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基于电流磁效应的双线圈直线压缩机   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2021-02-22
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-06-22
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-12-16
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2041-02-22
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202110198223.3 申请日 2021-02-22
公开/公告号 CN112901445B 公开/公告日 2022-12-16
授权日 2022-12-16 预估到期日 2041-02-22
申请年 2021年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 F04B35/04F04B39/12H02K33/18H02K41/02 主分类号 F04B35/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 1 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 郝帅、周文杰、汤超、邵佳栋、许文柱 第一发明人 郝帅
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱亚冠
摘要
本发明公开了基于电流磁效应的双线圈直线压缩机。本发明包括压缩机组件、交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件。压缩机组件包括箱体、气缸和气缸座,箱体与气缸座围合成工作腔,活塞杆的一端固定安装有交流电机组件。交流电机组件包括支撑架和交流线圈。永磁体组件包括磁轭和电磁铁,磁轭整体为圆筒形,形成一端半开放的磁力腔,电磁铁设置在磁力腔内,交流线圈位于磁轭与电磁铁之间的间隙。两个结构相同的板弹簧组件固定安装在活塞杆上。本发明采用电磁铁作为定子来产生恒定磁场,加入铁芯提高了磁场的稳定性,且体积小巧,方便控制,节省成本,提高了压缩机效率。
  • 摘要附图
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
  • 说明书附图:图1
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
  • 说明书附图:图2
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
  • 说明书附图:图3
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
  • 说明书附图:图4
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
  • 说明书附图:图5
    基于电流磁效应的双线圈直线压缩机
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-12-16 授权
2 2021-06-22 实质审查的生效 IPC(主分类): F04B 35/04 专利申请号: 202110198223.3 申请日: 2021.02.22
3 2021-06-04 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基于电流磁效应的双线圈直线压缩机,包括压缩机组件、交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件;其特征在于:
所述的压缩机组件包括箱体(1)、气缸(2)和气缸座(3);所述的箱体(1)为一端封闭、一端开放的圆筒形,内侧壁固定铺有绝缘层(4);所述的气缸座(3)中心开设气缸安装孔,气缸(2)固定设置在气缸安装孔内,气缸(2)的内腔通过气缸座开设的通气管(5)与压缩机外界相通;气缸(2)的内腔设置有活塞头(6),活塞杆(7)的一端与活塞头(6)固定连接,另一端固定安装有交流电机组件;箱体(1)开放的一端与气缸座(3)固定相接,箱体(1)与气缸座(3)围合成工作腔(8);交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件设置在工作腔(8)内;
所述的交流电机组件包括支撑架(9)和交流线圈(10);所述的支撑架(9)包括固定架和与固定架连接的悬臂;固定架的中心部位与活塞杆(7)头部固定连接,交流线圈(10)固定设置在支撑架(9)的悬臂上;
所述的电磁铁组件包括磁轭(11)和电磁铁(12);磁轭(11)整体为圆筒形,围合成磁力腔(13);磁轭(11)的一个端面封闭,另一个端面中心开有通孔,形成圆环形端面;电磁铁(12)固定设置在磁力腔(13)内,整体位于磁轭圆环形端面的中心通孔内;交流线圈(10)位于磁轭圆环形端面与电磁铁(12)之间的间隙;所述的交流线圈(10)、磁轭(11)、电磁铁(12)与活塞杆(7)同轴设置;
所述的板弹簧组件为结构相同的两个,每个板弹簧组件包括板弹簧底座(14)和板弹簧组;所述的板弹簧底座(14)为台阶圆柱形,中心开有板弹簧安装孔(14‑1);所述的板弹簧组包括多片涡旋板弹簧(15);所述的涡旋板弹簧(15)为圆片形,表面开有涡旋渐开线槽(15‑
1),中心开有穿孔(15‑2),相邻的涡旋板弹簧(15)通过垫圈隔开;所述的垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈(16)和外圈垫圈(17),涡旋渐开线槽(13‑1)位于内圈垫圈(16)与外圈垫圈(17)之间;板弹簧底座(14)中心台阶部分穿过涡旋板弹簧(15)的穿孔(15‑2),叠放的涡旋板弹簧(15)与板弹簧底座(14)固定连接;活塞杆(7)穿过板弹簧安装孔(14‑1),两个板弹簧组件分别与活塞杆(7)固定连接。

2.如权利要求1所述的基于电流磁效应的双线圈直线压缩机,其特征在于:所述的交流线圈(10)与磁轭(11)的最近距离为1~2mm,与电磁铁(12)的最近距离为1~2mm。

3.如权利要求1所述的基于电流磁效应的双线圈直线压缩机,其特征在于:每个板弹簧组包括2~5片涡旋板弹簧(15)。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于压缩机技术领域,涉及一种直线压缩机,具体是一种基于电流磁效应的双线圈直线压缩机。

背景技术

[0002] 直线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。直线压缩机从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力。现有线性压缩机一般通过线性电机电磁共振的方式工作,而不同于常规压缩机通过旋转电机以机械连接方式驱动,线性压缩机的效率比传统曲柄结构压缩机提高。线性压缩机的电机可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。现有的线性压缩机的压缩组件可包括永磁体、压缩弹簧、气缸、气缸盖和活塞等。压缩机中活塞与气缸之间使用润滑油,减少活塞与气缸之间的阻力,或者压缩机中活塞与气缸之间采用间隙密封。当永磁体产生稳定的磁场后,线圈通入交变电流,在磁场的作用下沿轴向方向做往复运动,通过支架带动活塞往复运动,进而能够使气缸吸入气体和压缩气缸内的气体。
[0003] 直线压缩机一般通过线性电机电磁共振的方式工作,一般包括同轴设置的内定子、外定子以及线圈。传统直线压缩机定子采用永磁体,形体大而重,具有较大的噪声和震动、效率低,且耗费材料的问题。同时由于永磁体不能改变磁力大小,通过调整交流线圈电流来调整压缩机输出。而交流线圈铜丝存在最大允许输入电流,限制了交流线圈所受安培力的大小,制约了压缩机活塞的行程,限制了压缩机输出功率。

发明内容

[0004] 本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种基于电流磁效应的双线圈直线压缩机。
[0005] 本发明包括压缩机组件、交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件。
[0006] 所述的压缩机组件包括箱体、气缸和气缸座。所述的箱体为一端封闭、一端开放的圆筒形,内侧壁固定铺有绝缘层。所述的气缸座中心开设气缸安装孔,气缸固定设置在气缸安装孔内,气缸的内腔通过气缸座开设的通气管与压缩机外界相通。气缸的内腔设置有活塞头,活塞杆的一端与活塞头固定连接,另一端固定安装有交流电机组件。箱体开放的一端与气缸座固定相接,箱体与气缸座围合成工作腔。交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件设置在工作腔内。
[0007] 所述的交流电机组件包括支撑架和交流线圈。所述的支撑架包括固定架和与固定架连接的悬臂。固定架的中心部位与活塞杆的头部固定连接,交流线圈固定设置在支撑架的悬臂上。
[0008] 所述的电磁铁组件包括磁轭和电磁铁。磁轭整体为圆筒形,围合成磁力腔;磁轭的一个端面封闭,另一个端面中心开有通孔,形成圆环形端面。电磁铁固定设置在磁力腔内,整体位于磁轭圆环形端面的中心通孔内。交流线圈位于磁轭圆环形端面与电磁铁之间的间隙。所述的交流线圈、磁轭、电磁铁与活塞杆同轴设置。
[0009] 所述的板弹簧组件为结构相同的两个,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,中心开有板弹簧安装孔。所述的板弹簧组包括多片涡旋板弹簧。所述的涡旋板弹簧为圆片形,表面开有涡旋渐开线槽,中心开有穿孔,相邻的涡旋板弹簧通过垫圈隔开。所述的垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈和外圈垫圈,涡旋渐开线槽位于内圈垫圈与外圈垫圈之间。板弹簧底座中心台阶部分穿过涡旋板弹簧的穿孔,叠放的涡旋板弹簧与板弹簧底座固定连接。活塞杆穿过板弹簧安装孔,两个板弹簧组件分别与活塞杆固定连接。
[0010] 进一步,所述的交流线圈与磁轭的最近距离为1~2mm,与电磁铁的最近距离为1~2mm。
[0011] 进一步,每个板弹簧组包括2~5片涡旋板弹簧。
[0012] 本发明在压缩机运转过程中,交流线圈在永磁体生成的磁场中切割磁力线往复运动,带动活塞在气缸内压缩气体做功。通过调整电磁铁的电流大小实时调节磁场大小,进而调节活塞往复运动行程大小和运动速度,进而调节压缩机的输出功率。当压缩机处于高负荷情况下时,可以通过提高直流电,提高磁场强度,从而提高了线性压缩机的效率,达到控制线性压缩机效率的目的。本发明采用使用电磁铁作为定子来产生磁场,加入铁芯提高了磁场的稳定性,且体积小巧,方便控制,节省了成本,提高了效率。

实施方案

[0018] 以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
[0019] 如图1所示,基于电流磁效应的双线圈直线压缩机,包括压缩机组件、交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件。
[0020] 压缩机组件包括箱体1、气缸2和气缸座3。箱体1为一端封闭、一端开放的圆筒形,箱体1的内侧壁固定铺有绝缘层4。气缸座3中心开设气缸安装孔,气缸2固定设置在气缸安装孔内,气缸2的内腔通过气缸座开设的通气管5与压缩机外界相通。气缸2的内腔设置有活塞头6,活塞杆7的一端与活塞头6固定连接,另一端固定安装有交流电机组件。箱体1开放的一端与气缸座3固定相接,箱体1与气缸座3围合成工作腔8。交流电机组件、电磁铁组件、板弹簧组件设置在工作腔8内。
[0021] 交流电机组件包括支撑架9和交流线圈10。支撑架9包括固定架和与固定架连接的悬臂。固定架的中心部位与活塞杆7头部固定连接,交流线圈10固定设置在支撑架9的悬臂上。
[0022] 电磁铁组件包括磁轭11和电磁铁12。磁轭11为软磁材料制作,在磁路中起磁力线传输的作用。磁轭11整体为圆筒形,一个端面封闭,另一个端面中心开有通孔,形成圆环形端面。磁轭11内为一端封闭、一端半开放的磁力腔13。电磁铁12固定设置在磁力腔13内,电磁铁12整体位于磁轭圆环形端面的中心通孔内。交流线圈10位于磁轭圆环形端面与电磁铁12之间的间隙,交流线圈10与磁轭11的最近距离为1~2mm、与电磁铁12的最近距离为1~
2mm。交流线圈10、磁轭11、电磁铁12与活塞杆7同轴设置。
[0023] 板弹簧组件为结构相同的两个,每个板弹簧组件包括板弹簧底座14和板弹簧组。
[0024] 如图3所示,板弹簧底座14为台阶圆柱形,中心开有板弹簧安装孔14‑1。
[0025] 板弹簧组包括2~5片涡旋板弹簧15(图中给出三片涡旋板弹簧)。如图4所示,涡旋板弹簧15为圆片形,表面开有涡旋渐开线槽15‑1,中心开有穿孔15‑2,相邻的涡旋板弹簧15通过垫圈隔开。如图5所示,垫圈包括位于同一平面同心设置的内圈垫圈16和外圈垫圈17,涡旋渐开线槽13‑1位于内圈垫圈16与外圈垫圈17之间。
[0026] 板弹簧底座14中心台阶部分穿过涡旋板弹簧15的穿孔15‑2,叠放的涡旋板弹簧15与板弹簧底座14固定连接。活塞杆7穿过板弹簧安装孔14‑1,两个板弹簧组件与活塞杆7固定连接。
[0027] 本发明的工作过程如下:电磁铁通过直流电,产生恒定的磁场。交流电线圈通入交变电流后,可在恒定磁场的作用下沿轴向带动做往复运动,通过支撑架带动活塞往复运动,使气体排出或吸入气缸内。电磁铁产生的恒定磁场的磁力线从N极出发,穿过交流线圈,回到S极。电磁铁产生的磁场与交流电的磁场相互作用,在板弹簧的支撑下驱动活塞在气缸内压缩气体,从通气管排出。
[0028] 电磁铁沿其轴向的长度大于交流电线圈沿其轴向的长度,以保证交流电线圈高效地利用电磁铁产生的磁场。由于电磁铁之间产生的磁场是稳定的,避免了现有技术中外定子、内定子之间的撞击带来的消磁和电机效率下降的问题。
[0029] 电磁铁中心为纯铁铁芯,缠绕铜线圈,铜线直径可以根据所需通过最大电流进行设定。通过调整电磁铁的电流大小实时调节磁场大小,进而调节活塞往复运动行程大小和运动速度,进而调节压缩机的输出功率。当压缩机处于低负荷运转情况下时,电磁铁只需通入较小的直流电。当压缩机处于高负荷情况下时,可以提高直流电,提高磁场强度,从而提高了线性压缩机的效率,达到控制线性压缩机的效率的目的。
[0030] 使用电磁铁作为定子来产生磁场,加入铁芯提高了磁场的稳定性,且体积小巧,方便控制,节省了成本,提高了效率。
[0031] 在活塞两端分别放置板弹簧作为支撑系统,克服了由于侧向力及重力对活塞的影响,避免了引起活塞与气缸的侧向磨损,蜗旋渐开线槽增大了活塞的位移。
[0032] 至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

附图说明

[0013] 图1为本发明的结构示意图;
[0014] 图2为图1中板弹簧组件的结构示意图;
[0015] 图3为图2中板弹簧底座的结构示意图;
[0016] 图4为图2中涡旋板弹簧的结构示意图;
[0017] 图5为图2中垫圈的结构示意图。
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