CN110043443B - 一种动磁式直线压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动磁式直线压缩机，包括压缩机壳体、定子组件和动子组件，定子组件包括位于压缩机壳体中心轴线上的内轭铁、围绕所述内轭铁周围设置的外轭铁、将所述内轭铁和外轭铁进行固定的电机固定架，所述电机固定架通过减震支撑件弹性支撑在所述压缩机壳体的内壁上；所述永磁体支架上嵌设有永磁体磁块，所述永磁体磁块可穿过所述内轭铁和外轭铁之间的空隙进行往复运动，所述永磁体磁块的往复运动带动所述永磁体支架和直线电机轴运动，进而带动气缸的活塞压缩气体做功，将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体。本发明通过对多个零部件进行结构优化，实现了压缩机的结构紧凑、连接稳固、运行高效、噪音较低和使用寿命长的功效。

Description

一种动磁式直线压缩机

技术领域

本发明涉及线性压缩机的技术领域，尤其涉及一种动磁式直线压缩机。

背景技术

压缩机是制冷***的心脏，它是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机驱动带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。目前，国内大多数冰箱、空调等制冷设备都采用旋转式压缩机，该种压缩机采用传统的旋转电机作为驱动源，利用曲柄连杆机构将电机的旋转运动转化为活塞的直线往复运动，该种压缩机虽然经济性较好，但其具有摩擦阻力大、效率低、机械可靠性差等缺点，在性能方面很难再有所提升。

相比之下，采用直线电机驱动的往复式直线压缩机受到了越来越多的重视，往复式直线压缩机可省去曲柄连杆机构，降低摩擦损耗，提高***效率和可靠性。按照所用直线电机种类的不同，直线压缩机主要有以下几种类型：动圈式、动铁式、动磁式和动磁铁式。与其它类型压缩机相比较之下，动磁式直线压缩机结构更紧凑、体积更小、动力更大、效率更高。

为进一步提升压缩机的性能与运行效率、具有更长的使用寿命，需在现有压缩机的结构基础上进行进一步的结构优化设计，使其结构更加紧凑、减小气隙、增加电机比推力。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型结构的动磁式直线压缩机，采用永磁体支架的方式对永磁体磁块进行支撑，减小了气隙，大大降低了漏磁的可能性，增加了电机比推力。

为实现上述目的，本发明提供了一种动磁式直线压缩机，包括压缩机壳体、位于所述压缩机壳体内的定子组件和动子组件，所述定子组件包括位于压缩机壳体中心轴线上的内轭铁、围绕所述内轭铁周围设置的外轭铁、将所述内轭铁和外轭铁进行固定的电机固定架，所述电机固定架通过减震支撑件弹性支撑在所述压缩机壳体的内壁上；

所述动子组件包括轴向穿过所述内轭铁的直线电机轴、位于所述内轭铁和外轭铁之间并与所述直线电机轴连接的永磁体支架、位于所述直线电机轴端部的板弹簧及谐振圆柱弹簧，所述直线电机轴的左端与气缸的活塞杆进行连接；

所述永磁体支架上嵌设有永磁体磁块，所述永磁体磁块可穿过所述内轭铁和外轭铁之间的空隙进行往复运动，所述永磁体磁块的往复运动带动所述永磁体支架和直线电机轴运动，进而带动气缸的活塞压缩气体做功，将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体。

进一步的，所述压缩机壳体内还设有用于降低压缩机工作噪音的吸排气组件；

所述吸排气组件包括吸气阀片、排气阀片、气缸进气塞、以及排气消音器，所述吸气阀片和排气阀片通过防松螺钉固定于所述活塞的端面上；

所述气缸进气塞从所述气缸的底部塞入气缸内。

进一步的，所述排气消音器分为两部分，其中一部分为半球形腔体，另一部分为带有排气管的阶梯圆柱形腔体，其中所述半球形腔体的底部与所述气缸的上表面贴合，所述阶梯圆柱形腔体的底部与所述半球形腔体的外表面上沿贴合，通过压紧盖的下端与气缸的上表面贴合，所述压紧盖上螺纹连接有锁紧帽，将排气管压紧于所述锁紧帽与所述阶梯型圆柱形腔体的伸出管之间。

优选的，所述内轭铁和外轭铁上的型腔处分别缠绕有内线圈和外线圈；

所述外轭铁由多片呈E形的硅钢片叠加而成，E形结构的外轭铁的两端具有圆弧形凸缘，缠绕之后的外线圈可直接从外轭铁上引出；

所述内轭铁的凸台处设有引线槽，缠绕之后的内线圈通过所述引线槽处引出。

优选的，所述永磁体支架的右端和所述直线电机轴的轴肩贴合，其左端与永磁体支架塞固定连接，所述永磁体支架塞的中心与所述直线电机轴固定连接；

所述活塞杆的外径上套有阶梯轴套，所述阶梯轴套的右端面与所述直线电机轴的端面贴合；

所述板弹簧包括分别位于所述直线电机轴左端和右端的左板弹簧和右板弹簧，所述左板弹簧的外圈与右端盖和右电机固定架固定连接在一起；所述左板弹簧的外圈与左电机固定架、左端盖及过渡支撑架固定连接在一起。

进一步的，所述左板弹簧的中心部分与所述阶梯轴套及左圆柱弹簧座的端部贴合，所述右板弹簧的中心部分与所述直线电机轴的轴肩及右圆柱弹簧座的端部贴合；

所述谐振圆柱弹簧包括左谐振圆柱弹簧和右谐振圆柱弹簧，所述右谐振圆柱弹簧的两端分别与右圆柱弹簧座和右端盖中间部位的凹槽固定接触；所述左谐振圆柱弹簧的两端分别与左圆柱弹簧座和左端盖中间部位的凹槽固定接触；

所述右圆柱弹簧座通过螺母锁紧在所述直线电机轴上。

优选的，所述电机固定架的上端及下端各有两个圆柱形凸缘，用于与所述减震支撑件连接，其侧端设有四组凸台，每组两个凸台互相平行，每组两个凸台的间距与所述外轭铁的截面宽度相等，所述外轭铁安装在所述电机固定架的凹槽中之后，利用凸台对其位置进行固定及夹紧。

可选的，所述永磁体支架为圆筒形栅栏形状，在其中间位置具有用于安装所述永磁体磁块的安装槽；所述永磁体磁块呈圆弧形，且铰接于所述永磁体支架上的安装槽。

进一步的，所述板弹簧的表面加工有渐开线形槽，并呈圆周阵列的方式均布在板弹簧上，所述均布的渐开线形槽使压缩机在工作过程中气体对板弹簧的径向力互相抵消。

可选的，所述吸气阀片和排气阀片为四支柱式结构，中间位置设有安装孔，其与活塞的进气孔接触位置的结构呈圆形，用于优化吸气阀片和排气阀片的开启压力；

所述吸气阀片和排气阀片通过紧定螺钉压紧在所述活塞的前端，所述气缸的前端设有排气孔，用于排出高压气体；所述排气阀片紧贴于所述气缸的上侧，当气体压力达到排气阀片的开启压力时，排气阀片打开，通过排气阀片的缺口处进行排气。

由上，本发明新型结构的动磁式压缩机通过采用永磁体支架的方式对永磁体磁块进行支撑，从而减小了气隙，大大降低了漏磁的可能性，增加了电机比推力，此外该新型结构的动磁式压缩机通过采用柔性板弹簧、谐振圆柱弹簧构成的谐振弹簧***，使得整个压缩机***具有良好的轴向支撑与径向支撑，并且由柔性板弹簧及圆柱弹簧组成的谐振弹簧***在压缩机工作过程中会给予动子一定的回复力并且起到防止压缩机撞缸的作用，通过采用谐振弹簧***使得整个压缩机***达到更理想的共振工作状态。板弹簧外侧的圆孔与电机固定架上的螺纹孔通过螺钉连接，使得板弹簧与电机固定架的表面紧密贴合在一起，板弹簧受力均匀，同时板弹簧中间的圆孔对于活塞杆及直线电机轴起到了一定的径向支撑作用，谐振圆柱弹簧安装于弹簧座与端盖的凹槽之间，其具有较大的刚度，起到了较强的轴向支撑作用。通过吸排气组件中的各零件进行结构优化设计，使得整个吸排气部分具有较好的降噪效果，吸排气组件设置使得噪音得到控制。

附图说明

图1为本发明的动磁式直线压缩机的整体结构的剖面示意图；

图2为本发明的动磁式直线压缩机的内部整体结构的立体图；

图3为本发明的动磁式直线压缩机的内部整体结构的左视图；

图4为本发明的动磁式直线压缩机的内部整体结构的右视图；

图5为本发明的动磁式直线压缩机的内部整体结构的一中间位置的剖视图；

图6为本发明的动磁式直线压缩机的内部整体结构的另一中间位置的剖视图。

图中，1、压缩机壳体；2、排气管；3、锁紧帽；4、压紧盖；5，6、排气消音器；7、排气阀片；8、气缸；9、吸气阀片；10、气缸的活塞杆；11、气缸进气塞；12、减震支撑件；13、板弹簧；14、右圆柱弹簧座；15、右端盖；16、谐振圆柱弹簧；17、直线电机轴；18、永磁体支架；19、右电机固定架；20、内轭铁；21、永磁体磁块；22、外轭铁；23、内线圈；24、外线圈；25、左电机固定架；26、过渡支撑架；27、永磁体支架塞；28、阶梯轴套；29、左圆柱弹簧座；30、左端盖；31、吸气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如外、内、左、右……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。其中，“左”对应于图1中的左侧，“右”对应于图1中的右侧。

参见图1至图6对本发明的动磁式直线压缩机进行详细说明，本发明的动磁式直线压缩机常应用于冰箱、空调等制冷设备。

本发明的动磁式直线压缩机包括压缩机壳体1、减震支撑件12、动子组件、吸排气组件及定子组件、端盖15，30，所述定子组件包括内轭铁20、内线圈23、外线圈24、外轭铁22、电机固定架19，25，电机固定架19，25通过减震支撑件12固定连接到压缩机壳体1上，所述压缩机壳体1内部上侧与下侧各有两个弹性支撑安装槽，用于固定减震支撑件12，减震支撑件12可为橡胶型弹性支撑件。所述内线圈23和外线圈24分别缠绕于内轭铁20与外轭铁22各自所在的型腔处，所述外轭铁22与内轭铁20均固定于电机固定架19，25上。

本发明的电机固定架19，25的上端及下端各有两个圆柱形凸缘，用于与减震支撑件12连接，其侧端有四组凸台，每组两个凸台互相平行，凸台之间的间距与外轭铁22的截面宽度相等。所述电机固定架19，25的外圈和内圈内侧均带有凹槽，用于固定及支撑外轭铁22及内轭铁20，外轭铁22安装在电机固定架19，25的凹槽中之后，利用凸台对其位置进行固定及夹紧。所述外轭铁22由多片呈E形的硅钢片叠加而成，E形结构的外轭铁22的两端具有圆弧形凸缘，缠绕之后的外线圈24可直接从外轭铁22上引出。所述内线圈23和外线圈24分为内轭铁线圈及外轭铁线圈，所述外轭铁线圈缠绕于外轭铁22的型腔中，所述内轭铁线圈缠绕于内轭铁20的型腔中，所述内轭铁20的凸台处有引线槽，缠绕之后的内轭铁线圈通过内轭铁20的引线槽处引出。

本发明的动子组件包括设置于气缸8内的活塞、直线电机轴17、永磁体磁块21、永磁体支架18、永磁体支架塞27、板弹簧13及谐振圆柱弹簧16、阶梯轴套28，其中，直线电机轴17位于所述内轭铁20的中心轴线上，所述永磁体磁块21嵌设在所述永磁体支架18侧壁上并可穿过所述内轭铁20和所述外轭铁22之间的空隙而进行往复运动，所述永磁体支架18的右端和所述直线电机轴17的轴肩贴合，其左端与所述永磁体支架塞27固定连接，所述永磁体支架塞27的外圈与永磁体支架18配合连接，所述永磁体支架塞27的内孔与所述直线电机轴17固定连接，其分别起到对永磁体支架18及直线电机轴17固定支撑的作用。所述气缸8的活塞杆10通过螺纹连接的方式与所述直线电机轴17的左端进行连接，所述阶梯轴套28套在所述活塞杆10的外径上，阶梯轴套28的右端面与所述直线电机轴17的端面贴合。

所述板弹簧13的外圈与所述端盖15，30及所述电机固定架19，25及过渡支撑架26(右侧无过渡支撑架)固定连接在一起，所述过渡支撑架26的两端外部均具有圆孔形连接部，用于与所述电机固定架25的固定及用来固定板弹簧13(左侧)及左端盖30。所述电机固定架19，25、过渡支撑架26、端盖15，30的端部分别设有螺纹连接孔，板弹簧13的外周设有圆孔，并通过螺钉连接在一起。所述板弹簧13(左侧)的中心部分与所述阶梯轴套28及左圆柱弹簧座29的端部贴合，所述板弹簧13(右侧)的中心部分与所述直线电机轴17的轴肩及右圆柱弹簧座14的端部贴合，所述谐振圆柱弹簧16两端分别与所述圆柱弹簧座14，29及所述端盖15，30中间部位的凹槽固定接触，所述谐振圆柱弹簧16的类型为两端水平的圆柱弹簧，其作用是为了使得圆柱弹簧与所述圆柱弹簧座14，29充分接触。所述右圆柱弹簧座14通过螺母锁紧在直线电机轴17上。其中左圆柱弹簧座29的底端设有凸起，右圆柱弹簧座14的底端为水平的。

本发明的吸排气组件包括吸气阀片9、排气阀片7、气缸进气塞11、排气消音器5，6、锁紧帽3、压紧盖4，压缩机壳体1内的气缸8固定于左端盖30的中心孔内，所述吸气阀片9、排气阀片7通过防松螺钉固定于气缸8的活塞的上端面上，所述气缸进气塞11则从气缸的底部塞入气缸8内，所述气缸进气塞11的圆周方向均匀分布着四个进气孔，所述活塞的前端具有呈圆周方向排列的进排气孔，其中心位置具有与活塞杆10紧定连接的内螺纹，其最大行程为9.5mm。所述排气消音器5，6分为两部分，其中一部分为半球形腔体，另一部分为带有排气管2的阶梯圆柱形腔体，其中所述半球形腔体的底部与气缸8的上表面贴合，所述阶梯圆柱形腔体的底部与所述半球形腔体的外表面上沿贴合，通过压紧盖4的下端与气缸8的上表面贴合，锁紧帽3与压紧盖4进行螺纹连接，将排气管2压紧于所述锁紧帽3与阶梯型圆柱形腔体的伸出管之间。由此，排气消音器5，6的结构为内凹和外凸两部分组成，通过对气体回路及流场的分析对消音器的结构进行优化设计，从而使噪声达到最低。

另外，本发明的永磁体支架18为圆筒形栅栏形状，在其中间位置具有安装槽，用于安装固定永磁体磁块21，所述永磁体磁块21与永磁体支架18上的安装槽的连接关系为铰接，所述永磁体磁块21呈圆弧形形状。

其中，直线电机轴17为阶梯轴(变直径轴)，其右端为外螺纹，用于固定板弹簧13及右弹簧座14，其左端为沉头孔内螺纹，用于与活塞杆10上的外螺纹进行连接，其中中间部分过渡轴肩，用于固定永磁体支架18。所述阶梯轴套28属于过渡连接件，其结构为阶梯形，其作用体现为过渡作用及对板弹簧13的支撑作用。

所述板弹簧13的表面加工有渐开线形槽，渐开线形槽呈圆周阵列的方式均布在板弹簧13上，渐开线形槽的均布使得压缩机在工作过程中气体对板弹簧13的径向力互相抵消。

本发明的吸气阀片9、排气阀片7为四支柱式结构，中间位置有安装孔，其与活塞的进气孔接触位置的结构呈圆形，其结构为了优化吸气阀片9、排气阀片7的开启压力。所述吸气阀片9和排气阀片7通过紧定螺钉压紧在所述活塞的前端，所述气缸8的前端有排气孔，用于排出高压气体；所述排气阀片7紧贴于气缸8的上侧，当气体压力达到排气阀片7的开启压力时，排气阀片7打开，通过排气阀片7的缺口处进行排气。

本发明的动磁式直线压缩机的整个工作过程为：在给压缩机的内线圈23及外线圈24通上交流电的情况下，内线圈23及外线圈24将产生交变的磁场，在这种情况下，永磁体支架18上的永磁体磁块21所受的磁场力的方向也是不断变化的，在方向变化的磁场力的驱动下，永磁体磁块21带动永磁体支架18，从而带动直线电机轴17开始做往复直线运动，从而带动活塞压缩气体做功，活塞运动将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体。

本发明通过将永磁体磁块21嵌入永磁体支架18中，减小气隙，增加电机比推力，连接部与板弹簧、电机固定架贴合紧密，板弹簧受力均匀，吸排气组件的设置使得噪音得到控制。本发明通过对多个零部件进行结构优化，实现了压缩机的结构紧凑、连接稳固、运行高效、噪音较低和使用寿命长的功效。

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

Claims (8)

1.一种动磁式直线压缩机，包括压缩机壳体（1）、位于所述压缩机壳体（1）内的定子组件和动子组件，其特征在于：

所述定子组件包括位于压缩机壳体（1）中心轴线上的内轭铁（20）、围绕所述内轭铁（20）周围设置的外轭铁（22）、将所述内轭铁（20）和外轭铁（22）进行固定的电机固定架（19，25），所述电机固定架（19，25）通过减震支撑件（12）弹性支撑在所述压缩机壳体（1）的内壁上；

所述动子组件包括轴向穿过所述内轭铁（20）的直线电机轴（17）、位于所述内轭铁（20）和外轭铁（22）之间并与所述直线电机轴（17）连接的永磁体支架（18）、位于所述直线电机轴（17）端部的板弹簧（13）及谐振圆柱弹簧（16），所述直线电机轴（17）的左端与气缸（8）的活塞杆（10）进行连接；

所述永磁体支架（18）上嵌设有永磁体磁块（21），所述永磁体磁块（21）可穿过所述内轭铁（20）和外轭铁（22）之间的空隙进行往复运动，所述永磁体磁块（21）的往复运动带动所述永磁体支架（18）和直线电机轴（17）运动，进而带动气缸（8）的活塞压缩气体做功，将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体；

所述压缩机壳体（1）内还设有用于降低压缩机工作噪音的吸排气组件；所述吸排气组件包括吸气阀片（9）、排气阀片（7）、气缸进气塞（11）、以及排气消音器（5，6），所述吸气阀片（9）和排气阀片（7）通过防松螺钉固定于所述活塞的端面上；所述气缸进气塞（11）从所述气缸（8）的底部塞入气缸（8）内；

所述排气消音器（5，6）分为两部分，其中一部分为半球形腔体，另一部分为带有排气管（2）的阶梯圆柱形腔体，其中所述半球形腔体的底部与所述气缸（8）的上表面贴合，所述阶梯圆柱形腔体的底部与所述半球形腔体的外表面上沿贴合，通过压紧盖（4）的下端与气缸（8）的上表面贴合，所述压紧盖（4）上螺纹连接有锁紧帽（3），将排气管（2）压紧于所述锁紧帽（3）与所述阶梯圆柱形腔体的伸出管之间。

2.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述内轭铁（20）和外轭铁（22）上的型腔处分别缠绕有内线圈（23）和外线圈（24）；

所述外轭铁（22）由多片呈E形的硅钢片叠加而成，E形结构的外轭铁（22）的两端具有圆弧形凸缘，缠绕之后的外线圈（24）可直接从外轭铁（22）上引出；

所述内轭铁（20）的凸台处设有引线槽，缠绕之后的内线圈（23）通过所述引线槽处引出。

3.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述永磁体支架（18）的右端和所述直线电机轴（17）的轴肩贴合，其左端与永磁体支架塞（27）固定连接，所述永磁体支架塞（27）的中心与所述直线电机轴（17）固定连接；

所述活塞杆（10）的外径上套有阶梯轴套（28），所述阶梯轴套（28）的右端面与所述直线电机轴（17）的端面贴合；

所述板弹簧（13）包括分别位于所述直线电机轴（17）左端和右端的左板弹簧和右板弹簧，所述左板弹簧的外圈与右端盖（15）和右电机固定架（19）固定连接在一起；所述左板弹簧的外圈与左电机固定架（25）、左端盖（30）及过渡支撑架（26）固定连接在一起。

4.根据权利要求3所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述左板弹簧的中心部分与所述阶梯轴套（28）及左圆柱弹簧座（29）的端部贴合，所述右板弹簧的中心部分与所述直线电机轴（17）的轴肩及右圆柱弹簧座（14）的端部贴合；

所述谐振圆柱弹簧（16）包括左谐振圆柱弹簧和右谐振圆柱弹簧，所述右谐振圆柱弹簧的两端分别与右圆柱弹簧座（14）和右端盖（15）中间部位的凹槽固定接触；所述左谐振圆柱弹簧的两端分别与左圆柱弹簧座（29）和左端盖（30）中间部位的凹槽固定接触；

所述右圆柱弹簧座（14）通过螺母锁紧在所述直线电机轴（17）上。

5.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述电机固定架（19，25）的上端及下端各有两个圆柱形凸缘，用于与所述减震支撑件（12）连接，其侧端设有四组凸台，每组两个凸台互相平行，每组两个凸台的间距与所述外轭铁（22）的截面宽度相等，所述外轭铁（22）安装在所述电机固定架（19，25）的凹槽中之后，利用凸台对其位置进行固定及夹紧。

6.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述永磁体支架（18）为圆筒形栅栏形状，在其中间位置具有用于安装所述永磁体磁块（21）的安装槽；所述永磁体磁块（21）呈圆弧形，且铰接于所述永磁体支架（18）上的安装槽。

7.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述板弹簧（13）的表面加工有渐开线形槽，并呈圆周阵列的方式均布在板弹簧（13）上，均布的所述渐开线形槽使压缩机在工作过程中气体对板弹簧（13）的径向力互相抵消。

8.根据权利要求1所述的动磁式直线压缩机，其特征在于，所述吸气阀片（9）和排气阀片（7）为四支柱式结构，中间位置设有安装孔，其与活塞的进气孔接触位置的结构呈圆形，用于优化吸气阀片（9）和排气阀片（7）的开启压力；

所述吸气阀片（9）和排气阀片（7）通过紧定螺钉压紧在所述活塞的前端，所述气缸（8）的前端设有排气管（2），用于排出高压气体；所述排气阀片（7）紧贴于所述气缸（8）的上侧，当气体压力达到排气阀片（7）的开启压力时，排气阀片（7）打开，通过排气阀片（7）的缺口处进行排气。

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