[发明专利]分离式斯特林低温制冷机的活塞压缩机组

说明书

一种制冷装置的压缩机组包括压缩室。活塞被配置成沿着轴线来回移动，以使室中的气体交替地压缩和减压。电磁致动器被配置成驱动活塞，并且包括定子组件，该定子组件具有与轴线同轴的驱动线圈和在垂直于轴线的平面中彼此相同地径向磁化的两个永久环形磁体。环形磁体沿着轴线位于驱动线圈的相对侧。铁磁轴平行于轴线伸长并连接至活塞。当交变电流流过线圈时，轴被磁化，使得轴交替地被吸引到环形磁体中的一个并被另一个排斥，以来回驱动活塞。

技术领域

本发明涉及低温制冷机。更具体地，本发明涉及一种分离式斯特林低温制冷机的活塞压缩机组。

背景技术

热力学第二定律指出，自发热流从较热的物体流向较冷的物体，但不会反向流动。然而，通过施加外部功，热流的方向可以反转。这一原理用于热泵和制冷机，因此，从冷却的位置或物体吸收热量，并将其排放到较热的环境中。设计成将一位置或物体冷却到低温的装置有时被称为“低温冷却器”。

在某些应用中，低温冷却器可以用于将红外成像仪的红外检测器保持在低温，以降低由热激发电荷载流子的随机运动产生的噪音。

用于此类应用的冷却装置通常必须足够小，以便安装在红外成像仪或装有检测器的其他装置内。通常，这种冷却装置基于斯特林热力循环，其中，气态工作介质(例如，氦、氮、氩或另一种典型的惰性或非反应性气体)在膨胀机组的悬臂式冷指内循环地压缩和膨胀。冷指的包括膨胀(冷)室的远端放置成与检测器或其它待冷却的物体热接触。

在热力循环的膨胀阶段期间，从被冷却物体中移除热量，在此期间，膨胀的气态工作介质对气动膨胀活塞(置换器)执行机械功，该气动膨胀活塞包含多孔再生式热交换器。在循环的压缩阶段期间，通过自发热传递(传导、对流或辐射)将移除的热量与压缩热量一起排放到环境。通常，热量从冷指底部的暖室排出，该暖室的温度高于环境的温度。

为了最小化膨胀机组的尺寸以及减少可能的破坏性振动，实现热泵送和驱动气动置换器的气态工作介质在独立的活塞压缩机组的压缩室内循环地压缩和膨胀。压缩室经由管道或柔性且可配置的传输管线与膨胀机组的暖室直接气动连通，气态工作介质可以无障碍地流过该管道或柔性且可配置的传输管线。膨胀机组的膨胀室通过弹簧支撑的气动置换器与暖室分开，该气动置换器的共振频率由弹簧的弹簧常数和置换器的质量决定。通常，压缩机组内的活塞以大约等于置换器运动的共振频率的频率运行。

发明内容

因此，根据本发明的一个实施例，提供了一种低温制冷装置的压缩机组，该压缩机组包括：压缩室，该压缩室可经由传输管线连接至制冷装置的膨胀机组；活塞，该活塞被配置成沿着纵向轴线来回移动，以使压缩室中的气态工作介质交替地压缩和减压；以及电磁致动器，该电磁致动器被配置成驱动活塞，致动器包括：定子组件，该定子组件包括封闭在护铁内并与纵向轴线同轴的驱动线圈以及也与纵向轴线同轴并在基本垂直于纵向轴线的平面内彼此相同地径向磁化的两个永久环形磁体，两个永久环形磁体沿纵向轴线在驱动线圈的相对侧位于驱动线圈的轴向外部；以及轴，该轴平行于纵向轴线伸长并连接至活塞，轴包括铁磁材料，使得当交变电流流过驱动线圈时，轴被磁化，使得轴交替地被吸引到两个永久环形磁体中的一个并被另一个排斥，以施加轴向力，从而来回驱动活塞。

此外，根据本发明的一个实施例，活塞包括固定在轴上的可移动气缸。

此外，根据本发明的一个实施例，可移动气缸被配置成在相对于定子静止的圆柱形芯上滑动。

此外，根据本发明的一个实施例，压缩室由可移动气缸的侧壁、封闭可移动气缸的近端的盖以及圆柱形芯的近端界定。

此外，根据本发明的一个实施例，圆柱形芯包括平行于纵向轴线沿圆柱形芯纵向延伸的管道。

此外，根据本发明的一个实施例，管道被配置成在圆柱形芯的近端处的压缩室与圆柱形芯的远端处的传输管线之间提供气动连通。