一种热泵系统用无油线性压缩机技术方案

本发明专利技术公开了一种热泵系统用无油线性压缩机，包括：汽缸、汽缸架、直线电机组件、吸气阀片、排气阀总成及壳体；两个汽缸架的法兰盘端对称安装在汽缸的两端；两个相同的直线电机组件分别对应安装在两个汽缸架的中心筒外部；两个所述吸气阀片的外缘分别固定在两个活塞的相对端；所述排气阀总成安装在排气腔内；两个壳体分别安装在两个直线电机组件的外部，且壳体的开口端固定在汽缸架的法兰盘的外缘上；本发明专利技术直接由两个对置布置的直线电机组件驱动活塞做往复运动，提高了压缩机的压缩效率；且两个活塞的对置运动可抵消大部分振动，整机振动量更小；采用无油运行可避免润滑油引起的系统性能、可靠性及使用场景的限制，大大增加其使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵系统用无油线性压缩机
本专利技术属于压缩机
，具体涉及一种热泵系统用无油线性压缩机。
技术介绍
传统往复式制冷压缩机通常使用旋转电机驱动活塞完成压缩排气等过程，实现制冷效果，将旋转运动转为往复运动时，由于曲柄连杆等机械结构的存在，曲柄连杆结构的摩擦损耗较大，机械效率较低；转动惯量难以平衡，整机振动大；为保证摩擦副可靠还需要冷冻机油润滑，润滑油进入节流器件(尤其微孔道)会导致制冷能力下降甚至丧失，进而影响系统的性能和可靠性；由于润滑油需静止在压缩机壳底位置，压缩机运行需要严格限定安装使用角度，大大限制了使用场景。线性压缩机是将制冷剂气体吸入到汽缸中，并利用线性电机的驱动力使活塞在汽缸内作往复直线运动来压缩制冷剂气体并最终实现制冷效果。线性压缩机由于摩擦点少，结构紧凑，效率和可靠性更高。由于板弹簧具有优良的径向支撑作用，线性压缩机具备无油润滑运行的条件。现有无油运行技术中，主要有以下两种方案：第一种是采用气体轴承实现无油运行，即动子部件由柔性板弹簧提供轴向刚度，活塞与汽缸采用气体轴承的方案实现无油运行，参见附图1。由于气体轴承需要高压侧气体回流，并通过设置在活塞上的节流装置，节流到活塞与汽缸的间隙中，该方案的主要缺点有：1、损耗高压侧气体，降低系统效率；2、采用单侧板弹簧，无法起到径向支撑作用，压缩机启动时活塞与汽缸仍存在摩擦，且压机内的微小杂物或长期启动摩擦产物容易堵塞节流装置，使气体轴承失效；3、为发挥气体轴承间隙支撑作用，往往设计的活塞和汽缸配合面较长，不利于整机尺寸的小型轻量化。第二种是采用自润滑材料实现无油运动，即动子部件也由柔性板弹簧提供轴向刚度，活塞设置有自润滑材料，通过降低摩擦实现无油运行，参见附图2。由于采用单侧板弹簧支撑，并通过具有自润滑特性的材料实现无油运行，该方案的主要缺点有：1、单侧板弹簧支撑难以抵消动子部件在重力下引起的运动偏斜，主要起提供轴向刚度的作用，长期运行仍然存在较大的磨损风险。2、具有自润滑特性的材料在运行时，依然会产出摩擦异物，整机系统要设置过滤器，增加系统复杂性并降低使用可靠性。3、由于设置了吸气动子部件与不吸气动子部件，吸气脉动等会加大控制整机振动的难度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种热泵系统用无油线性压缩机，直接由两个对置布置的直线电机组件驱动活塞做往复运动，提高了压缩机的压缩效率；且两个活塞的对置运动可抵消大部分振动，整机振动量更小；采用无油运行可避免润滑油引起的系统性能、可靠性及使用场景的限制，大大增加其使用范围。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种热泵系统用无油线性压缩机，包括：汽缸、汽缸架、直线电机组件、吸气阀片、排气阀总成及壳体；所述汽缸加工有轴向通孔、与所述轴向通孔相通的径向阶梯通孔及与所述轴向通孔不相通的径向盲孔，径向盲孔的侧壁上加工有两个第一通孔；所述径向阶梯通孔作为排气腔，径向盲孔作为吸气腔；两个汽缸架结构相同，均为法兰状结构，法兰状结构包括法兰盘及法兰盘中部伸出的中心筒，法兰盘上加工有第二通孔；两个汽缸架的法兰盘端对称安装在汽缸的两端；且汽缸架的中心筒的中心孔与汽缸的轴向通孔对接相通，汽缸架的中心孔与汽缸的轴向通孔组成活塞腔；汽缸架的第二通孔与汽缸的第一通孔对接相通；两个相同的直线电机组件分别对应安装在两个汽缸架的中心筒外部；每个直线电机组件均包括：外定子部件、内定子部件及动子部件；其中，所述外定子部件安装在汽缸架的中心筒外部，且其端部固定在汽缸架的法兰盘上；所述内定子部件套装并固定在汽缸架的中心筒外部；所述动子部件安装在外定子部件内圆周面和内定子部件外圆周面的环形腔内，且动子部件的内圆周面与内定子部件外圆周面留有间隙，动子部件的外圆周面与外定子部件内圆周面留有间隙，动子部件的两端分别通过前板弹簧组和后板弹簧组与外定子部件的两端连接；所述动子部件内设有穿过汽缸架的中心孔的吸气通道，所述吸气通道的末端套装有活塞，活塞的外圆周面与所述活塞腔的内圆周面滑动间隙配合；两个直线电机组件的活塞之间的空腔作为压缩腔，该压缩腔与排气腔相通；所述活塞在外定子部件、内定子部件及动子部件的作用下能够沿其轴向进行直线反复运动；所述吸气阀片为弹性的圆板A；该圆板A上加工有沿其周向均布的两个以上圆孔及分别以圆孔为起点一一对应的螺旋线孔；且两个以上圆孔的圆心与所述圆板A的圆心之间的距离大于活塞的内径与所述圆孔的半径之和；两个所述吸气阀片的外缘分别固定在两个活塞的相对端；当所述压缩腔内压力小于吸气通道内压力时，两个吸气阀片均处于打开状态，吸气阀片与活塞的端面不接触，使得压缩腔通过吸气阀片的圆孔及螺旋线孔与所述吸气通道相通；当所述压缩腔内压力大于或等于吸气通道内压力时，两个吸气阀片均处于关闭状态，吸气阀片抵触在活塞的端面上，使得压缩腔与所述吸气通道不相通；所述排气阀总成安装在排气腔内；当所述压缩腔内的压力大于设定值时，排气阀总成处于打开状态，压缩腔与排气腔相通；当压缩腔内的压力小于或等于设定值时，排气阀总成处于关闭状态，压缩腔与排气腔不相通；所述壳体为一端开口一端封闭的筒体；两个壳体分别安装在两个直线电机组件的外部，且壳体的开口端固定在汽缸架的法兰盘的外缘上。进一步的，所述外定子部件包括：外定子冲片铁芯、两个电机线圈、前压板及后压板；所述外定子冲片铁芯为两端开口的圆筒状结构，其侧壁内加工有用于安装电机线圈的两个环形槽，每个环形槽均与所述外定子冲片铁芯的内孔相通；两个电机线圈分别安装在外定子冲片铁芯的环形槽内，电机线圈与外定子冲片铁芯之间安装有绝缘垫片，两个电机线圈串联且绕向相反；所述前压板和后压板分别固定在外定子冲片铁芯的两端；且前压板固定在汽缸架的法兰盘上；所述内定子部件为内定子冲片铁芯，所述内定子冲片铁芯为两端开口的圆筒状结构；内定子冲片铁芯套装并固定在两个汽缸架的小径端外部；所述动子部件包括：动子骨架、两个环形磁铁、磁铁挡环及磁铁挡套；所述动子骨架为一端开口，一端封闭的圆筒，圆筒的中心设有同轴的圆套，且圆套的两端均伸出于圆筒；两个环形磁铁分别为第一环形磁铁和第二环形磁铁；第一环形磁铁、磁铁挡环、第二环形磁铁及磁铁挡套顺序同轴安装在动子骨架的圆筒的开口端，且第一环形磁铁与动子骨架的圆筒的开口端对接；且动子骨架的圆筒、两个环形磁铁、磁铁挡环及磁铁挡套组成磁铁套；所述动子骨架的圆套同轴安装在汽缸架的中心孔内；所述磁铁套套装在外定子冲片铁芯和内定子冲片铁芯之间，且两个环形磁铁分别与两个电机线圈一一相对；所述磁铁套的外圆周面与外定子冲片铁芯的内圆周面之间留有间隙，磁铁套的外圆周面与内定子冲片铁芯外圆周面之间留有间隙；所述动子骨架可沿汽缸架的轴向做直线反复运动；所述动子骨架的圆筒的封闭端通过后板弹簧组与后压板连接，磁铁套的磁铁挡套端通过前板弹簧组与前压板连接。进一步的，所述活塞加工有中心通孔；活塞套装并固定在动子骨架的圆套端部，且活塞的中心通孔与动子骨架的圆套的中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵系统用无油线性压缩机，其特征在于，包括：汽缸(10)、汽缸架(9)、直线电机组件、吸气阀片(12)、排气阀总成及壳体(17)；/n所述汽缸(10)加工有轴向通孔、与所述轴向通孔相通的径向阶梯通孔及与所述轴向通孔不相通的径向盲孔，径向盲孔的侧壁上加工有两个第一通孔；所述径向阶梯通孔作为排气腔(15)，径向盲孔作为吸气腔(16)；/n两个汽缸架(9)结构相同，均为法兰状结构，法兰状结构包括法兰盘及法兰盘中部伸出的中心筒，法兰盘上加工有第二通孔；两个汽缸架(9)的法兰盘端对称安装在汽缸(10)的两端；且汽缸架(9)的中心筒的中心孔与汽缸(10)的轴向通孔对接相通，汽缸架(9)的中心孔与汽缸(10)的轴向通孔组成活塞腔；汽缸架(9)的第二通孔与汽缸(10)的第一通孔对接相通；/n两个相同的直线电机组件分别对应安装在两个汽缸架(9)的中心筒外部；每个直线电机组件均包括：外定子部件、内定子部件及动子部件；其中，所述外定子部件安装在汽缸架(9)的中心筒外部，且其端部固定在汽缸架(9)的法兰盘上；所述内定子部件套装并固定在汽缸架(9)的中心筒外部；所述动子部件安装在外定子部件内圆周面和内定子部件外圆周面的环形腔内，且动子部件的内圆周面与内定子部件外圆周面留有间隙，动子部件的外圆周面与外定子部件内圆周面留有间隙，动子部件的两端分别通过前板弹簧组(8)和后板弹簧组(5)与外定子部件的两端连接；所述动子部件内设有穿过汽缸架(9)的中心孔的吸气通道，所述吸气通道的末端套装有活塞(11)，活塞(11)的外圆周面与所述活塞腔的内圆周面滑动间隙配合；两个直线电机组件的活塞(11)之间的空腔作为压缩腔，该压缩腔与排气腔(15)相通；所述活塞(11)在外定子部件、内定子部件及动子部件的作用下能够沿其轴向进行直线反复运动；/n所述吸气阀片(12)为弹性的圆板A；该圆板A上加工有沿其周向均布的两个以上圆孔及分别以圆孔为起点一一对应的螺旋线孔；且两个以上圆孔的圆心与所述圆板A的圆心之间的距离大于活塞(11)的内径与所述圆孔的半径之和；两个所述吸气阀片(12)的外缘分别固定在两个活塞(11)的相对端；当所述压缩腔内压力小于吸气通道内压力时，两个吸气阀片(12)均处于打开状态，吸气阀片(12)与活塞(11)的端面不接触，使得压缩腔通过吸气阀片(12)的圆孔及螺旋线孔与所述吸气通道相通；当所述压缩腔内压力大于或等于吸气通道内压力时，两个吸气阀片(12)均处于关闭状态，吸气阀片(12)抵触在活塞(11)的端面上，使得压缩腔与所述吸气通道不相通；/n所述排气阀总成安装在排气腔(15)内；当所述压缩腔内的压力大于设定值时，排气阀总成处于打开状态，压缩腔与排气腔(15)相通；当压缩腔内的压力小于或等于设定值时，排气阀总成处于关闭状态，压缩腔与排气腔(15)不相通；/n所述壳体(17)为一端开口一端封闭的筒体；两个壳体(17)分别安装在两个直线电机组件的外部，且壳体(17)的开口端固定在汽缸架(9)的法兰盘的外缘上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种热泵系统用无油线性压缩机，其特征在于，包括：汽缸(10)、汽缸架(9)、直线电机组件、吸气阀片(12)、排气阀总成及壳体(17)；
所述汽缸(10)加工有轴向通孔、与所述轴向通孔相通的径向阶梯通孔及与所述轴向通孔不相通的径向盲孔，径向盲孔的侧壁上加工有两个第一通孔；所述径向阶梯通孔作为排气腔(15)，径向盲孔作为吸气腔(16)；
两个汽缸架(9)结构相同，均为法兰状结构，法兰状结构包括法兰盘及法兰盘中部伸出的中心筒，法兰盘上加工有第二通孔；两个汽缸架(9)的法兰盘端对称安装在汽缸(10)的两端；且汽缸架(9)的中心筒的中心孔与汽缸(10)的轴向通孔对接相通，汽缸架(9)的中心孔与汽缸(10)的轴向通孔组成活塞腔；汽缸架(9)的第二通孔与汽缸(10)的第一通孔对接相通；
两个相同的直线电机组件分别对应安装在两个汽缸架(9)的中心筒外部；每个直线电机组件均包括：外定子部件、内定子部件及动子部件；其中，所述外定子部件安装在汽缸架(9)的中心筒外部，且其端部固定在汽缸架(9)的法兰盘上；所述内定子部件套装并固定在汽缸架(9)的中心筒外部；所述动子部件安装在外定子部件内圆周面和内定子部件外圆周面的环形腔内，且动子部件的内圆周面与内定子部件外圆周面留有间隙，动子部件的外圆周面与外定子部件内圆周面留有间隙，动子部件的两端分别通过前板弹簧组(8)和后板弹簧组(5)与外定子部件的两端连接；所述动子部件内设有穿过汽缸架(9)的中心孔的吸气通道，所述吸气通道的末端套装有活塞(11)，活塞(11)的外圆周面与所述活塞腔的内圆周面滑动间隙配合；两个直线电机组件的活塞(11)之间的空腔作为压缩腔，该压缩腔与排气腔(15)相通；所述活塞(11)在外定子部件、内定子部件及动子部件的作用下能够沿其轴向进行直线反复运动；
所述吸气阀片(12)为弹性的圆板A；该圆板A上加工有沿其周向均布的两个以上圆孔及分别以圆孔为起点一一对应的螺旋线孔；且两个以上圆孔的圆心与所述圆板A的圆心之间的距离大于活塞(11)的内径与所述圆孔的半径之和；两个所述吸气阀片(12)的外缘分别固定在两个活塞(11)的相对端；当所述压缩腔内压力小于吸气通道内压力时，两个吸气阀片(12)均处于打开状态，吸气阀片(12)与活塞(11)的端面不接触，使得压缩腔通过吸气阀片(12)的圆孔及螺旋线孔与所述吸气通道相通；当所述压缩腔内压力大于或等于吸气通道内压力时，两个吸气阀片(12)均处于关闭状态，吸气阀片(12)抵触在活塞(11)的端面上，使得压缩腔与所述吸气通道不相通；
所述排气阀总成安装在排气腔(15)内；当所述压缩腔内的压力大于设定值时，排气阀总成处于打开状态，压缩腔与排气腔(15)相通；当压缩腔内的压力小于或等于设定值时，排气阀总成处于关闭状态，压缩腔与排气腔(15)不相通；
所述壳体(17)为一端开口一端封闭的筒体；两个壳体(17)分别安装在两个直线电机组件的外部，且壳体(17)的开口端固定在汽缸架(9)的法兰盘的外缘上。


2.如权利要求1所述的一种热泵系统用无油线性压缩机，其特征在于，所述外定子部件包括：外定子冲片铁芯(2)、两个电机线圈(1)、前压板(7)及后压板(6)；
所述外定子冲片铁芯(2)为两端开口的圆筒状结构，其侧壁内加工有用于安装电机线圈(1)的两个环形槽，每个环形槽均与所述外定子冲片铁芯(2)的内孔相通；
两个电机线圈(1)分别安装在外定子冲片铁芯(2)的环形槽内，电机线圈(1)与外定子冲片铁芯(2)之间安装有绝缘垫片，两个电机线圈(1)串联且绕向相反；
所述前压板(7)和后压板(6)分别固定在外定子冲片铁芯(2)的两端；且前压板(7)固定在汽缸架(9)的法兰盘上；
所述内定子部件为内定子冲片铁芯(4)，所述内定子冲片铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，张建伟，刘思学，王录，何江，范宇峰，赵欣，满广龙，苗建印，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11