一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，包括直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，直線壓縮機(jī)呈凹狀，膨脹機(jī)嵌入安裝于直線壓縮機(jī)內(nèi)。直線壓縮機(jī)包括動(dòng)氣缸、靜活塞和直線電機(jī)，動(dòng)氣缸在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，靜活塞保持靜止。膨脹機(jī)包括冷指、回?zé)崞骱陀糜谡{(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相結(jié)構(gòu)。直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間設(shè)有氣體通道，氣體通道設(shè)在靜活塞上。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小質(zhì)量輕，適用于對(duì)斯特林制冷機(jī)體積、質(zhì)量要求較為嚴(yán)格的環(huán)境。本發(fā)明具有組成部件少、便于安裝、固化工藝和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化等特點(diǎn)。
【專利說明】一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及斯特林制冷機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]目前，斯特林制冷機(jī)主要有旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)、線性分置式斯特林制冷機(jī)和線性整體式斯特林制冷機(jī)三種類型。旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外形呈“L”形，在旋轉(zhuǎn)工況下，不僅需要增加配重，旋轉(zhuǎn)電機(jī)還會(huì)給冷頭處帶來較大的徑向振動(dòng)。線性分置式斯特林制冷機(jī)由對(duì)置式線性壓縮機(jī)和膨脹機(jī)組成，中間由分支管連接，外形呈“ M ”形。線性分置式斯特林制冷機(jī)在旋轉(zhuǎn)工況下需分開放置壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，這將占用較大空間，且壓縮機(jī)與膨脹機(jī)之間分置管的柔性是影響旋轉(zhuǎn)的重要因素。線性整體式斯特林制冷機(jī)由單個(gè)線性壓縮機(jī)和膨脹機(jī)組成，兩者沿軸向依次排列，長度較長，限制了可旋轉(zhuǎn)角度。另外，此種類型制冷機(jī)由單個(gè)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，冷頭振動(dòng)較大。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)、線性分置式斯特林制冷機(jī)及線性整體式斯特林制冷機(jī)在對(duì)體積、質(zhì)量要求較嚴(yán)格的環(huán)境中的應(yīng)用弊端，提供一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，該斯特林制冷機(jī)具有體積小質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、組成部件少、便于安裝等特點(diǎn)，適用于對(duì)斯特林制冷機(jī)體積、質(zhì)量要求較為嚴(yán)格的環(huán)境。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，包括直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，所述的直線壓縮機(jī)呈凹狀，所述的膨脹機(jī)嵌入安裝于直線壓縮機(jī)內(nèi)。所述的直線壓縮機(jī)包括動(dòng)氣缸、靜活塞和直線電機(jī)，所述的動(dòng)氣缸在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述的靜活塞保持靜止。所述的膨脹機(jī)包括冷指、回?zé)崞骱陀糜谡{(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相結(jié)構(gòu)。所述的直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間設(shè)有氣體通道，所述的氣體通道設(shè)在靜活塞上。通過將膨脹機(jī)內(nèi)嵌于壓縮機(jī)的內(nèi)部，能夠縮短整個(gè)斯特林制冷機(jī)的長度，減小斯特林制冷機(jī)的質(zhì)量和體積。
[0007]進(jìn)一步的，所述的靜活塞套接在動(dòng)氣缸內(nèi)，且靜活塞與動(dòng)氣缸之間為間隙配合。所述的靜活塞與動(dòng)氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。所述的靜活塞中間設(shè)有氣體通道。所述的直線電機(jī)為圓環(huán)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述的直線電機(jī)包括動(dòng)子組件、定子組件、外磁軛和內(nèi)磁軛；所述的動(dòng)子組件和動(dòng)氣缸固定相連。在直線電機(jī)動(dòng)子組件的帶動(dòng)下，動(dòng)氣缸沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)靜活塞保持靜止。進(jìn)而在動(dòng)氣缸與靜活塞之間形成的密閉腔體一壓縮腔內(nèi)形成高壓氣體，壓縮腔內(nèi)的氣體通過氣體通道向上傳輸進(jìn)入膨脹機(jī)。
[0008]進(jìn)一步的，所述的動(dòng)氣缸外側(cè)固設(shè)有支撐簧。所述的支撐簧包括第一膜片彈簧和第二膜片彈簧，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧依次固設(shè)在動(dòng)氣缸的外側(cè)。在直線壓縮機(jī)的外側(cè)設(shè)有外殼，所述的靜活塞、直線電機(jī)分別固定安裝在外殼上。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓直徑、內(nèi)圓直徑均相同，且同心固設(shè)在動(dòng)氣缸與外殼之間；所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的內(nèi)圓分別與動(dòng)氣缸的外側(cè)固定相連，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓分別與外殼的內(nèi)側(cè)固定相連。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧在動(dòng)氣缸的軸向方向上具有一定的高度差。當(dāng)動(dòng)氣缸在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一膜片彈簧和第二膜片彈簧能夠在動(dòng)氣缸徑向上對(duì)動(dòng)氣缸有良好的支撐作用。
[0009]進(jìn)一步的，所述的回?zé)崞骱陀糜谡{(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)位于冷指內(nèi)。所述的冷指嵌入定活塞的一端為熱端，另一端為冷端；所述熱端的內(nèi)腔為熱腔，所述冷端的內(nèi)腔為膨脹腔。冷指的熱端與定活塞固定相連，壓縮腔內(nèi)的氣體由定活塞氣體通道進(jìn)入冷指熱端的熱腔內(nèi)。進(jìn)而驅(qū)動(dòng)回?zé)崞餮仄漭S向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使冷指冷端的膨脹腔內(nèi)產(chǎn)生低溫環(huán)境。
[0010]更進(jìn)一步的，所述的用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)為圓柱彈簧。所述的圓柱彈簧一端與回?zé)崞饕欢斯潭ㄏ噙B，另一端與冷指熱腔的內(nèi)側(cè)壁固定相連。
[0011]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明不僅縮短了線性整體式斯特林制冷機(jī)的整機(jī)長度，還具有結(jié)構(gòu)簡單、組成部件少、裝配簡單、固化工藝、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化等特點(diǎn)，滿足斯特林制冷機(jī)短小輕便的要求。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小重量輕，適用于對(duì)于斯特林制冷機(jī)體積、質(zhì)量要求較為嚴(yán)格的環(huán)境。
[0012]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是實(shí)施例1中直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是實(shí)施例2中直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中:
1、支撐簧，2、外殼,3、壓縮腔,4、氣體通道,5、動(dòng)氣缸,6、靜活塞,7、定子組件,8、夕卜磁軛，9、動(dòng)子組件，10、內(nèi)磁軛，11、冷指，12、膨脹腔，13、回?zé)崞鳎?4、熱腔，15、圓柱彈簧，16、直線電機(jī)，17、定子線圈，18、動(dòng)子永磁體,19、定子永磁體,20、動(dòng)子線圈。
[0015]

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
如圖1所示的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，包括直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)。所述的直線壓縮機(jī)呈凹狀，所述的膨脹機(jī)嵌入安裝于直線壓縮機(jī)內(nèi)。所述的直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間設(shè)有氣體通道4。通過將膨脹機(jī)嵌入安裝在壓縮機(jī)的內(nèi)部，能夠縮短整個(gè)斯特林制冷機(jī)的長度，減小斯特林制冷機(jī)的質(zhì)量和體積。
[0017]如圖2所示,所述的直線壓縮機(jī)包括動(dòng)氣缸5、靜活塞6和直線電機(jī)16,所述的動(dòng)氣缸5在直線電機(jī)16驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述的靜活塞6保持靜止。具體地說，所述的靜活塞6套接在動(dòng)氣缸5內(nèi)，且靜活塞6與動(dòng)氣缸5之間為間隙配合。所述的靜活塞6與動(dòng)氣缸5組成的密封腔體為壓縮腔3。所述的氣體通道4開設(shè)在靜活塞6的中間。所述的直線電機(jī)16為圓環(huán)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述的直線電機(jī)16包括動(dòng)子組件9、定子組件7、外磁軛8和內(nèi)磁軛10。優(yōu)選的，如圖4所示，所述的直線電機(jī)16為動(dòng)磁式直線電機(jī)；其中，所述的動(dòng)子組件9包括動(dòng)子骨架和動(dòng)子永磁體18。所述的定子組件7包括定子骨架和定子線圈17。所述的動(dòng)子組件9和動(dòng)氣缸5固定相連。在直線電機(jī)16的動(dòng)子組件9的帶動(dòng)下，動(dòng)氣缸5沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)靜活塞6保持靜止。進(jìn)而在動(dòng)氣缸5與靜活塞6之間形成的密閉腔體一壓縮腔3內(nèi)形成高壓氣體，壓縮腔3內(nèi)的氣體通過氣體通道4向上傳輸進(jìn)入膨脹機(jī)。
[0018]進(jìn)一步的，所述的動(dòng)氣缸5外側(cè)固設(shè)有支撐簧I。所述的支撐簧I包括第一膜片彈簧和第二膜片彈簧，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧依次固設(shè)在動(dòng)氣缸5的外側(cè)。在直線壓縮機(jī)的外側(cè)設(shè)有外殼2，所述的靜活塞6、直線電機(jī)16分別固定安裝在外殼2上。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓直徑、內(nèi)圓直徑均相同，且同心固設(shè)在動(dòng)氣缸5與外殼2之間。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的內(nèi)圓分別與動(dòng)氣缸5的外側(cè)固定相連，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓分別與外殼2的內(nèi)側(cè)固定相連。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧在動(dòng)氣缸5的位置,沿動(dòng)氣缸5的軸向方向上具有一定的高度差。通過在動(dòng)氣缸5外側(cè)設(shè)置支撐簧及將第一膜片彈簧和第二膜片彈簧相隔一定距離；這樣當(dāng)動(dòng)氣缸5在直線電機(jī)16驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一膜片彈簧和第二膜片彈簧能夠在動(dòng)氣缸5徑向上對(duì)動(dòng)氣缸5有良好的支撐作用。
[0019]進(jìn)一步的，如圖1和圖3所示，所述的膨脹機(jī)包括冷指11、回?zé)崞?3和用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相結(jié)構(gòu)。所述的回?zé)崞?3和用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)位于冷指11內(nèi)。所述的冷指11嵌入定活塞6的一端為熱端，另一端為冷端；所述熱端的內(nèi)腔為熱腔14，所述冷端的內(nèi)腔為膨脹腔12。具體地說，冷指11的熱端與定活塞6固定相連。所述的回?zé)崞?3、定活塞6和冷指11的熱端端部形成的腔體為熱腔
14。所述的回?zé)崞?3與冷指11的冷端端部之間形成的腔體為膨脹腔12。壓縮腔3內(nèi)的氣體由定活塞6的氣體通道4進(jìn)入冷指11熱端的熱腔14內(nèi)。進(jìn)而驅(qū)動(dòng)回?zé)崞?3沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使冷指11冷端的膨脹腔的體積隨之發(fā)生變化，從而產(chǎn)生低溫環(huán)境。
[0020]更進(jìn)一步的，所述的用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)為圓柱彈簧
15。所述的圓柱彈簧15—端與回?zé)崞?3 —端固定相連，另一端與冷指11熱腔的內(nèi)側(cè)壁固定相連。
[0021]實(shí)施例2
如圖5所示的,所述的直線電機(jī)16為動(dòng)圈式直線電機(jī),其中，所述的動(dòng)子組件9包括動(dòng)子骨架和動(dòng)子線圈20 ;所述的定子組件包括定子骨架和定子永磁體19。
[0022]其它同實(shí)施例1。
[0023]本發(fā)明的具體工作過程為:
首先，在直線電機(jī)16的動(dòng)子組件9的驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)氣缸5沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，靜活塞6保持靜止，從而使動(dòng)氣缸5與靜活塞6之間的壓縮腔3的體積大小發(fā)生變化。其次，因?yàn)閴嚎s腔3與靜活塞6上的氣體通道4是相通的，所以壓縮腔3內(nèi)的氣體在動(dòng)氣缸5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用下進(jìn)入到氣體通道4中。再次，因?yàn)殪o活塞6的氣體通道和冷頭11熱端的熱腔14是相通的，所以進(jìn)入到氣體通道4中的氣體會(huì)接著進(jìn)入到熱腔14中。進(jìn)入到熱腔14的高壓氣體驅(qū)動(dòng)回?zé)崞?3沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。最后，當(dāng)回?zé)崞?3沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，冷指11冷端的膨脹腔12的體積大小會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生低溫環(huán)境。
[0024]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:包括直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，所述的直線壓縮機(jī)呈凹狀，所述的膨脹機(jī)嵌入安裝于直線壓縮機(jī)內(nèi)；所述的直線壓縮機(jī)包括動(dòng)氣缸(5 )、靜活塞(6 )和直線電機(jī)(16 )，所述的動(dòng)氣缸(5 )在直線電機(jī)(16 )驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述的靜活塞(6)保持靜止；所述的膨脹機(jī)包括冷指(11)、回?zé)崞?13)和用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相結(jié)構(gòu)；所述的直線壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間設(shè)有氣體通道(4)，所述的氣體通道(4)設(shè)在靜活塞(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的靜活塞(6)套接在動(dòng)氣缸(5)內(nèi)，且靜活塞(6)與動(dòng)氣缸(5)之間為間隙配合；所述的靜活塞(6)與動(dòng)氣缸(5 )組成的密封腔體為壓縮腔(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的直線電機(jī)(16)為圓環(huán)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述的直線電機(jī)(16)包括動(dòng)子組件(9)、定子組件(7)、外磁軛(8)和內(nèi)磁軛(10);所述的動(dòng)子組件(9)和動(dòng)氣缸(5)固定相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的動(dòng)氣缸(5)外側(cè)固設(shè)有支撐簧(I);所述的支撐簧(I)包括第一膜片彈簧和第二膜片彈簧，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧依次固設(shè)在動(dòng)氣缸(5)的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的回?zé)崞?13)和用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)位于冷指(11)內(nèi)；所述的冷指(11)嵌入定活塞(6)的一端為熱端，另一端為冷端；所述熱端的內(nèi)腔為熱腔(14)，所述冷端的內(nèi)腔為膨脹腔(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌型整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的用于調(diào)整回?zé)崞髋c動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)為圓柱彈簧(15);所述的圓柱彈簧(15) —端與回?zé)崞?13) —端固定相連,另一端與冷指(11)熱腔的內(nèi)側(cè)壁固定相連。
【文檔編號(hào)】F25B9/14GK104048437SQ201410262672
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】楊坤, 朱魁章 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所