[实用新型]采用短线圈轴向充磁的对置式动圈直线压缩机

说明书

技术领域

本专利涉及直线压缩机，特别涉及一种采用短线圈轴向充磁的对置式动圈直线压缩机。

背景技术

直线压缩机是往复式活塞压缩机的一种。传统的往复式活塞压缩机大多属于旋转压缩机，即采用旋转电机驱动、通过曲柄连杆机构等的机械传动来实现往复运动。旋转压缩机的技术较为成熟，但其能量传递环节多、振动和噪声大、整机控制复杂、能量转化效率偏低，特别是因结构特点而对活塞施加的侧向力，是产生无用功和机械磨损的主要来源之一，因而大大限制了其工作寿命。直线压缩机利用直线电机驱动活塞在气缸中作往复直线运动，理论上完全消除了对活塞的径向作用力，因而消除了活塞和气缸壁之间的机械磨损以及由此产生的无用功，工作寿命和能量转化效率都大大提高，故而在需要长寿命和高效率工作的航空、航天、军事等特殊领域有着非常重要的应用。

直线压缩机的核心部件是直线电机。直线电机根据其中的运动部件主要分为三类：动铁式、动圈式和动磁式。动铁式直线电机不使用永磁体，因而价格较低廉，但是性能相对不稳定，控制较困难，其应用逐渐减少；动圈式和动磁式直线电机都包括三类核心部件：永磁体、轭铁和载流线圈，根据运动时是载流线圈还是永磁体运动而区分为动圈式和动磁式。其中，动圈式直线压缩机因其结构上的特点实现了径向力的完全消除，而且在开路时在载流线圈上不产生轴向力和扭矩，因而具有高效率、低噪声和高可靠的突出优点，因而成为近30年来国际范围内空间回热式低温制冷机（如脉冲管制冷机和斯特林制冷机）的首选动力源。以美国为代表的西方发达国家为例，在近20年间发射升空的航天脉冲管制冷机和斯特林制冷机中，绝大多数都采用了动圈式直线压缩机。

目前，国际上应用于航天领域需要保证长寿命、高可靠、高效率工作的动圈式直线压缩机主要采用牛津型和对置式结构形式。所谓牛津型，其得名源于英国牛津大学的两项关键技术——间隙密封和板弹簧支撑，这两项技术是无油润滑而能长寿命运转的关键保障；所谓对置式结构形式，是指在主体结构中采用两个完全对等的运动及支撑结构来相互抵消自身产生的机械振动，该项技术是实现直线压缩机低振动的可靠保障。

如前所述，动圈式直线电机包括三类核心部件：永磁体、轭铁和载流线圈。工作时载流线圈在永磁体和轭铁共同形成的气隙内，受磁场力的作用，成往复的直线运动。根据载流线圈的长短和永磁体的充磁方向，可以将动圈式直线电机分为四种，图1给出了这四种形式的示意图，其中（1）为长线圈轴向充磁形式，（2）为短线圈轴向充磁形式，（3）为长线圈径向充磁形式，（4）为短线圈径向充磁形式，其中63为永磁体，64为上轭铁，65为下轭铁，66为载流线圈，67为中心通孔。

动圈式直线压缩机根据其采用的直线电机的种类，也被相应地分为四种形式，即：采用长线圈轴向充磁的动圈式直线压缩机、采用短线圈轴向充磁的动圈式直线压缩机、采用长线圈径向充磁的动圈式直线压缩机、采用短线圈径向充磁的动圈式直线压缩机。动圈式直线压缩机无论采用上述四种形式中的哪一种，如果要确保其能稳定工作，都必须遵循以下基本原则：（1）要么是在整个活塞行程中，始终保证稳定磁场处在载流线圈之内（对应于长线圈形式）；（2）要么是在整个活塞行程中，始终保证载流线圈处于稳定的磁场之内（对应于短线圈形式）。目前这四种形式的动圈式直线压缩机在国内的发展都刚刚起步。

发明内容

本专利提出一种采用短线圈轴向充磁的对置式动圈直线压缩机。