[发明专利]一种直线型臂板弹簧线性压缩机

说明书

本发明公开了一种直线型臂板弹簧线性压缩机。现有线性压缩机由于板弹簧径向刚度较低，压缩机活塞位置容易发生径向位移，导致压缩机效率降低。本发明包括压缩机组件、磁场组件、交流电机组件、板弹簧组件；压缩机组件包括箱体、机架和气缸；磁场组件包括永磁体和轭铁；交流电机组件包括交流线圈和支撑架；板弹簧组件包括板弹簧底座和板弹簧组。板弹簧组包括2～5片直线型板弹簧，相邻的直线型板弹簧通过垫圈隔开，直线型板弹簧为圆片形，对称开有三个或四个橄榄形的通孔，相邻两个通孔之间为弹性梁。本发明采用简单的直线臂板弹簧结构，弹簧质量减少，弹性系数不变，增加弹簧和系统的谐振频率，使压气机在更高频率下工作，提高了压缩机的效率。

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种动圈式线性压缩机，具体是一种直线型臂板弹簧线性压缩机。

背景技术

线性压缩机在低温工程中为制冷机提供动态压力波，为整个制冷循环提供动力。其主要利用直线电机驱动活塞在气缸中作往复直线运动，根据电磁场相关理论，直线电机对活塞施加的是一个与活塞轴向绝对平行的线性力，因而在理论上，正确设计的线性压缩机完全消除了对活塞的径向作用力。因此，线性压缩机在需要长寿命、高可靠性和高效率工作的航天及军事等特殊领域有着非常重要的应用。现有线性压缩机中的板弹簧采用涡旋式板弹簧。虽然增加了活塞的横向拉伸，但对活塞的纵向刚度有一定影响，甚至破坏整个压缩机系统。

现有线性压缩机包括同轴设置的内定子、外定子以及线圈，其中线圈可置于内定子中。压缩组件可包括永磁体、压缩弹簧、气缸、气缸盖和活塞等。而常用的板弹簧有涡旋臂板弹簧和直线臂板弹簧两种，涡旋臂板弹簧的涡旋臂数量从2臂到9臂不等，采用同心型或是偏心型分布方式。为消除涡旋臂板弹簧的涡旋臂末端的应力集中现象，涡旋臂必须被设计的足够长，甚至旋转超过一周。但过长的涡旋臂不但会大幅度降低板弹簧的径向刚度，也会在一定程度上降低其轴向刚度。而直线臂板弹簧则采用直线臂，在降低直线臂末端应力集中的同时，还缩短了长度，并提升了宽度。这使得在相同尺寸下，直线臂板弹簧的径向刚度远大于涡旋臂板弹簧，径轴刚度比也大于涡旋臂板弹簧。因此，直线臂板弹簧在保证使用寿命的同时，相比涡旋臂板弹簧具有更佳的使用效果。

在现有的线性压缩机的工作过程中，当交流线圈在磁场中往复运动时，带动活塞运动，活塞位置容易发生位移，引起气体从间隙中泄漏和活塞头与压缩机的磨损，降低板弹簧横向与径向刚度，降低压缩机的效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种直线型臂板弹簧线性压缩机。

本发明包括压缩机组件、磁场组件、交流电机组件、板弹簧组件。

所述的压缩机组件包括箱体、机架和气缸，箱体固定安装在机架上，气缸设置在箱体内，并固定设置在机架上，箱体内侧壁固定铺有绝缘层；气缸内腔通过通气管与箱体外相通，活塞杆的一端与气缸内的活塞头固定连接。

所述的磁场组件包括永磁体和轭铁；多个永磁体固定设置在箱体的内侧壁，并沿同一圆周均匀分布形成圆环；轭铁为圆柱形电工纯铁，中心开有穿孔，轭铁设置在永磁体围合的内环内，活塞杆穿过轭铁的中心穿孔。

所述的交流电机组件包括交流线圈和支撑架，支撑架的中心固定在活塞杆的另一端，交流线圈固定设置在支撑架悬臂的端部；交流线圈与永磁体和轭铁同轴设置，并设置在永磁体与轭铁之间的间隙处。

所述的板弹簧组件为结构相同的两个，两个板弹簧组件与活塞杆同轴设置，一个固定安装在活塞杆的另一端，另一个安装在机架与轭铁之间，每个板弹簧组件包括板弹簧底座和板弹簧组。

所述的板弹簧底座为台阶圆柱形，中心开有底座安装孔，底部开有板弹簧组件安装孔；板弹簧组包括2～5片直线型板弹簧，相邻的直线型板弹簧通过垫圈隔开。