專利名稱：具有永磁緩沖儲(chǔ)能裝置的直驅(qū)壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冰箱制冷設(shè)備，特別涉及一種采用永磁體作為存儲(chǔ)活塞運(yùn)動(dòng) 動(dòng)能的冰箱制冷直驅(qū)壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
直線壓縮機(jī)不存在將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄連軸，而是由 直線振蕩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)活塞高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其行程及上止點(diǎn)由程序控制，從而降低傳動(dòng)損 耗，提高系統(tǒng)效率及可靠性，并且可使壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊。直驅(qū)式壓縮機(jī)需要在上下止點(diǎn) 之間進(jìn)行往復(fù)高頻振蕩運(yùn)動(dòng)，從而完成對于制冷劑的壓縮過程。因此，對于直驅(qū)壓縮機(jī)來 說，上下止點(diǎn)必然作為活塞振蕩運(yùn)動(dòng)的反向點(diǎn)，壓縮機(jī)活塞動(dòng)能應(yīng)在此兩點(diǎn)得到緩沖，以使 活塞在能量損失盡可能小的情況下反向。在已知應(yīng)用的直驅(qū)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)中，一般采用一組或者多組圓形柱狀彈簧對于活塞 動(dòng)能進(jìn)行緩沖并起到存儲(chǔ)動(dòng)能的作用。根據(jù)機(jī)械原理可知，當(dāng)壓縮機(jī)彈簧共振系統(tǒng)共振運(yùn) 行時(shí)，能量轉(zhuǎn)換效率最高。此時(shí)，彈簧起到臨時(shí)存儲(chǔ)活塞運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的作用，活塞動(dòng)能及彈簧 彈性勢能在動(dòng)子運(yùn)動(dòng)過程中相互轉(zhuǎn)換，使活塞完成高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)以對制冷劑進(jìn)行壓縮。但采用機(jī)械彈簧作為永磁緩沖儲(chǔ)能裝置存在以下缺點(diǎn)1采用機(jī)械彈簧，振動(dòng)噪音較大，是壓縮機(jī)噪音主要來源之一。2直驅(qū)壓縮機(jī)效率與共振頻率點(diǎn)直接相關(guān)，而獲得較高的共振頻率必須盡量降低 動(dòng)子質(zhì)量并增大彈簧剛度，因此加大了加工以及裝配的難度。3當(dāng)各個(gè)彈簧彈簧力不均勻時(shí)，易使活塞產(chǎn)生側(cè)向力，摩擦加大，壓縮機(jī)總體效率 下降。在公開號CN1773112A、名稱為“動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)”的專利申請中，提出一種圓漸 開式渦旋線性柔性彈簧，其可提供較高的彈簧剛度，同時(shí)加少了偏心力的影響，使活塞保持 于中心位置。但其根本上講，其屬于一種改進(jìn)的機(jī)械彈簧形式，不可避免的仍存在上述缺
點(diǎn)ο在公開號CN101395372A、名稱為“具有氣體彈簧的線性壓縮機(jī)”的專利申請中，提 出利用壓縮氣體作為氣體彈簧作用起到暫時(shí)存儲(chǔ)活塞動(dòng)能的目的。但根據(jù)熱力學(xué)知識，氣 體在氣缸內(nèi)膨脹及壓縮時(shí)表現(xiàn)為一定的非線性氣墊作用，其與彈簧力與位移呈線性關(guān)系是 明顯不同的。因此，其轉(zhuǎn)換活塞動(dòng)能的效率必然低于機(jī)械彈簧。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種用于制冷設(shè)備的直驅(qū)壓縮機(jī)，所使用的活塞能通過簡便而節(jié) 能的方式進(jìn)行換向，從而實(shí)現(xiàn)高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型通過在滑動(dòng)軸承兩側(cè)及壓縮機(jī)活塞軸上分別設(shè)置永磁磁環(huán)，起到緩沖 儲(chǔ)能的作用，從而代替機(jī)械彈簧，使得活塞盡量以最小損耗完成換向，實(shí)現(xiàn)對于制冷劑的壓 縮，提供一種效率高、噪音小，最大程度降低加工以及裝配難度的技術(shù)方案。[0012]永磁緩沖儲(chǔ)能裝置用于以勢能方式緩沖存儲(chǔ)壓縮機(jī)活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中所具有的 動(dòng)能，使得活塞運(yùn)動(dòng)動(dòng)能損失最小。永磁緩沖儲(chǔ)能裝置在反向點(diǎn)之前吸收動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能 存儲(chǔ)，反向點(diǎn)之后又將勢能回傳給活塞，從而使得壓縮機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)所需動(dòng)能全部通過永磁 緩沖儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)，而驅(qū)動(dòng)單元電磁力所作功全部用于壓縮制冷劑。一種具有永磁緩沖儲(chǔ)能裝置的直驅(qū)壓縮機(jī)，包括壓縮腔殼體、吸排氣腔體、提供動(dòng) 力的直線驅(qū)動(dòng)裝置、固定在壓縮腔殼體內(nèi)部的滑動(dòng)軸承、一端與所述的直線驅(qū)動(dòng)裝置連接 并由滑動(dòng)軸承定位的活塞軸、永磁緩沖儲(chǔ)能裝置，所述的永磁緩沖儲(chǔ)能裝置由固定磁環(huán)和 運(yùn)動(dòng)磁環(huán)構(gòu)成，所述固定磁環(huán)包括滑動(dòng)軸承一側(cè)的第一固定磁環(huán)底座上固定的第一固定磁 環(huán)和滑動(dòng)軸承另一側(cè)的第二固定磁環(huán)底座固定的第二固定磁環(huán)，所述的運(yùn)動(dòng)磁環(huán)包括由活 塞軸第一凸起環(huán)上固定的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第二凸起環(huán)上固定的第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)。所述的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第一固定磁環(huán)同極性相對布置，兩磁環(huán)呈排斥狀態(tài)，第二 運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第二固定磁環(huán)同極性相對布置，兩磁環(huán)呈排斥狀態(tài)，第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第一固定 磁環(huán)布置在滑動(dòng)軸承的一側(cè)，第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第二固定磁環(huán)布置在滑動(dòng)軸承的另一側(cè)，活 塞軸在滑動(dòng)軸承兩側(cè)的兩對磁環(huán)的相互作用下達(dá)到受力平衡。所述的第一固定磁環(huán)和第二固定磁環(huán)為環(huán)狀永磁體，所述的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)和第二 運(yùn)動(dòng)磁環(huán)為兩半環(huán)狀永磁體拼接而成，以便于制造和安裝。所述的滑動(dòng)軸承、固定磁環(huán)底座及活塞軸均為非導(dǎo)磁材料制造，有利于永磁緩沖 儲(chǔ)能裝置的緩沖儲(chǔ)能的作用，且有利于活塞在壓縮腔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述的吸排氣腔體由吸氣室和排氣室組成，吸氣室和排氣室中間相互隔離，氣態(tài) 流體經(jīng)吸氣口進(jìn)入吸氣室，并由吸氣閥進(jìn)入壓縮氣室，吸氣閥單向?qū)ǎ粴鈶B(tài)流體經(jīng)排氣閥 從壓縮氣室排入排氣室，再經(jīng)排氣口排出，排氣閥單向?qū)ā９ぷ鲿r(shí)，直線驅(qū)動(dòng)裝置與活塞軸連接，驅(qū)動(dòng)活塞做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮制冷劑，活塞 沿軸向在上止點(diǎn)及下止點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程分析當(dāng)活塞由上止點(diǎn)到達(dá)下止點(diǎn)之前吸氣 閥為打開狀態(tài)，排氣閥為關(guān)閉狀態(tài)，氣態(tài)流體由吸氣口經(jīng)由吸氣室進(jìn)入壓縮氣室，當(dāng)活塞臨 近下止點(diǎn)時(shí)，永磁緩沖儲(chǔ)能裝置吸收動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能臨時(shí)存儲(chǔ)；當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，吸氣 過程完成，活塞的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為勢能；當(dāng)活塞由下止點(diǎn)開始向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，排氣過程開 始，永磁緩沖儲(chǔ)能裝置釋放勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，吸氣閥為關(guān)閉狀態(tài)，排氣閥為打 開狀態(tài)，氣態(tài)流體經(jīng)排氣室由排氣口排出。有益效果本實(shí)用新型用永磁緩沖儲(chǔ)能裝置代替機(jī)械彈簧起到緩沖儲(chǔ)能的作用， 使活塞的動(dòng)能勢能之間的轉(zhuǎn)化效率提高，且振動(dòng)噪音小，最大程度降低了加工以及裝配難 度。另外，將永磁緩沖儲(chǔ)能裝置放置于壓縮腔體內(nèi)部，有效利用了腔體內(nèi)部空間，使得壓縮 機(jī)體積更加緊湊。

圖1為本實(shí)用新型的直驅(qū)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第一固定磁環(huán)和第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)的磁極布置方式示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，為本實(shí)用新型所述直驅(qū)壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，包括壓縮腔殼體1、活塞2、活塞軸3、第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4、第一固定磁環(huán)5、第一固定磁環(huán)底座6、滑動(dòng)軸承7、直線電 機(jī)8、上止點(diǎn)9、下止點(diǎn)10、壓縮氣室11、吸氣閥12、排氣閥13、吸氣室14、排氣室15、吸氣口 16、排氣口 17，第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)18、第二固定磁環(huán)19、第二固定磁環(huán)底座20，第一凸起環(huán)21，第 二凸起環(huán)22。其中活塞軸3 —端與直線電機(jī)8連接，另一端與活塞2連接?；瑒?dòng)軸承7固定于壓縮腔殼體1內(nèi)部，活塞軸3由滑動(dòng)軸承7定位做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。永磁緩沖儲(chǔ)能裝置由固定磁環(huán)和運(yùn)動(dòng)磁環(huán)構(gòu)成，其中在滑動(dòng)軸承7兩側(cè)的第一固 定磁環(huán)底座6上固定第一固定磁環(huán)5、第二固定磁環(huán)底座20固定第二固定磁環(huán)19，活塞軸 3第一凸起環(huán)21上固定第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4，第二凸起環(huán)22上固定第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)19。所述的吸排氣腔體由吸氣室14和排氣室15組成，吸氣室14和排氣室15中間相 互隔離，氣態(tài)流體經(jīng)吸氣口 16進(jìn)入吸氣室，并由吸氣閥12進(jìn)入壓縮氣室11，吸氣閥12單向 導(dǎo)通；氣態(tài)流體經(jīng)排氣閥13從壓縮氣室11排入排氣室15，再經(jīng)排氣口 17排出，排氣閥13 單向?qū)ā９ぷ鲿r(shí)，直線電機(jī)8與活塞軸3直接連接，驅(qū)動(dòng)活塞2做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮制冷 劑，活塞沿軸向在上止點(diǎn)9及下止點(diǎn)10之間運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程分析當(dāng)活塞2由上止點(diǎn)9到達(dá)下止點(diǎn)10之前吸氣閥12為打開狀態(tài)，排 氣閥13為關(guān)閉狀態(tài)，氣態(tài)流體由吸氣口 16經(jīng)由吸氣室14進(jìn)入壓縮氣室，當(dāng)活塞2臨近下 止點(diǎn)10時(shí)，永磁緩沖儲(chǔ)能裝置吸收動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能臨時(shí)存儲(chǔ)；當(dāng)活塞2到達(dá)下止點(diǎn)10時(shí)， 吸氣過程完成，活塞2的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為勢能；當(dāng)活塞2由下止點(diǎn)10開始向上止點(diǎn)9運(yùn)動(dòng) 時(shí)，排氣過程開始，永磁緩沖儲(chǔ)能裝置釋放勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能推動(dòng)活塞2運(yùn)動(dòng)，吸氣閥12為關(guān) 閉狀態(tài)，排氣閥13為打開狀態(tài)，氣態(tài)流體經(jīng)排氣室15由排氣口 17排出。圖2所示為第一固定磁環(huán)5和第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4的磁極布置方式示意圖第一固定 磁環(huán)5與第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4磁極方向相反安置，即N極和N極相對，兩磁環(huán)間為斥力作用。此 外，第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)18和第二固定磁環(huán)19也以相同的方式布置在滑動(dòng)軸承的另一側(cè)，活塞軸 3在滑動(dòng)軸承7兩側(cè)的兩對磁環(huán)作用下達(dá)到受力平衡。第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4為兩半環(huán)狀永磁體拼接而成，并固定于活塞軸的第一凸起環(huán)21 上。第一固定磁環(huán)5為圓環(huán)狀永磁體，固定于與第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)4同側(cè)的第一固定磁環(huán)底座 6上。
權(quán)利要求一種具有永磁緩沖儲(chǔ)能裝置的直驅(qū)壓縮機(jī)，包括壓縮腔殼體(1)、吸排氣腔體、提供動(dòng)力的直線驅(qū)動(dòng)裝置(8)、固定在壓縮腔殼體內(nèi)部的滑動(dòng)軸承(7)、由滑動(dòng)軸承(7)定位并且一端與所述的直線驅(qū)動(dòng)裝置(8)連接的活塞軸(3)、永磁緩沖儲(chǔ)能裝置，其特征在于所述的永磁緩沖儲(chǔ)能裝置由固定磁環(huán)和運(yùn)動(dòng)磁環(huán)構(gòu)成，所述的固定磁環(huán)包括滑動(dòng)軸承(7)一側(cè)的第一固定磁環(huán)底座(6)上固定的第一固定磁環(huán)(5)和滑動(dòng)軸承(7)另一側(cè)的第二固定磁環(huán)底座(20)固定的第二固定磁環(huán)(19)，所述的運(yùn)動(dòng)磁環(huán)包括由活塞軸(3)上第一凸起環(huán)(21)上固定的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(4)和第二凸起環(huán)(22)上固定的第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(18)；所述的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(4)和第一固定磁環(huán)(5)同極性相對布置，兩磁環(huán)呈排斥狀態(tài)，第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(18)和第二固定磁環(huán)(19)同極性相對布置，兩磁環(huán)呈排斥狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)壓縮機(jī)，其特征在于所述的第一固定磁環(huán)(5)和第二固 定磁環(huán)(19)為環(huán)狀永磁體，所述的第一運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(4)和第二運(yùn)動(dòng)磁環(huán)(18)為兩半環(huán)狀永 磁體拼接而成。
3.如權(quán)利要求2所述的直驅(qū)壓縮機(jī)，其特征在于所述的滑動(dòng)軸承(7)、第一固定磁環(huán) 底座(6)、第二固定磁環(huán)底座(20)及活塞軸(3)均為非導(dǎo)磁材料制造。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有永磁緩沖儲(chǔ)能裝置的直驅(qū)壓縮機(jī)，包括壓縮腔殼體、吸排氣腔體、提供動(dòng)力的直線驅(qū)動(dòng)裝置、固定在壓縮腔殼體內(nèi)部的滑動(dòng)軸承、由滑動(dòng)軸承定位并且一端與所述的直線驅(qū)動(dòng)裝置連接的活塞軸、永磁緩沖儲(chǔ)能裝置。本實(shí)用新型通過永磁緩沖儲(chǔ)能裝置，起到緩沖儲(chǔ)能的作用，使活塞的動(dòng)能勢能之間的轉(zhuǎn)化效率提高，且振動(dòng)噪音小，最大程度降低了加工以及裝配難度，并且將永磁緩沖儲(chǔ)能裝置放置于壓縮腔體內(nèi)部，有效利用了腔體內(nèi)部空間，使得壓縮機(jī)體積更加緊湊。
文檔編號F04B35/04GK201621037SQ20102010681
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者于明湖, 盧琴芬, 葉云岳 申請人:浙江大學(xué)