本發(fā)明涉及一種壓縮裝置，特別涉及到一種新型壓縮制冷裝置。

背景技術(shù)：

眾所周知，制冷壓縮機(jī)是通過改變氣體的容積來完成氣體的壓縮和輸送過程。任何動(dòng)力設(shè)備都需要有個(gè)原動(dòng)力來作功完成，壓縮機(jī)也一樣，它需要一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))來帶動(dòng)。

制冷壓縮機(jī)種類和形式很多，其中容積式是最為普遍的。容積型壓縮機(jī)又分為往復(fù)式活塞式和回轉(zhuǎn)式兩種，在中國(guó)均有一定的市場(chǎng)空間。往復(fù)活塞式是通過活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)改變氣體工作容積，發(fā)展歷史悠久，生產(chǎn)技術(shù)成熟。回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)包括刮片(滑片)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)，技術(shù)復(fù)雜精度高(日本主導(dǎo)該技術(shù)市場(chǎng))。前者成本低但效率低，后者效率高但成本高。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的角度而言，除了掌握核心技術(shù)以外，還必須能夠?qū)崿F(xiàn)“成本低、效率高”。

目前行業(yè)內(nèi)較通用的解決方案是“動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)”，動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)與傳統(tǒng)的往復(fù)式壓縮機(jī)相比，可廣泛應(yīng)用于需要直線驅(qū)動(dòng)的特殊場(chǎng)合，能夠省去復(fù)雜曲柄連桿結(jié)構(gòu)，節(jié)省能源的中間消耗，可大幅度提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且推力更大。與傳統(tǒng)的往復(fù)式壓縮機(jī)相比，雖然動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)在通往“成本低、效率高”目的的道路上邁出了一大步，但仍存在很大的距離。制冷壓縮機(jī)是通過改變氣體的容積來完成氣體的壓縮和輸送過程。任何動(dòng)力設(shè)備都需要有個(gè)原動(dòng)力來作功完成，壓縮機(jī)也一樣，它需要一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)——無論是傳統(tǒng)的往復(fù)壓縮式(往復(fù)活塞式)還是現(xiàn)代的旋轉(zhuǎn)壓縮式(回轉(zhuǎn)螺桿式)。

往復(fù)活塞式是通過活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)改變氣體工作容積，發(fā)展歷史悠久，生產(chǎn)技術(shù)成熟。回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)包括刮片(滑片)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)，技術(shù)復(fù)雜精度高(日本主導(dǎo)該技術(shù)市場(chǎng))。前者成本低但效率低——需將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞直線運(yùn)動(dòng)并涉及曲柄連桿機(jī)構(gòu)；后者效率高于前者但成本高——效率雖然高于前者，但小型電機(jī)仍不能突破公知的效率“瓶頸”。

到目前為止，無論是往復(fù)活塞式還是回轉(zhuǎn)螺桿式，電機(jī)和壓縮裝置都是“分體”的，而“分體”則意味著“整合”程度低并存在在某種程度上制約效率(提高)與成本(下降)的問題。為此，人們提出了一種直線壓縮制冷的方法，即把直線電機(jī)與壓縮裝置整合成一個(gè)整體，這樣減少了中間能量的消耗，節(jié)約能源，提高了電機(jī)的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種新型壓縮制冷裝置，以實(shí)現(xiàn)上述目的。

一種新型壓縮制冷裝置，包括定子磁管、動(dòng)子鐵芯、線圈、控制開關(guān)和外部電源，所述的動(dòng)子鐵芯上纏繞有線圈，線圈與控制開關(guān)電性連接，所述的控制開關(guān)上電性連接有外部電源；所述定子磁管由永磁體構(gòu)成，所述構(gòu)成定子磁管的永磁體的n極或s極全部朝向定子磁管的內(nèi)部并形成管內(nèi)同極且能在定子磁管的兩端集成由里到外方向相反的逆向磁場(chǎng)；還包括壓縮缸，所述的定子磁管呈梯田形層狀結(jié)構(gòu)固定設(shè)置在壓縮缸的外表面；所述的動(dòng)子鐵芯活動(dòng)設(shè)置在壓縮缸內(nèi)；動(dòng)子鐵芯與壓縮缸所圍成的密封空間為氣缸。

進(jìn)一步，所述層狀結(jié)構(gòu)的定子磁管至少由二層永磁體疊加而成且由里到外一層比一層要短。

進(jìn)一步，所述動(dòng)子鐵芯的行程決定于定子磁管的疊加層數(shù)與疊加結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述的壓縮缸為采用合金材料制作。

進(jìn)一步，所述的定子磁管由整體式或多塊組合的永磁鐵構(gòu)成，也可以通過席卷制作而成；所述的定子磁管的橫截面為多邊形，所述的橫截面可以為方形、菱形。

進(jìn)一步，所述由永磁體構(gòu)成的定子磁管采用釹鐵硼材料或鐵氧體材料或膠磁材料或其它磁性材料制作；制作的材料可以是厚型磁性材料或薄型磁性材料或超薄型磁性材料或硬質(zhì)磁性材料或軟質(zhì)磁性材料；制作材料可以根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇。

進(jìn)一步，所述的動(dòng)子鐵芯采用硅鋼材料或鐵磁性材料制作。

進(jìn)一步，所述的控制開關(guān)為直流換向控制器；所述線圈通過控制開關(guān)連接外部電源而實(shí)現(xiàn)動(dòng)子鐵芯的(直線)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明所述的換向開關(guān)或換向控制器為可實(shí)現(xiàn)動(dòng)子鐵芯作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的普通機(jī)械換向開關(guān)或普通電子換向開關(guān)。

進(jìn)一步，所述的線圈為超導(dǎo)線圈，為了節(jié)省使用成本超導(dǎo)線圈也可以用常規(guī)線圈代替。

進(jìn)一步，所述的外部電源采用直流電源，采用直流是集磁控向的創(chuàng)新技術(shù)不僅可省去復(fù)雜的現(xiàn)有的、常規(guī)的、復(fù)雜的控制裝置，而且還可大大提高動(dòng)子的行程、推力與加速度，通過一次通、斷電過程便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)子的一次單向“無縫”直線運(yùn)動(dòng)，控制更簡(jiǎn)單、節(jié)電更顯著，輸出效率更高。

本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于把直線電機(jī)與壓縮機(jī)一體化整合和定子磁管采用梯田形層狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的運(yùn)用可使集磁控向技術(shù)賦以直線電機(jī)更具理想的行程、推力與加速度；直線電機(jī)與壓縮機(jī)的整合大大的縮小了壓縮制冷裝置的整體體積和減小了整體的重量并且提高了能源的利用率避免中間能源的消耗，對(duì)壓縮制冷裝置行業(yè)來說是個(gè)全新的改革，使壓縮制冷高效節(jié)能集磁控向電機(jī)更具先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、與市場(chǎng)化。

本發(fā)明具有以下所述的顯著優(yōu)點(diǎn)與積極效果：

1.超越了傳統(tǒng)控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、智能控制技術(shù)的范疇，以低成本的創(chuàng)造取代高成本的智造，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本變得更加低廉，市場(chǎng)化程度大為提高，適合大、中、微小企業(yè)生產(chǎn)與開發(fā)；

2.不僅可省去復(fù)雜的現(xiàn)有的、常規(guī)的、復(fù)雜的控制裝置，而且還可大大提高動(dòng)子的行程、推力與加速度，制冷效果更快更好；

3.更加適合高、低溫與高、低壓和濕度差異大等各種不同的工作環(huán)境，運(yùn)行更加可靠，使用壽命更長(zhǎng)，維護(hù)檢修趨零；

4.采用直線電機(jī)與壓縮機(jī)一體化整合的集磁控向直線電機(jī)的性價(jià)比更高，更具“遠(yuǎn)程”化、高速化、高效化、小型化、實(shí)用化與市場(chǎng)化；

5.為壓縮制冷技術(shù)的發(fā)展提供了一條全新的發(fā)展道路，不僅可使空調(diào)或冰箱擠身高端市場(chǎng)，而且絕無僅有的“雙低”特性(售價(jià)低、電費(fèi)低)使其更加貼近龐大的中低端市場(chǎng)用戶，市場(chǎng)前景廣闊，競(jìng)爭(zhēng)能力卓越。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種新型壓縮制冷裝置的通電前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種新型壓縮制冷裝置的通電后的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方案

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

集磁控向技術(shù)打破了常規(guī)，通過永磁體同極集合而形成的管形磁場(chǎng)，不僅可以大幅度提高集合空間中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而且還可以導(dǎo)致集合空間中所產(chǎn)生的磁路走向兩端逆反的磁場(chǎng)。

眾所周知，直線電機(jī)的行程是一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)問題(前提是推力與加速度需要保持在一定的理想狀態(tài))，該問題事關(guān)直線電機(jī)的實(shí)用性、廣泛性與市場(chǎng)化。本發(fā)明所提供的技術(shù)很好的解決了直線電機(jī)推力、行程與加速度的問題。

為此，本發(fā)明提供了一種新型壓縮制冷裝置，包括定子磁管1、動(dòng)子鐵芯2、線圈3、控制開關(guān)4、外部電源5和壓縮缸6，所述的動(dòng)子鐵芯2上設(shè)置有線圈3，線圈3與控制開關(guān)4電性連接，所述的控制開關(guān)4上電性連接有外部電源5；所述定子磁管1由永磁體構(gòu)成，所述構(gòu)成定子磁管1的永磁體的n極全部朝向定子磁管1的內(nèi)部并形成管內(nèi)同極且能在定子磁管1的兩端集成由里到外方向相反的逆向磁場(chǎng)；所述的定子磁管1呈梯田形層狀結(jié)構(gòu)固定設(shè)置在壓縮缸6的外表面，所述層狀結(jié)構(gòu)的定子磁管1由四層永磁體疊加而成且由里到外一層比一層要短。所述的動(dòng)子鐵芯2活動(dòng)設(shè)置在壓縮缸6內(nèi)，此時(shí)的動(dòng)子鐵芯2就充當(dāng)活塞的角色，動(dòng)子鐵芯2的行程決定于定子磁管1的疊加層數(shù)與疊加結(jié)構(gòu)；動(dòng)子鐵芯2與壓縮缸6所圍成的密封空間為氣缸7，在動(dòng)子鐵芯2通電后會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)并對(duì)氣缸7內(nèi)的氣體做功。

從圖1中可以看出，定子磁管1由四層相互疊加呈梯田形的層狀結(jié)構(gòu)永磁體組成。所述定子磁管1的第一層磁管11由四塊長(zhǎng)200mm×寬50mm×厚5mm的釹鐵硼永磁體構(gòu)成，所圍成的定子磁管1的內(nèi)徑(方形的)為45mm×45mm；所述第二層磁管12由四塊長(zhǎng)150mm×寬60mm×厚5mm的釹鐵硼永磁體構(gòu)成；所述第三層磁管13由四塊長(zhǎng)100mm×寬70mm×厚5mm的釹鐵硼永磁體構(gòu)成；所述第四層磁管14由四塊長(zhǎng)50mm×寬80mm×厚5mm的釹鐵硼永磁體構(gòu)成。

所述的動(dòng)子鐵芯2的長(zhǎng)度為120mm；動(dòng)子鐵芯2為硅鋼工形鐵芯，兩工形圓頭的直徑均小于39mm(放環(huán)需要)，兩工形圓頭的厚度均為10mm；動(dòng)子鐵芯2的直徑為18mm，纏繞線圈3的有效長(zhǎng)度為100mm。所述壓縮缸6為采用合金材料制作；壓縮缸6外徑約為45mm，缸體長(zhǎng)度為230mm，缸壁厚度約為3mm；動(dòng)子鐵芯2在壓縮缸6內(nèi)的有效直線行程為100mm。所述線圈3采用線徑為0.41mm的漆包線環(huán)繞而成的超導(dǎo)線圈；所述外部電源5采用直流電源；所述控制開關(guān)4采用直流換向控制器。

在實(shí)施過程中，壓縮缸6上還應(yīng)該設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，其連接的進(jìn)氣系統(tǒng)和出氣系統(tǒng)可采用現(xiàn)有技術(shù)；線圈3的連接方式也可采用現(xiàn)有技術(shù)。

當(dāng)控制開關(guān)4通電并使線圈3不斷地進(jìn)行正、反向通電時(shí)，充當(dāng)活塞角色的動(dòng)子鐵芯2即可隨之不斷地做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)即對(duì)氣缸7進(jìn)行壓縮。壓縮制冷用高效節(jié)能集磁控向直線電機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，動(dòng)子鐵芯2處于圖1所示的位置。線圈3正向通電導(dǎo)致動(dòng)子鐵芯2所產(chǎn)生的n、s極。當(dāng)線圈3通過控制開關(guān)4正向通電時(shí)，動(dòng)子鐵芯2就會(huì)受到向前的磁場(chǎng)力迅速移動(dòng)到圖2所示的位置即對(duì)氣缸7進(jìn)行壓縮；當(dāng)線圈3通過控制開關(guān)4反向通電時(shí)，動(dòng)子鐵芯2就會(huì)產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)，受到的磁場(chǎng)力也會(huì)相反，即動(dòng)子鐵芯2會(huì)移動(dòng)到如圖1的原在位置(可通過圖中的虛線觀察，虛線為基準(zhǔn)線)。如此不斷循環(huán)，動(dòng)子鐵芯2便可不斷地做來回往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(壓縮與制冷)。

本實(shí)施方式通過集磁控向技術(shù)最大限度地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力與壓縮制冷裝置一體化，不但可以省去復(fù)雜曲柄連桿結(jié)構(gòu)，減少電能的中間消耗，還可以通過逆向磁場(chǎng)加長(zhǎng)活塞行程的方式大幅度提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行效率,從而使“活塞”的推力在節(jié)能省電中變得更為強(qiáng)大；而且使整體的重量和體積都有所改變，體積更小重量更輕，這樣運(yùn)用的場(chǎng)合也就更廣泛。

在本發(fā)明中定子磁管1還可以采用單層模式，不過單層模式的定子磁管1限制了動(dòng)子鐵芯2的行程，動(dòng)子鐵芯2所得到的推力和加速度也不理想。增加定子磁管1的厚度或長(zhǎng)度雖然能使磁管兩端的磁場(chǎng)增強(qiáng)，但動(dòng)子鐵芯2的有效直線行程(單向)并未得到明顯的提高，所以關(guān)鍵在于采用梯田形層狀結(jié)構(gòu)的定子磁管1才能使動(dòng)子鐵芯2具有滿意的行程、推力與加速度。

綜上可見，在推力輸出的整個(gè)過程中，輸入電流的控制非常純粹——僅僅體現(xiàn)在電路的通與斷。換句話說，一個(gè)始“通”、止“斷”的簡(jiǎn)單動(dòng)作足矣。換言之，在始“通”——止“斷”這段行程中，輸入電流是“恒穩(wěn)”的?！昂惴€(wěn)”的工作電流意味著什么？意味著已實(shí)現(xiàn)行程控制去傳統(tǒng)控制化、現(xiàn)代控制化、智能控制化。簡(jiǎn)言之，已去技術(shù)復(fù)雜化。

需要說明的是，上述涉及的案例參數(shù)僅用于表述實(shí)施方式，并不代表產(chǎn)品的實(shí)際數(shù)據(jù)。另外，上述實(shí)施例只為表述本發(fā)明的實(shí)施方式，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依照本發(fā)明之形狀、構(gòu)造及原理所作的等效變化，均涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。