[发明专利]一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机

说明书

本发明公开了一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机，由主动减振器、电机、同轴式压缩膨胀活塞、压缩活塞柱弹簧、膨胀活塞柱弹簧、热端散热器、气缸壁、壳体、冷指构成，同轴式压缩膨胀活塞由压缩活塞和膨胀活塞组成，膨胀活塞嵌套在压缩活塞里，压缩活塞和膨胀活塞共用一个热端散热器，压缩活塞电机驱动，膨胀活塞由气体力驱动，无需电机驱动。压缩活塞和膨胀活塞均采用柱弹簧支撑，柱弹簧为同轴式压缩膨胀活塞提供轴向回复力，确保达到轴向较大的运动行程，实现制冷机的大制冷量。主动减振器安装在壳体尾部，与压缩活塞、膨胀活塞同轴安装。本发明优点是：大行程、大冷量、结构紧凑，振动小。

技术领域

本发明涉及制冷机领域，尤其涉及一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机。

背景技术

目前空间用回热式制冷机主要采用板弹簧支撑，由于板弹簧受疲劳应力极限约束，其轴向行程一般较小，现有制冷机一般采用大活塞直径实现大制冷量，造成制冷机重量重、体积大。此外现有星载低温斯特林制冷机大多是分置式布置，由于存在径向气体力不对称，其径向振动较大。一体式低温制冷机由于同轴布局，其气体力可以实现径向对称，但一体式制冷机大都采用了结构紧凑高效率的动磁式直线电机，如Ball公司对sunpower的GT制冷机进行的颤振力测试表明，被动减振的振动输出为28N，即便采用了主动减振，其振动输出仍然达到19N，是由于动磁式直线电机的运动部件为永磁体，运动永磁体径向偏置力较大造成其径向颤振较大。本发明采用柱弹簧连接同轴式压缩膨胀活塞实现轴向回复力，可以实现小活塞大行程运动，在较小的制冷机体积下实现大冷量制冷，采用气浮轴承进行主要的径向支撑实现长寿命无磨损运行，压缩活塞采用动圈式电机驱动，其振动远小于动磁式。本发明可以实现大冷量、小尺寸、低振动、长寿命的优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，斯特林制冷机的集成度低、高振动，小行程，小冷量，针对该技术问题，本发明提出一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机。

本发明提供的技术方案如下：一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机，其特征在于包括主动减振器1、电机2、同轴式压缩膨胀活塞3、压缩活塞柱弹簧4、膨胀活塞柱弹簧5、热端散热器6、冷指8、壳体7、气缸壁9。

所述主动减振器1与壳体7尾部连接，压缩活塞3-1与膨胀活塞3-2同轴布置，共用同一个热端散热器6，电机2包裹在气缸壁9周围，电机2通过线圈连接块2-1与压缩活塞3-1相连。

所述的电机2为动圈式布置，其特征在于包括线圈连接块2-1，磁极2-2，磁钢2-3，动圈2-4，线圈连接块2-1与动圈2-4连接；磁钢2-3与磁极2-2连接。动圈式线圈动子不受磁吸力影响，因此理论上没有径向偏置力。

所述同轴式压缩膨胀活塞3，包括压缩活塞3-1和膨胀活塞3-2。其特征在于所述同轴式压缩膨胀活塞3的压缩活塞3-1和膨胀活塞3-2集成布置，膨胀活塞3-2嵌套在压缩活塞3-1内部，最大限度减小径向力。

所述压缩活塞3-1由气浮轴承支撑，包括压缩活塞体3-1-1，压缩活塞气路3-1-2，压缩活塞节流孔3-1-3，压缩活塞单向阀3-1-4。

所述膨胀活塞3-2由气浮轴承支撑，包括膨胀活塞体3-2-1，膨胀活塞节流孔3-2-2，膨胀活塞气路3-2-3，膨胀活塞单向阀3-2-4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：