CN100432430C - 往复式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种往复式压缩机包括：具有一定形状的前框架；以与该前框架一定间隔设置的中间框架；具有绕组线圈并连接在前框架和中间框架之间的外定子；连接到该前框架上的气缸；在其两端具有伸出磁极部并可直线移动地***到该外定子内的磁铁安装内定子；安装在该磁铁安装内定子外圆周表面的磁铁；***该气缸内的活塞；用于连接活塞和磁铁安装内定子的连接单元；用于使活塞和磁铁安装内定子共振的共振弹簧单元；以及用于打开和关闭气体流路从而当活塞直线往复运动时气体吸入到该气缸并被压缩的阀组件。因此，降低了昂贵磁铁使用量，增加了驱动电机输出以及使部件简化。

Description

往复式压缩机
技术领域
本发明涉及一种往复式压缩机，更具体地说，本发明涉及一种能够降低昂贵磁铁使用量、增加驱动电机输出以及使部件简化的往复式压缩机。
背景技术
通常，往复式压缩机是当活塞在气缸内直线往复运动时抽吸制冷剂气体并压缩该制冷剂气体的装置。往复式压缩机依据驱动机构基本上分为两种。一种是把电机旋转运动转换成直线往复运动，然后把转换的直线往复运动传输到活塞，而另一种是把电机的直线往复运动直接传输到活塞。
图1示出了电机直线往复运动直接传递到活塞上的往复式压缩机的一个实例。如图所示，该往复式压缩机包括：吸气管1和排气管2连接于其上的壳体10；以一定间隔弹性支撑在该壳体10上的前框架20和中间框架30；安装在该前框架20和该中间框架30之间用于产生驱动力的驱动电机40；***到该前框架20的气缸50；通过接收驱动电机40的驱动力在气缸50内直线往复运动的活塞60；覆盖活塞60的后框架70；通过弹性地支撑活塞60而引起共振的共振弹簧80；以及用于打开和关闭气体流路从而当活塞60直线往复运动时将气体吸入到该气缸50并压缩气体的阀组件90。
该驱动电机40包括：安装在该前框架20和该中间框架30之间的外定子41；以一定间隔***外定子41内从而安装在前框架20的内定子42；连接到上该外定子41上的绕组线圈43；以及可直线移动地***在该外定子41和该内定子42之间的动子44。
该动子44由圆筒状支架45以及连接到该支架45上的多个磁铁46组成。该支架45连接到活塞60。
该外定子41为具有一定长度的圆筒形状，绕组线圈43定位在其中的开口槽41a形成在该外定子41的内圆周表面上。磁极部41b形成在开口槽41a的两侧。
该内定子42为具有一定长度的圆筒形状，其一侧的截面具有正方形形状。
该外定子41和该内定子42由一定形状的多个叠片堆叠而形成。
如图2所示，磁铁在轴向的长度L1为外定子开口槽41a长度L2和一个磁极部长度L3之和。在该磁铁46连接到支架45上的状态下，磁铁46两端分别定位在该磁极部41b的中间部。
该阀组件90包括：连接到该前框架20用于覆盖气缸50一侧的排放罩91；定位在该排放罩91上用于打开/关闭气缸50一侧的排放阀92；设置在排放罩91上用于弹性地支撑该排放阀92的阀弹簧93；以及连接到活塞60端部上、用于打开和关闭贯穿形成在活塞60的内流动通道61上的吸入阀94。
未经说明的参考数字21表示联接螺栓，而22表示螺母。
下面将说明该往复式压缩机的操作。
首先，当电力提供给驱动电机40时，电流通过该驱动电机40的绕组线圈43。通过该电流，磁通量形成在外定子41和内定子42上。通过在产生的磁通量和动子44的磁铁46形成的磁通量之间交互作用，该动子44直线地往复运动，从而连接到动子44的活塞60在气缸50内直线地往复运动。
当活塞60在气缸50内直线地往复运动时，在该气缸50内形成压力差。通过在气缸50内的压力差，组成阀组件90的吸入阀94和排放阀92启闭气体流动通道，从而把气体抽吸到该气缸50内，压缩该气体并排放该气体。当重复上述过程时，抽吸气体被连续地压缩。
为了提高压缩机的价格竞争能力，部件和制造工艺必须简化。此外，为了使消耗电力最小化，驱动电机输出必须最大化。
然而，在常规的往复式压缩机中，磁铁46在安装在支架45状态下设置在外定子41和内定子42之间的空气间隙。因此，用于固定磁铁46的支架45需要具有复杂部件，从而增加了支架45的制造费用。此外，由于使用支架45，在外定子41和内定子42之间的空气间隙变得相对较大，从而产生电机损失。
此外，由于磁铁46两端分别设置在外定子磁极部41b中间部上，从而该磁铁46的长度L1变得相对较长，从而安装在支架45的磁铁46的使用量过度地增加。由于磁铁46是非常昂贵的，因此整个制造费用增加。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够降低昂贵磁铁使用量以及能够增强驱动电机输出的往复式压缩机。
本发明的另一个目的是提供一种能够简化部件的往复式压缩机。
为实现这些及其他优点，根据在这里具体和概括地描述的本发明的目的，提供一种往复式压缩机，该往复式压缩机包括：设置在壳体的前框架；以与前框架一定间隔设置在该壳体上的中间框架；具有绕组线圈并连接在前框架和中间框架之间的外定子；连接到该前框架上的气缸；在其两端具有伸出磁极部并可直线移动地***到该外定子内的磁铁安装内定子，其中在一个磁极部的内侧表面和另一个磁极部的内侧表面之间的距离对应于该外定子的长度；安装在该磁铁安装内定子外圆周表面的磁铁；***该气缸内的活塞；用于连接活塞和磁铁安装内定子的连接单元；用于使活塞和磁铁安装内定子共振的共振弹簧单元；以及用于打开和关闭气体流路从而当活塞直线往复运动时气体吸入到该气缸并被压缩的阀组件。
本发明还提供一种往复式压缩机，包括：具有一定形状的前框架；具有距离该前框架一定间隔的中间框架；具有绕组线圈并连接在前框架和中间框架之间的外定子；连接到该前框架的气缸；在其两端具有伸出磁极部并可直线移动地***到该外定子内的磁铁安装内定子；安装在该磁铁安装内定子外圆周表面的磁铁；***该气缸内的活塞；用于连接活塞和磁铁安装内定子的连接单元；用于使活塞和磁铁安装内定子共振的共振弹簧单元；以及用于打开和关闭气体流路从而当活塞直线往复运动时气体吸入到该气缸并被压缩的阀组件，其中该磁铁的厚度形成为等于或小于该磁体安装内定子的磁极部的高度。
通过以下结合附图对本发明的详细说明，前述以及本发明的其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显。
附图说明
包括的附图提供对本发明更进一步理解，同时并入以及组成说明书一部分，这些附图示出了实施例并与说明书一起用来阐明本发明的原理。
在附图中：
图1为示出了根据传统技术往复式压缩机的剖视图；
图2为示出了构成根据传统技术往复式压缩机的驱动电机一部分的剖视图；
图3为示出了根据本发明的往复式压缩机一个实施例的剖视图；
图4为示出了构成根据本发明往复式压缩机驱动电机一部分的透视图；
图5为示出了构成根据本发明往复式压缩机连接单元改型实例的剖视图；
图6为示出了构成根据本发明往复式压缩机连接单元另一个改型实例的剖视图；以及
图7为示出了构成根据本发明往复式压缩机驱动电机操作状态的剖视图。
具体实施方式
下面将详细参照本发明的优选实施例，其中在附图中示出了优选实施例的例子。
在下文中，参考附图说明本发明的往复式压缩机。
图3为示出了根据本发明的往复式压缩机盘一个实施例的剖视图。
如图所示，根据本发明的往复式压缩机包括：设置在壳体100的前框架200；以与前框架200一定间隔设置在该壳体100中的中间框架300；具有绕组线圈410并连接在前框架200和中间框架300之间的外定子420；连接到该前框架200上的气缸500；在其两端具有伸出磁极部432并可直线移动地***到该外定子420内的磁铁安装内定子430；安装在该磁铁安装内定子430外圆周表面的磁铁440；***该气缸500内的活塞600；用于连接活塞600和磁铁安装内定子430的连接单元；用于使活塞600和磁铁安装内定子430共振的共振弹簧单元700；以及用于打开和关闭气体流路从而当活塞600直线往复运动时气体吸入到该气缸500并被压缩的阀组件800。
该壳体100具有一定的内部空间，而吸气管110和排气管120连接到该壳体100的一侧上。
该前框架200包括：在其中具有一定形状内部空间的主体210；以及贯穿地形成在主体210中心部的气缸***孔220。
该中间框架300具有与该前框架200对应的形状，并具有一定厚度。
该外定子420为具有一定长度的圆筒形状，而使绕组线圈410设置在其中的开口槽422形成在该外定子420的内圆周表面上。磁极部423形成在开口槽422的两侧。
优选的是，该外定子420为具有一定形状的薄板在圆周方向堆叠的叠层主体。
作为另一个实施例，该外定子420为多个叠层块，每个叠层块为具有一定形状的多个薄板堆叠而形成，沿圆周方向连接到绕组线圈410上。
该外定子420设置在该前框架200和中间框架300之间。该前框架200、该外定子420和该中间框架300通过多个联接螺栓和螺母(未示出)固定地连接。
该磁铁安装内定子430包括：具有一定长度圆筒状的圆筒部431；以及以一定宽度和高度分别从该圆筒部431两端的外圆周表面伸出的磁极部432。优选的是，在一个磁极部432的内侧表面和另一个磁极部432的内侧表面之间的距离几乎等于外定子420的长度。该磁极部432的外径小于外定子420内径。该磁极部432的截面具有正方形形状。
如图4所示，在该磁极部432的另一个改型实例中，以一定倾斜角倾斜的倾斜表面437设置在正方形磁极部432的内缘上。
该磁铁安装内定子430为磁粉末通过烧结法模制而形成的柔软磁性混合物(SMC)。
作为该磁铁安装内定子430的改型实例，该磁铁安装内定子430可以是具有一定形状的多个薄板沿圆周方向堆叠的叠层主体。
该磁铁440具有一定厚度和面积。磁铁440在轴向的长度小于或者等于外定子的开口槽422在轴向的长度或者该绕组线圈410在轴向的长度。多个磁铁440以一定间隔连接到该磁铁安装内定子430的外圆周表面上。该磁铁440连接到该磁铁安装内定子430上，以便设置在磁极部432之间的圆筒部431的外圆周表面中间部上。磁铁440的厚度等于或者小于磁极部432的高度。
磁铁440连接到其中的磁铁安装内定子430可移动地被***到该外定子420中。
该绕组线圈410、该外定子420、该磁铁440和该磁铁安装内定子430组成驱动电机。
该气缸500包括：在其中具有通孔510的圆筒部520；以及以具有一定厚度环形从该圆筒部520外圆周表面伸出的凸缘部530。该圆筒部520贯穿地***到该前框架和磁铁安装内定子430的气缸***孔220内，而凸缘部530连接到该前框架200上，从而把气缸500连接到该前框架200上。
该磁铁安装内定子430设置在该气缸500的外圆周表面和外定子420内圆周表面之间。
该活塞600包括：在其中具有贯通流动通路621的圆柱体620；以及以具有一定厚度的环形从该圆筒圆柱体620一个端部伸出的凸缘部630。该圆柱体620***到该气缸的通孔510内，而该凸缘部630与该磁铁安装内定子430的侧面接触，从而把活塞600连接到气缸500上。
活塞600和磁铁安装内定子430通过连接单元彼此连接。
该连接单元由多个联接螺栓910组成。多个通孔631以一定间隔形成在活塞的该凸缘部630上，而与该凸缘部630的通孔631对应的多个内螺纹孔433形成在该磁铁安装内定子430的侧面上。当该联接螺栓910连接到该活塞凸缘部的通孔631和该磁铁安装内定子的内螺纹孔433上时，活塞600连接到磁铁安装内定子430上。
如图5所示，在连接单元的改型实例中，具有一定深度和内径的多个孔434形成在该磁铁安装内定子430的一个侧面上，而螺旋弹簧920分别固定地连接到孔434上。当该多个联接螺栓910连接到该活塞凸缘部的通孔631并且螺旋弹簧920连接到该磁铁安装内定子的孔434上时，活塞600和磁铁安装内定子430彼此连接。
如图6所示，在连接单元的另一个改型实例中，多个通孔435在纵向形成在该磁铁安装内定子430上。多个联接螺栓930贯穿地***在活塞凸缘部的通孔631和磁铁安装内定子的通孔435内，而螺母940连接到联接螺栓930的螺纹部上，从而把活塞600和磁铁安装内定子430彼此连接。
该共振弹簧单元700包括：连接到该中间框架300上的后框架710；连接到活塞600上的弹簧支撑板720；以及分别设置在该弹簧支撑板720两侧、用于弹性地支撑该弹簧支撑板720的共振弹簧730。
后框架710具有一定内部空间。优选的是，后框架710通过连接螺栓910和930连接到该中间框架300上，连接螺栓930用于连接该中间框架300、该外定子420和该前框架200。
该弹簧支撑板720具有曲线段，并通过该连接单元固定地连接到该活塞的凸缘部630上。
该共振弹簧730为螺旋圈簧。该共振弹簧730的一侧由该弹簧支撑板720的一个表面接触支撑，而该共振弹簧730的另一侧由后框架710的内侧表面接触支撑。根据这种情况，该共振弹簧730连接在该弹簧支撑板720和该中间框架300之间。
该弹簧支撑板720可通过连接螺栓910和930、连接单元连接，以便设置在活塞的凸缘部630和磁铁安装内定子430之间。
用于引导气体抽吸的吸气导管130设置在活塞的贯通流动通路610上。吸气导管130连接到该壳体100的内表面上或者吸气管110上，以便连接到与该壳体100连接的吸气管110上。
该阀组件800包括：连接到该前框架200用于覆盖气缸500一侧的排放罩810；设置在该排放罩810上用于打开/关闭气缸500一侧的排放阀820；设置在排放罩810上用于弹性地支撑该排放阀820的阀弹簧830；以及连接到活塞600端部上、用于打开和关闭贯穿形成在活塞600的内流动通道61上的吸入阀840。
该排放罩810通过附加的环状管与连接到壳体100上的排气管120连接。
在下文中，将描述本发明的往复式压缩机的效果。
首先，当电力提供给驱动电机40时，电流在该驱动电机40的绕组线圈410上流动。通过该电流，磁通量形成在外定子420和磁铁安装内定子430上。通过在产生的磁通量和磁铁安装内定子的磁极部432形成的磁通量之间的交互作用，其中安装磁铁440的磁铁安装内定子430直线往复运动。
以下更详细地解释上述过程。
如图7所示，当该磁铁440的N和S磁极磁化时，通过该磁铁440产生磁通量，从而N极相应形成在该磁铁安装内定子的磁极部432上。当在绕组线圈410上电流方向交替变化时，N极和S极交替形成在该磁铁安装内定子的磁极部432上。在这时候，如果N极形成在该外定子左磁极部423上，而S极形成在该外定子的右磁极部423上，则在磁铁安装内定子430的右磁极部432和该外定子右磁极部423之间施加吸引力，而在该磁铁安装内定子430的左磁极部432和该外定子的左磁极部423之间形成排斥力。因此，该磁铁安装内定子430朝左侧方向移动。
相反，如果该S极形成在该外定子的左磁极部423，而该N极形成在该外定子的右磁极部423，该磁铁安装内定子430朝右侧方向移动。
当该磁铁安装内定子430直线往复运动时，连接到该磁铁安装内定子430上的活塞600在该气缸500内直线往复运动。
当活塞600在气缸500内直线地往复运动时，在该气缸500内形成压力差。通过在气缸500内的压力差，组成阀组件800的吸入阀840和排放阀820启闭气体流动通道，从而把气体抽吸到该气缸500内，压缩该气体并排放该气体。当重复上述过程时，抽吸气体被连续地压缩。
该磁铁安装内定子430和活塞600通过共振弹簧单元700连续地保持共振运动。
气体经由吸气管110和吸气导管130吸入到该气缸500，以及气体从该气缸500排放。然后，经由该排放罩810和排气管120，气体排放到该壳体100外部。由于气体的吸入是通过该吸气导管130来引导，因此抽吸的气体防止被在该壳体100内的加热气体加热。
在本发明中，通过集中形成在从该磁铁安装内定子430伸出的磁极部432上形成的磁通量以及集中形成在该外定子磁极部423上的磁通量，产生往复运动驱动力，从而往复运动驱动力较大。也就是说，不仅从磁铁440产生的磁通量集中于磁铁安装内定子的磁极部432，而且通过在绕组线圈410上电流产生的磁通量也集中于该磁铁安装内定子的磁极部432和该外定子的磁极部423，从而产生较大驱动力。因此，该磁铁440的长度可变得比常规磁铁长度短，从而减少了磁铁440的使用量。
可采用具有低磁通密度的便宜的铁氧体作为该磁铁440。
由于该磁铁440连接到该磁铁安装内定子430上，而该磁铁安装内定子430直接往复运动，从而在该外定子420和该磁铁安装内定子430之间的空气间隙最小化。此外，由于该磁铁安装内定子430直接移动，运动质量相对较大，从而使该***更加稳定。
此外，由于该磁铁440直接连接到该磁铁安装内定子430上，从而不需要用于安装磁铁46的常规支架45，从而减少的部件数目。由于该支架45设置在该内定子42和该外定子41之间，从而磁铁440连接到该支架45的外圆周表面上，因此结构复杂并且制造非常困难。如果不使用该支架45，该制造费用大大降低。
如上所述，在根据本发明的往复式压缩机中，驱动电机的输出增强，从而通过接收驱动力压缩气体的压缩效率提高。此外，当该驱动电机的输出增强时，磁铁的使用量相对降低，从而可降低制造费用。
另外，由于部件数目降低，制造成本也降低，从而装配过程数目降低。因此，制造费用更加降低，同时装配生产率提高。
由于本发明在没有脱离其精神或者必要特性时可具有若干形式，因此还应当理解的是，除非另作说明外，上述实施例不由上文描述任何细节限制，而是应该概括地认为在附加权利要求书限定的精神和范围内，因此属于权利要求书范围内的所有变化和改型或者这种范围的等同范围由附加的权利要求书所包括。

Claims (12)

1.一种往复式压缩机，包括：
具有一定形状的前框架；
具有距离该前框架一定间隔的中间框架；
具有绕组线圈并连接在前框架和中间框架之间的外定子；
连接到该前框架上的气缸；
在其两端具有伸出磁极部并可直线移动地***到该外定子内的磁铁安装内定子，其中在一个磁极部的内侧表面和另一个磁极部的内侧表面之间的距离对应于该外定子的长度；
安装在该磁铁安装内定子外圆周表面的磁铁；
***该气缸内的活塞；
用于连接活塞和磁铁安装内定子的连接单元；
用于使活塞和磁铁安装内定子共振的共振弹簧单元；以及
用于打开和关闭气体流路从而当活塞直线往复运动时气体吸入到该气缸并被压缩的阀组件。
2.如权利要求1的往复式压缩机，其中该磁极部的截面具有正方形形状。
3.如权利要求2的往复式压缩机，其中以一定倾斜角倾斜的倾斜表面设置在该磁极部的内缘。
4.如权利要求1的往复式压缩机，其中在轴向的磁铁长度比绕组线圈在轴向的长度短。
5.如权利要求1的往复式压缩机，其中磁铁安装内定子由具有一定形状的多个薄板堆叠而形成。
6.如权利要求1的往复式压缩机，其中磁铁安装内定子是由通过烧结法模制磁粉末而形成的柔软磁性混合物。
7.如权利要求1的往复式压缩机，其中该气缸的一侧设置在该外定子上，而磁铁安装内定子***在该气缸外圆周表面和该外定子内圆周表面之间。
8.权利要求1的往复式压缩机，其中该连接单元是多个联接螺栓。
9.如权利要求1的往复式压缩机，其中该连接单元穿过活塞一侧，并固定地连接到该磁铁安装内定子上。
10.如权利要求1的往复式压缩机，其中该连接单元包括穿过活塞和磁铁安装内定子的多个联接螺栓和分别连接到该连接螺栓上的多个螺母。
11.如权利要求1的往复式压缩机，其中用于使气体流动的贯通流动通路形成在该活塞上，而用于引导气体吸入的吸气导管设置在活塞贯通流动通路。
12.一种往复式压缩机，包括：
具有一定形状的前框架；
具有距离该前框架一定间隔的中间框架；
具有绕组线圈并连接在前框架和中间框架之间的外定子；
连接到该前框架的气缸；
在其两端具有伸出磁极部并可直线移动地***到该外定子内的磁铁安装内定子；
安装在该磁铁安装内定子外圆周表面的磁铁；
***该气缸内的活塞；
用于连接活塞和磁铁安装内定子的连接单元；
用于使活塞和磁铁安装内定子共振的共振弹簧单元；以及
用于打开和关闭气体流路从而当活塞直线往复运动时气体吸入到该气缸并被压缩的阀组件，
其中该磁铁的厚度形成为等于或小于该磁体安装内定子的磁极部的高度。
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