[发明专利]直线压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线压缩机，通过同时地/个别地使得直线马达的 操作频率与被负载改变的可移动部件的自然频率同步和根据负载改变 可移动部件的行程，它能快速地克服负载并且提高压缩效率。

背景技术

通常，压缩机已经被广泛用于家电例如制冷机和空调或者用在整 个工业领域中，压缩机是一种用于通过从动力单元系统例如电动机或 涡轮机接收动力并且压缩空气、制冷剂或其它各种操作气体而增加压 力的机械设备。

压缩机大致被分为往复式压缩机，它具有如此压缩空间，操作气 体通过该空间在活塞和汽缸之间被吸入或排放，从而活塞能够在汽缸 中直线往复以压缩制冷剂；旋转式压缩机，它具有如此压缩空间，操 作气体通过该空间在偏心旋转辊子和汽缸之间被吸入或排放，从而辊 子能够在汽缸内壁上偏心地旋转以压缩制冷剂；以及涡旋式压缩机， 它具有如此压缩空间，操作气体通过该空间在轨道蜗卷和固定蜗卷之 间被吸入或排放，从而轨道蜗卷与固定蜗卷一起旋转以压缩制冷剂。

近来，在往复式压缩机中，直线压缩机已经被大规模生产，因为 通过将活塞直接地连接到执行直线往复的驱动马达以进行运动变换从 而消除机械损耗，它具有高的压缩效率和简单的结构。

通常，通过使用马达的直线驱动力吸入、压缩和排放制冷剂的直 线压缩机包括压缩单元，该单元包括汽缸和用于压缩制冷剂气体的活 塞；以及包括用于向压缩单元供应驱动力的直线马达的驱动单元。

具体地，在直线压缩机中，汽缸被固定地安装在封闭容器中，并 且活塞被安装在汽缸中以执行直线往复。当活塞在汽缸中直线往复时， 制冷剂被吸入到汽缸中的压缩空间中、压缩并被排放。吸入阀组件和 排放阀组件被安装在该压缩空间中，以用于根据压缩空间的内部压力 控制制冷剂的吸入和排放。

此外，用于为活塞产生直线运动力的直线马达被安装成连接到活 塞。通过沿着圆周方向在汽缸周边处堆叠多个叠层形成的内部定子和 外部定子以预定间隙安装在直线马达上。线圈在内部定子或外部定子 中盘绕，并且永久磁体安装在内部定子和外部定子之间的间隙处从而 连接到活塞。

这里，永久磁体被安装成可沿着活塞运动方向移动，并且利用当 电流流动通过线圈时产生的电磁力沿着活塞运动方向直线往复。通常， 直线马达在恒定操作频率f_c下操作，并且活塞以预定行程S直线往复。

在另一方面，各种弹簧被安装以沿着运动方向弹性地支撑活塞， 即使活塞由于直线马达而直线往复。具体地，作为一种机械弹簧的卷 簧被安装以沿着活塞运动方向被封闭容器和汽缸弹性地支撑。而且， 被吸入到压缩空间中的制冷剂用作气体弹簧。

该卷簧具有恒定的机械弹簧常数K_m，并且气体弹簧具有被负载改 变的气体弹簧常数K_g。考虑到机械弹簧常数K_m和气体弹簧常数K_g计 算活塞(或直线压缩机)的自然频率f_n。

如此计算的活塞自然频率f_n确定直线马达的操作频率f_c。直线马 达通过使其操作频率f_c等于活塞的自然频率f_n，即，在共振状态中操 作而提高效率。

相应地，在直线压缩机中，当当向直线马达施加电流时，电流流 动通过线圈以通过与外部定子和内部定子的交互作用而产生电磁力， 并且永久磁体和连接到永久磁体的活塞由于该电磁力而直线往复。

这里，直线马达在恒定操作频率f_c下操作。使得直线马达的操作 频率f_c等于活塞自然频率f_n，从而直线马达可在共振状态中操作以提 高效率。

如上所述，当活塞在汽缸中直线往复时，压缩空间的内部压力变 化。根据压缩空间内部压力的变化，制冷剂被吸入到压缩空间中、压 缩并且被排放。

直线压缩机被形成为在等同于活塞自然频率f_n的操作频率f_c下操 作，通过卷簧的机械弹簧常数K_m和在设计时在直线马达中考虑到的负 载下气体弹簧的气体弹簧常数K_g计算该自然频率。因此，该直线马达 仅在设计时考虑的负载下在共振状态中操作，以提高效率。