一種線性壓縮機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓縮機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種易于小型化且高能效的線性壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]線性壓縮機(jī)是一種利用設(shè)置在密閉容器(外殼)內(nèi)的線性電機(jī)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此將吸入在氣缸內(nèi)部的氣體進(jìn)行壓縮而后排出的裝置。圖1為一種傳統(tǒng)的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖1所示，其主要包括密閉容器4、隔震彈簧14，16和主泵體，其中主泵體通過隔震彈簧14，16與密閉容器4相連。上述主泵體是由設(shè)置在密閉容器4內(nèi)部的氣缸18、活塞18a、線性電機(jī)20、連接裝置30及共振彈簧34等部件構(gòu)成；其中氣缸18用于限定壓縮空間，活塞18a以能夠進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置在氣缸18的內(nèi)部，活塞18a的頂部設(shè)有用于導(dǎo)入氣體的吸氣閥門18c，氣缸18的頂部設(shè)有用于導(dǎo)出氣體的排氣閥門42。線性電機(jī)為活塞18a進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元，其包括內(nèi)定子24，固定在磁鐵28內(nèi)側(cè)；外定子22，固定在磁鐵28外側(cè)；定子線圈26，設(shè)置在外定子22內(nèi)部。連接裝置30的一側(cè)連接到磁鐵28上，另一側(cè)連接在活塞18a上。在上述這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的線性壓縮機(jī)中，當(dāng)為定子線圈26提供交流電時(shí)，在外定子22和內(nèi)定子24之間將會(huì)產(chǎn)生磁場。由于所提供的電流為交流電，因此其磁場的極性呈周期性變化，從而使磁鐵28以與電流相同的頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)連接裝置30也一同進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與連接裝置30相連的活塞18a將在氣缸18內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將吸入的氣體進(jìn)行壓縮，而后排出。由于活塞18a的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來的振動(dòng)使得主泵體同樣產(chǎn)生大量振動(dòng)。為消除這種振動(dòng)帶來的不良后果，傳統(tǒng)線性壓縮機(jī)通過隔震彈簧14，16將主泵體與密閉容器4隔離減震。
[0003]由于通過隔震彈簧進(jìn)行隔離減震會(huì)使傳統(tǒng)線性壓縮機(jī)小型化非常困難。為此，韓國專利(專利號:10-2006-0042683)提供了一種解決方法。圖2為韓國專利提供的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖2所示，該線性壓縮機(jī)是在傳統(tǒng)線性壓縮機(jī)的主泵體上添加一個(gè)質(zhì)量體90和輔助彈簧16，與原有系統(tǒng)組成一個(gè)兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)，在合適的頻率范圍內(nèi)能夠達(dá)到減震的效果，不再需要隔震彈簧的結(jié)構(gòu)，使得線性壓縮機(jī)易于小型化。但上述線性壓縮機(jī)存在的問題是，其使用的是雙磁極線性電機(jī)，并且電機(jī)的外定子與線性壓縮機(jī)的外殼直接接觸，而出于安全、成本等因素考慮，線性壓縮機(jī)外殼的材料一般為導(dǎo)磁材料(如冷軋鋼)，使得這種雙磁極線性電機(jī)極易發(fā)生漏磁的問題，并且電機(jī)的渦流損耗大，從而極大地降低了電機(jī)的效率。同時(shí)，由于其外定子與內(nèi)定子分離設(shè)置，這樣在裝配過程中，很難保證外定子與內(nèi)定子所形成的環(huán)狀間隙的精密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種既易于小型化又高能效的線性壓縮機(jī)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的線性壓縮機(jī)包括密閉容器；固定于密閉容器內(nèi)的氣缸；設(shè)置在上述氣缸內(nèi)部并能夠進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；設(shè)置在密閉容器內(nèi)，由定子、線圈及磁鐵構(gòu)成的單磁極直線電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；動(dòng)子骨架，用于連接活塞與磁鐵，并且上述活塞、磁鐵和動(dòng)子骨架組成動(dòng)子；用于支撐上述動(dòng)子進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主彈簧組；與主彈簧組相連接的質(zhì)量體；位于密閉容器與質(zhì)量體之間的輔助彈簧組。
[0006]所述的磁鐵包括相互連接的第一磁鐵和第二磁鐵，并且第一磁鐵和第二磁鐵都是沿著徑向充磁，但是充磁方向相反。
[0007]所述的定子上只形成一個(gè)磁極，且上述線圈設(shè)置在定子內(nèi)部。
[0008]所述的主彈簧組包含第一彈簧組和第二彈簧組，上述第一彈簧組位于定子與動(dòng)子之間；第二彈簧組位于動(dòng)子與質(zhì)量體之間。
[0009]所述的第一彈簧組、第二彈簧組及第三彈簧組每組中至少包含一個(gè)螺旋彈簧。
[0010]本發(fā)明提供的線性壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化；而且渦流損耗小，因此提高了線性壓縮機(jī)的效率。
【附圖說明】
[0011]圖1為一種傳統(tǒng)的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0012]圖2為韓國專利提供的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的線性壓縮機(jī)縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的線性壓縮機(jī)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]實(shí)施例一:
[0017]如圖3所示，本實(shí)施例提供的線性壓縮機(jī)包含密閉容器00 ;吸氣管01和排氣管02，安裝在密閉容器00上，分別用于氣體的流入及流出；氣缸21，固定于密閉容器00內(nèi)部，用于提供壓縮氣體的空間，并且氣缸21上設(shè)有能夠打開和關(guān)閉的排氣閥22 ;排氣彈簧23，連接在密閉容器00和排氣閥22之間，用于打開和關(guān)閉排氣閥22 ;活塞11，設(shè)置在氣缸21的內(nèi)部，并能夠在氣缸21內(nèi)部進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且氣缸21、排氣閥22與活塞11形成用于壓縮氣體的壓縮腔；吸氣閥12，設(shè)置在活塞11的端面上且能夠打開和關(guān)閉，用于將氣體吸入到壓縮腔內(nèi)；單磁極線性電機(jī)，固定于密閉容器00內(nèi)部，并且由第一永磁鐵32a、第二永磁鐵32b、定子31和線圈33構(gòu)成；上述線圈33設(shè)置在定子31的內(nèi)部且靠近氣缸21 —側(cè)；上述定子31上形成有環(huán)狀間隙且靠近密閉容器00 —側(cè)；上述第一永磁鐵32a與第二永磁鐵32b以相互連接的方式設(shè)置在定子31上的環(huán)狀間隙中，且兩者都是沿徑向充磁，但極性相反；動(dòng)子骨架13，連接在活塞11與第一永磁鐵32a、第二永磁鐵32b之間，并且活塞11、第一永磁鐵32a、第二永磁鐵32b和動(dòng)子骨架13構(gòu)成動(dòng)子；第一彈簧組4a和第二彈簧組4b，設(shè)置在密閉容器00內(nèi)部，用于支撐上述動(dòng)子進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；其中第一彈簧組4a的兩端分別連接在定子31與動(dòng)子骨架13上，并且靠近氣缸21 —側(cè)；質(zhì)量體50，設(shè)置在密閉容器00內(nèi)部；第二彈簧組4b，兩端分別連接在動(dòng)子骨架13和質(zhì)量體50上；輔助彈簧組51，兩端分別連接在質(zhì)量體50與密閉容器00上。
[0018]另外，所述的第一彈簧組4a、第二彈簧組4b及輔助彈簧組51每組中至少包含一個(gè)螺旋彈簧。
[0019]現(xiàn)將本實(shí)施例提供的線性壓縮機(jī)運(yùn)行方式闡述如下:
[0020]當(dāng)給線圈33提供交流電流時(shí)，在定子31及其環(huán)狀間隙上將產(chǎn)生交變磁場，此時(shí)位于環(huán)狀間隙中的第一永磁鐵32a和第二永磁鐵32b在交變磁場的作用下將在環(huán)狀間隙內(nèi)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過動(dòng)子骨架13帶動(dòng)活塞11以與所提供電流相同的頻率在氣缸21內(nèi)表面上進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，待壓縮的氣體將通過吸氣管01進(jìn)入密閉容器00的內(nèi)部，然后流入活塞11內(nèi)部，之后再通過開啟的吸氣閥12進(jìn)入壓縮腔并由活塞11進(jìn)行壓縮。其中吸氣閥12是通過活塞11往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)外壓力差打開和關(guān)閉的。當(dāng)氣缸21內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時(shí)，排氣閥22將被打開，此時(shí)，經(jīng)過壓縮的高壓氣體將通過排氣管02排出。同時(shí)，當(dāng)動(dòng)子進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其會(huì)帶動(dòng)與其連接的第一彈簧組4a、第二彈簧組4b、質(zhì)量體50和輔助彈簧組51 —起運(yùn)動(dòng)，其正好構(gòu)成一個(gè)兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)。由兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)的原理可知，當(dāng)激勵(lì)頻率在一定的范圍時(shí)，動(dòng)子與質(zhì)量體50的運(yùn)動(dòng)相位正好相反，此時(shí)，其作用在密閉容器00上的力相互抵消，從而有效地減小了線性壓縮機(jī)的振動(dòng)。如上所述，本實(shí)施例的線性電機(jī)只有一個(gè)定子31和一個(gè)在定子31上形成的環(huán)狀間隙，故稱作單磁極線性電機(jī)。經(jīng)過Comsol Multiphysics 4.4中的AC/DC模塊進(jìn)行的電機(jī)仿真，在相同的條件下，這種單磁極線性電機(jī)比傳統(tǒng)壓縮機(jī)中線性電機(jī)的渦流損失要小得多。
[0021]實(shí)施例二:
[0022]如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)大致相同，只是單磁極線性電機(jī)的結(jié)構(gòu)及第一彈簧組4a的位置略有不同。具體地，線圈33設(shè)置在靠近密閉容器00 —側(cè)而環(huán)狀間隙設(shè)置在靠近氣缸21 —側(cè)，同時(shí)第一彈簧組4a設(shè)置在靠近密閉容器00 —側(cè)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少永磁鐵的使用量，即降低了成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種線性壓縮機(jī)，其特征在于:其包括密閉容器；固定于密閉容器內(nèi)的氣缸；設(shè)置在上述氣缸內(nèi)部并能夠進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；設(shè)置在密閉容器內(nèi)，由定子、線圈及磁鐵構(gòu)成的單磁極直線電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；動(dòng)子骨架，用于連接活塞與磁鐵，并且上述活塞、磁鐵和動(dòng)子骨架組成動(dòng)子；用于支撐上述動(dòng)子進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主彈簧組；與主彈簧組相連接的質(zhì)量體；位于密閉容器與質(zhì)量體之間的輔助彈簧組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于:所述的磁鐵包括相互連接的第一磁鐵和第二磁鐵，并且第一磁鐵和第二磁鐵都是沿著徑向充磁，但是充磁方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于:所述的定子上只形成一個(gè)磁極，且上述線圈設(shè)置在定子內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于:所述的主彈簧組包含第一彈簧組和第二彈簧組，上述第一彈簧組位于定子與動(dòng)子之間；第二彈簧組位于動(dòng)子與質(zhì)量體之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于:所述的第一彈簧組、第二彈簧組及第三彈簧組每組中至少包含一個(gè)螺旋彈簧。
【專利摘要】一種線性壓縮機(jī)。其包括密閉容器；固定于密閉容器內(nèi)的氣缸；設(shè)置在上述氣缸內(nèi)部并能夠進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；設(shè)置在密閉容器內(nèi)，由定子、線圈及磁鐵構(gòu)成的單磁極直線電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；動(dòng)子骨架，用于連接活塞與磁鐵，并且上述活塞、磁鐵和動(dòng)子骨架組成動(dòng)子；用于支撐上述動(dòng)子進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主彈簧組；與主彈簧組相連接的質(zhì)量體；位于密閉容器與質(zhì)量體之間的輔助彈簧組。本發(fā)明提供的線性壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化；而且渦流損耗小，因此提高了線性壓縮機(jī)的效率。
【IPC分類】F04B35-04
【公開號】CN104776006
【申請?zhí)枴緾N201510164191
【發(fā)明人】孫浩議, 李衡國
【申請人】天津探峰科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月9日