磁体支架(6)内侧布有8个瓦片状的永磁体(8)，永磁体支架(6)根部布有通孔，永磁体支架(6)一侧与板弹簧(5)相连接。
5.根据权利要求1所述的基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：板弹簧(5)采用阿基米德型线，板弹簧(5)与气缸(1)的支架相连接，为动子活塞(7)提供径向支撑力和轴向弹簧力。
6.根据权利要求1所述的基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：吸气阀(11)采用蝴蝶阀，安装在动子活塞(7)与气缸(1)相连一侧，在吸气过程时开启。
7.根据权利要求1所述的基于气体轴承的直线压缩机，其特征在于：排气阀(12)采用簧片阀，排气阀(12)中间阀板与阀根部采用类板弹簧的梁臂相连接，梁臂型线为阿基米德型线，安装在排气腔(14)的阀座上。
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2021
- 2021-10-20 CN CN202122519329.7U patent/CN216842097U/zh active Active
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