CN219345024U - 一种轴流式飞轮结构及旋转式制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种轴流式飞轮结构及旋转式制冷机，包括转轴、定子、转子以及飞轮，转子套设于转轴上，定子套设于转子的外围，飞轮包括轮毂以及多片轴流式扇叶，所述轮毂套设于所述转轴上，多片轴流式扇叶沿轮毂的外周间隔设置，且轴流式扇叶的出风侧朝向所述转子。本实用新型将传统飞轮轮毂外周的轮盘改成轴流式结构，减少了飞轮的重量，能有效减少整机质量，且在制冷机运转时，轴流式扇叶会自下而上输送气流，产生的风压对扇叶有向下的作用力，可以保证制冷机运转过程中轴系的稳定性，同时由于气流自下而上的轴向流动，可以给定转子进行散热，提高制冷机寿命，拓宽了制冷机的应用环境的范围。

Description

一种轴流式飞轮结构及旋转式制冷机

技术领域

本实用新型涉及斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种轴流式飞轮结构及旋转式制冷机。

背景技术

斯特林制冷机因其降温速度快、制冷效率高及制冷温区范围宽的优点，广泛应用于红外夜视、导弹制导、低温医疗等领域，旋转式斯特林制冷机更是因其体积小、重量轻及结构紧凑等优点、广泛应用于手持、车载、机载等领域。

旋转式斯特林制冷机运行过程中，驱动电控驱动转子组件进行旋转运动，转子组件与中心驱动轴（即转轴）固定联接，通过转轴上的偏心机构将旋转运动转化为活塞的往复运动，形成制冷效应。制冷机采用飞轮形式，飞轮是具有高密度的合金，质量较重，不符合小型化和轻量化的设计要求。此外，在各种极限环境应用中，电机和运动副发热得不到有效散热，直接影响制冷机效率和寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轴流式飞轮结构及旋转式制冷机，可以可以保证制冷机运转过程中的轴系稳定性，同时达到轻量化的要求，也能在内部给电机和运动副散热。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，包括转轴、定子、转子以及飞轮，所述转子套设于所述转轴上，所述定子套设于所述转子的外围，所述飞轮包括轮毂以及多片轴流式扇叶，所述轮毂套设于所述转轴上，多片轴流式扇叶沿所述轮毂的外周间隔设置，且所述轴流式扇叶的出风侧朝向转子。

作为实施方式之一，所述轴流式扇叶至少有三片，且沿所述轮毂的外周均匀设置。

作为实施方式之一，所述轮毂的中心设置有轴孔，所述轴孔包括第一孔段，所述转子的一端伸至所述第一孔段中。

作为实施方式之一，所述第一孔段的内壁上设置有开口朝向所述转子的储胶槽。

作为实施方式之一，所述储胶槽为环形。

作为实施方式之一，所述转子的一侧设置有双列轴承和轴承座，所述双列轴承的内圈套设于所述转轴上，所述双列轴承的外圈固定于所述轴承座上。

作为实施方式之一，所述轴承座包括用于固定所述双列轴承外圈的固定部分以及沿所述固定部分的外围延伸的罩体部分，所述飞轮位于所述罩体部分内。

作为实施方式之一，所述转轴设置有限位凸环，所述双列轴承的内圈位于所述限位凸环之上。

作为实施方式之一，所述轴孔还包括第二孔段，所述双列轴承的上端位于所述第二孔段中。

本实用新型还提供一种旋转式制冷机，包括以上任意一项所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型将传统飞轮轮毂外周的轮盘改为轴流式扇叶结构，减少了飞轮的重量，能有效减少整机质量，符合轻量化的设计要求；

（2）本实用新型的轴流式飞轮结构通过风压原理能够保证制冷机运转过程中的轴系稳定性；

（3）本实用新型的轴流式飞轮结构能够在运转时给电机部分的零、部件进行散热，提高制冷机寿命，拓宽了制冷机的应用环境的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的飞轮的立体示意图；

图3为本实用新型实施例提供的飞轮的剖面示意图；

图中：1、双列轴承；2、轴承座；21、固定部分；22、罩体部分；3、飞轮；31、轮毂；32、轴流式扇叶；33、轴孔；34、储胶槽；4、定子；5、转轴；6、转子。

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3所示，本实施例提供一种旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，包括转轴5、定子4、转子6以及飞轮3，所述转子6套设于所述转轴5上并采用粘接的方式固定在所述转轴5的合适位置，所述定子4套设于所述转子6的外围且所述定子4与所述转子6之间有运动间隙，所述飞轮3包括轮毂31以及多片轴流式扇叶32，所述轮毂31套设于所述转轴5上，多片轴流式扇叶32沿所述轮毂31的外周间隔设置，且所述轴流式扇叶32的出风侧朝向所述转子6。

本实施例将传统飞轮轮毂外周的轮盘改成轴流式结构，减少了飞轮3的重量，能有效减少整机质量，符合轻量化的设计要求；由于轴流式扇叶32方向与旋转式制冷机的运转方向相同，轴流式扇叶32的出风侧朝向转子6，在制冷机运转时，轴流式扇叶32会自下而上输送气流，实现气体的轴向流动，利用气流对轴系输出一个方向不变的力，保证运动部件不至于失位造成磨损，从而保证制冷机运转过程中轴系的稳定性，同时，由于气流自下而上的轴向流动，可以给定转子进行散热，提高制冷机寿命，拓宽了制冷机的应用环境的范围。

优化地，所述轴流式扇叶32至少有三片，通过设置至少三片轴流式扇叶32来增大轴向气流的流速，进一步提高散热效率。

作为实施方式之一，所述轮毂31的中心设置有轴孔33，其包括第一孔段，所述转子6的一端伸至所述第一孔段中。进一步地，所述轴孔还包括第二孔段，所述双列轴承的上端位于所述第二孔段中。优化地，所述轴孔33为上小下大的阶梯孔，第二孔段的直径大于第一孔段的直径，为双列轴承1的安装提供空间，所述转子6的一端贯穿所述第一孔段并伸至所述第二孔段中。所述转子6的一端设置有台阶结构，最下面的台阶贯穿第一孔段并伸至所述第二孔段中，最下面的台阶面与第一孔段的内壁相配合。

本实施例中，所述转子6一端的外壁与所述轴孔33的内壁之间采用胶水粘接，从而将飞轮3固定在转子6上。优化上述实施例，所述第一孔段的内壁上设置有开口朝向所述转子6的储胶槽34，如图3所示，储胶槽34用于储存胶水，增强轮毂31与转子6之间连接的牢固性。所述储胶槽34可以为多个且沿环向间隔布置，作为优选的实施例，所述储胶槽34为环形，还能够使轮毂31与转子6之间形成可靠的密封。

为了支撑转轴5的旋转运动，本实施例在所述转子6的一侧设置有双列轴承1和轴承座2，所述双列轴承1的内圈套设于所述转轴5上，所述双列轴承1的外圈固定于所述轴承座2上，所述轴承座2固定于底座（图中未示出）上。通过转轴5和轴承座2与双列轴承1的内圈和外圈的配合，保证转轴5的旋转运动的同时对其端部进行支撑。

优化上述实施例，所述轴承座2包括用于固定所述双列轴承1外圈的固定部分21以及沿所述固定部分21的外围延伸的罩体部分22，所述飞轮3位于所述罩体部分22内。如图1所示，罩体部分22为圆筒结构，固定部分21位于圆筒结构底壁的中心位置处且固定部分21具有上下贯穿的安装孔，双列轴承1的中部和下部位于该安装孔中，且双列轴承1的外圈与固定部分21固定连接，转轴5贯穿双列轴承1的内圈且两者固定连接，双列轴承1的上部位于轮毂31的第二孔段中；轮毂31的顶面和底面分别与转子6最下面的台阶连接面和固定部分21的顶面接触。优化地，所述转轴5设置有限位凸环，所述双列轴承1的内圈位于所述限位凸环与转子之间，通过限位凸环对双列轴承1起到限位作用，限位凸环以下的转轴5部分为偏心结构。

进一步地，所述定子4固定于电机外壳（图中未示出）上，所述电机外壳与底座（图中未示出）采用一定方式形成固定和限位。

本实施例还提供一种旋转式制冷机，包括以上任意一项所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮3结构。且上述的轴流式飞轮3结构在旋转式制冷机中的安装位置以及连接方式均为本领域的常规技术，此处不作赘述。

旋转式制冷机运转时，制冷机充注高压气体，运行过程与常规驱动方式一样，转轴5接收驱动转矩进行转动，飞轮3在转子6的带动下以一定的速度进行转动，如图1所示，飞轮3上的轴流式扇叶32会自下至上输送气体，产生风压，产生的风压对扇叶有向下的作用力，用于保证轴系的稳定；同时，由于产生的气流为自下而上的轴向流动，可以有效给电机和运动副散热，提高制冷机寿命，拓宽了制冷机的应用环境范围。且在该方式下，用于配重的飞轮3可以选用密度更小的合金，在相同的结构体积下，能有更小的重量，更符合轻量化的设计目标。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，包括转轴、定子、转子以及飞轮，所述转子套设于所述转轴上，所述定子套设于所述转子的外围，其特征在于：所述飞轮包括轮毂以及多片轴流式扇叶，所述轮毂套设于所述转轴上，多片轴流式扇叶沿所述轮毂的外周间隔设置，且所述轴流式扇叶的出风侧朝向所述转子。

2.如权利要求1所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述轴流式扇叶至少有三片，且沿所述轮毂的外周均匀设置。

3.如权利要求1所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述轮毂的中心设置有轴孔，所述轴孔包括第一孔段，所述转子的一端伸至所述第一孔段中。

4.如权利要求3所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述第一孔段的内壁上设置有开口朝向所述转子的储胶槽。

5.如权利要求4所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述储胶槽为环形。

6.如权利要求3所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述转子的一侧设置有双列轴承和轴承座，所述双列轴承的内圈套设于所述转轴上，所述双列轴承的外圈固定于所述轴承座上。

7.如权利要求6所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述轴承座包括用于固定所述双列轴承外圈的固定部分以及沿所述固定部分的外围延伸的罩体部分，所述飞轮位于所述罩体部分内。

8.如权利要求6所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述转轴设置有限位凸环，所述双列轴承的内圈位于所述限位凸环之上。

9.如权利要求6所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构，其特征在于：所述轴孔还包括第二孔段，所述双列轴承的上端位于所述第二孔段中。

10.一种旋转式制冷机，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的旋转式制冷机的轴流式飞轮结构。

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