專利名稱：內(nèi)置永磁直線動(dòng)力的壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓縮機(jī)，確切地說(shuō)為柱塞式壓縮機(jī)，其賦予永磁直流直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能，因而成為一種能夠自身驅(qū)動(dòng)的內(nèi)置永磁直線動(dòng)力的壓縮機(jī)。
傳統(tǒng)柱塞式壓縮機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，經(jīng)過(guò)機(jī)械變速器減速，再由曲軸聯(lián)桿機(jī)構(gòu)或渦輪螺桿機(jī)構(gòu)，把轉(zhuǎn)動(dòng)變成壓縮機(jī)活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在壓縮機(jī)活塞的一推一拉之間，完成吸氣和壓縮氣體的使命。這種柱塞式壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式，多年來(lái)一直為國(guó)內(nèi)外家用電器行業(yè)和空氣壓縮機(jī)廠家廣泛應(yīng)用，尤其用在空調(diào)機(jī)和電冰箱中。目前，壓縮機(jī)廠的生產(chǎn)規(guī)模有的已達(dá)到年產(chǎn)幾百萬(wàn)臺(tái)水平，估計(jì)世界壓縮機(jī)的年產(chǎn)量可能接近億臺(tái)之?dāng)?shù)。所以這方面的技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能挖潛工作有著重大實(shí)際意義，開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，必將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也蘊(yùn)含著極大的商機(jī)和利潤(rùn)，這也就是本行業(yè)21世紀(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。在分析現(xiàn)有的壓縮機(jī)工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化因數(shù)時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)以下事實(shí)1、現(xiàn)今大量使用的單相交流(220伏)異步電動(dòng)機(jī)(電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式)的功率因數(shù)較低，若改用永磁節(jié)能電機(jī)，將會(huì)有較大改進(jìn)。
2、各種機(jī)械變速器都存在著與電動(dòng)機(jī)匹配損耗和傳動(dòng)的能量損耗。
3、曲軸聯(lián)桿或渦輪螺桿機(jī)構(gòu)，雖然能把電動(dòng)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)變成壓縮機(jī)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，卻會(huì)引起很大功率損耗和振動(dòng)。
4、壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程中，只有一個(gè)行程壓縮氣體做功，而且壓縮行程和吸氣行程，二者的工作狀態(tài)完全不同，這既擴(kuò)大了功率和電能的消耗，也決定了壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)和噪聲，尤其是啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和噪聲是難以消除的。在這種技術(shù)條件下，奢談安靜型空調(diào)機(jī)和電冰箱，是沒(méi)有意義的。
5、處于強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下工作的壓縮機(jī)，會(huì)加劇機(jī)件的磨損和壓縮機(jī)使用壽命的縮短。
以上種種結(jié)論表明，現(xiàn)有的柱塞式壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式，存在極大節(jié)能節(jié)電和改善運(yùn)行品質(zhì)的空間。
本實(shí)用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有壓縮機(jī)的不足，提供一種內(nèi)置永磁直線動(dòng)力的壓縮機(jī)，其簡(jiǎn)化了壓縮機(jī)及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大幅度節(jié)電節(jié)省原材料的目的，為安靜型無(wú)振動(dòng)家電生產(chǎn)提供良好的基礎(chǔ)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型的內(nèi)置永磁直線動(dòng)力壓縮機(jī)，其特征是它包括一個(gè)機(jī)體，在機(jī)體內(nèi)有直線電動(dòng)機(jī)的管形初級(jí)鐵心(即定子)作為往復(fù)壓縮機(jī)的缸體，該電動(dòng)機(jī)的次級(jí)永磁鐵心(即動(dòng)子)作為壓縮機(jī)的活塞，在該活塞上有非磁性潤(rùn)滑材料制成的活塞環(huán)，該活塞環(huán)起著保持電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間電磁空隙的作用。活塞把壓縮機(jī)缸體分隔成兩個(gè)對(duì)置的氣缸，在缸體兩端側(cè)分別設(shè)有吸氣管、進(jìn)氣閥和排氣管及排氣閥，該壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)由CPU數(shù)控直流電源驅(qū)動(dòng)。
在機(jī)體與管形初級(jí)鐵心之間設(shè)有硅樹脂密封。
所述的直線電動(dòng)機(jī)為多個(gè)單極電動(dòng)機(jī)的軸向組合的多極結(jié)構(gòu)，而起壓縮機(jī)氣缸作用的鐵心則是整體尺寸的延長(zhǎng)，活塞也相應(yīng)延長(zhǎng)。
本實(shí)用新型在管形永磁直流直線電動(dòng)機(jī)的管形定子(初級(jí))鐵心的外圍，沿圓周繞制電樞。鐵心選用優(yōu)質(zhì)軟磁合金材料制造，其內(nèi)壁兼作壓縮機(jī)氣缸。該電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子(次級(jí))為永磁鐵心，被加工成圓柱形。它在管形定子氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起壓縮機(jī)活塞作用。永磁鐵心動(dòng)子(活塞)是高磁能積永磁材料稀土永磁材料(釹鐵硼、稀土鈷等)、鐵氧體永磁材料(鍶鐵氧體、鋰鐵氧體等)、鋁鎳鉻永磁材料等制作而成。永磁鐵心動(dòng)子(活塞)與直線電動(dòng)機(jī)定子(即壓縮機(jī)的氣缸)之間的電磁間隙尺寸，本發(fā)明人則采用具有自潤(rùn)滑功能的非磁性材料制成活塞環(huán)，并靠活塞環(huán)的厚度尺寸來(lái)確定的。
作為一種內(nèi)磁式直線電動(dòng)機(jī)，它的永磁動(dòng)子鐵心的直徑和行程是由壓縮機(jī)的尺寸和容積決定的。而該電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)和工作曲線，則由電動(dòng)機(jī)的電樞繞組、動(dòng)子和定子鐵心的尺寸和直流驅(qū)動(dòng)電源的工作狀態(tài)決定的。為適應(yīng)壓縮機(jī)的往復(fù)工作曲線的動(dòng)力需求，應(yīng)調(diào)整并最終確定該直線電動(dòng)機(jī)的諸項(xiàng)性能參數(shù)，包括峰值推力值、持續(xù)推力值、電動(dòng)機(jī)動(dòng)子的最大位移速度、最大行程、往復(fù)頻率和往復(fù)工作曲線。
本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)安排，是外磁式管形永磁直流直線電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)，二者在結(jié)構(gòu)和性能的結(jié)合。恰恰與前一種內(nèi)磁式管形永磁直流直線電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)的組合安排相反。在這里，作為壓縮機(jī)氣缸的是該直線電動(dòng)機(jī)的管形永磁定子(次級(jí))鐵心，而作為壓縮機(jī)活塞的卻是，由順磁鐵心與直線驅(qū)動(dòng)控制的電樞共同組成的電動(dòng)機(jī)(次級(jí))動(dòng)子。
本實(shí)用新型為全封閉壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，無(wú)需全封閉保護(hù)罩。在管形壓縮缸體的兩端的端蓋處分別安裝進(jìn)氣單向閥、進(jìn)氣管和出氣單向閥、出氣管，并由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞分成兩個(gè)氣缸。這一對(duì)氣缸在中間活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)雙氣缸的全行程雙向壓縮和吸氣做功過(guò)程。當(dāng)活塞向前完成壓縮過(guò)程之時(shí)，在活塞的后方氣缸便已完成吸氣過(guò)程。這樣就使壓縮機(jī)每個(gè)行程都包含著壓縮和吸氣兩個(gè)動(dòng)作，因而，把往復(fù)式壓縮機(jī)的工作效率整整提高了一倍。同時(shí)，也決定了該壓縮機(jī)能夠始終處于平穩(wěn)和無(wú)噪聲狀態(tài)下工作，包括啟動(dòng)過(guò)程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用之后，活塞被磨損漏氣，但所漏氣體只能進(jìn)入活塞另一側(cè)的氣缸中，成為吸氣的組份。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1、本實(shí)用新型壓縮機(jī)自帶動(dòng)力，不用另配電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2、不使用任何機(jī)械傳動(dòng)變速系統(tǒng)，也沒(méi)有曲軸聯(lián)桿或渦輪螺桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)楦静淮嬖谛D(zhuǎn)動(dòng)力，自然不用把旋轉(zhuǎn)動(dòng)力變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)動(dòng)力。
3、本實(shí)用新型采用了現(xiàn)代永磁直流直線電動(dòng)機(jī)構(gòu)，作為壓縮機(jī)的內(nèi)置動(dòng)力，提高了壓縮機(jī)整體的功率因數(shù)。
4、取消了傳統(tǒng)的鍋形保護(hù)外殼，靠壓縮機(jī)自身結(jié)構(gòu)密封和散熱，并以永磁直流直線電動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁運(yùn)動(dòng)去驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)活塞。該活塞把管形氣缸缸體分隔成兩個(gè)對(duì)置的氣缸，在活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行程都包含一個(gè)氣缸的壓縮排氣和另一氣缸的吸氣動(dòng)作。這樣就把現(xiàn)有的往復(fù)式柱塞壓縮機(jī)的單向工作，變?yōu)殡p向工作，使每個(gè)工作循環(huán)的壓縮效率，整整提高一倍。
5、實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)往復(fù)行程工作狀態(tài)的統(tǒng)一，即對(duì)置雙氣缸的雙向全行程的平衡吸氣和壓縮動(dòng)作，這就決定了本實(shí)用新型壓縮機(jī)的平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)和無(wú)噪聲的運(yùn)行和啟動(dòng)。因此，只有應(yīng)用本項(xiàng)實(shí)用新型的柱塞式壓縮機(jī)，才能生產(chǎn)出真正名符其實(shí)的“安靜型”、節(jié)能空調(diào)機(jī)和電冰箱。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理，其中

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)置永磁直線動(dòng)力壓縮機(jī)的剖面示意圖；圖2為壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路示意圖；圖3為壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的控制電路示意圖。
首先參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的內(nèi)置永磁直線動(dòng)力壓縮機(jī)包括一個(gè)機(jī)體1，在機(jī)體1內(nèi)有直線電動(dòng)機(jī)的管形初級(jí)鐵心2，它就是電動(dòng)機(jī)的定子，其內(nèi)管作為往復(fù)壓縮機(jī)的缸體3，該電動(dòng)機(jī)的次級(jí)永磁鐵心，即作為壓縮機(jī)的活塞4，實(shí)質(zhì)上它是電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子，在該活塞4上有非磁性自潤(rùn)滑材料制成的活塞環(huán)5，該活塞環(huán)5起著保持電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的電磁空隙作用，活塞4把壓縮機(jī)的缸體3分隔成兩個(gè)對(duì)置的氣缸；在缸體3的兩端分別設(shè)有吸氣管8，進(jìn)氣閥9和排氣管10及排氣閥11，該壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過(guò)電源線6由CPU數(shù)控直流電源驅(qū)動(dòng)(現(xiàn)有技術(shù))。機(jī)體1與初級(jí)鐵心2之間設(shè)有硅樹脂密7。
壓縮機(jī)內(nèi)置直流直線電動(dòng)機(jī)，其正向和反向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電源為可控硅雙向全波橋式整流電源。它把單相交流(220V)市電，經(jīng)雙向全波整流、濾波后，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。其線路示意于圖2中。
作為一種電流源，我們采用定值和幅值可調(diào)的雙脈沖單穩(wěn)態(tài)電路作觸發(fā)電路。由它產(chǎn)生交替的定時(shí)正向脈沖電壓和定時(shí)反向脈沖電壓，去觸發(fā)如圖3所示的開(kāi)關(guān)控制電路(現(xiàn)有技術(shù))。其工作原理是從驅(qū)動(dòng)電源與直線直流電動(dòng)機(jī)之間取樣，它的反饋電流經(jīng)I/V變換，濾波處理后，輸入CPU數(shù)字邏輯運(yùn)算和調(diào)制器模塊(現(xiàn)有技術(shù))。該取樣電壓經(jīng)數(shù)字邏輯電路(現(xiàn)有技術(shù))處理和放大，又與來(lái)自給定觸發(fā)器的定時(shí)正向和定時(shí)反向脈沖電壓信號(hào)一起，進(jìn)行矩形等幅脈沖寬度調(diào)制(PWM)或正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)，輸出調(diào)制載波電壓控制信號(hào)。而處于驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)雙向全波整流電路中的可控硅整流二極管的控制極，則接受該電壓控制信號(hào)，并按它規(guī)定的開(kāi)關(guān)周期、正向和反向?qū)刂破珘簣?zhí)行，完成開(kāi)關(guān)、正向和反向整流作業(yè)。因而，才使驅(qū)動(dòng)電源能夠按給定的時(shí)間周期進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，并交替給出定值正向驅(qū)動(dòng)電流和定值反向驅(qū)動(dòng)電流。這也就決定了壓縮機(jī)活塞的往復(fù)行程的周期和推力的大小。
當(dāng)生產(chǎn)廠家把開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)和應(yīng)急啟動(dòng)程序、數(shù)字化的行程和周期以及工作程序輸入中央處理器CPU(現(xiàn)有技術(shù))以后，結(jié)合源自壓縮機(jī)內(nèi)參數(shù)傳感器的實(shí)測(cè)信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后便由CPU通過(guò)實(shí)時(shí)發(fā)出操控信號(hào)指令給觸發(fā)器，對(duì)整個(gè)電源進(jìn)行全面調(diào)控，使電源的工作(輸出電流的大小和開(kāi)關(guān))能夠完全滿足壓縮機(jī)工作的需求。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)置永磁直線動(dòng)力壓縮機(jī)，其特征是它包括一個(gè)機(jī)體，在機(jī)體內(nèi)有直線電動(dòng)機(jī)的管形初級(jí)鐵心作為往復(fù)壓縮機(jī)的缸體，該電動(dòng)機(jī)的次級(jí)永磁鐵心作為壓縮機(jī)的活塞，在該活塞上有非磁性潤(rùn)滑材料制成的活塞環(huán)，該活塞環(huán)起著保持電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間電磁空隙的作用，活塞把壓縮機(jī)缸體分隔成兩個(gè)對(duì)置的氣缸，在缸體兩端側(cè)分別設(shè)有吸氣管、進(jìn)氣閥和排氣管及排氣閥，該壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)由CPU數(shù)控直流電源驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征是機(jī)體與管形初級(jí)鐵心之間設(shè)有硅樹脂密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征是所述的直線電動(dòng)機(jī)為多個(gè)單極電動(dòng)機(jī)的軸向組合的多極結(jié)構(gòu)，而起壓縮機(jī)氣缸作用的鐵心則是整體尺寸的延長(zhǎng)，活塞也相應(yīng)延長(zhǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)置永磁直線動(dòng)力的壓縮機(jī),其把柱塞式壓縮機(jī)與現(xiàn)代管形永磁直流直線電動(dòng)機(jī),在結(jié)構(gòu)和性能上合為一體,便成為內(nèi)置永磁直線動(dòng)力的壓縮機(jī)。本實(shí)用新型采用了現(xiàn)代永磁直流直線電動(dòng)機(jī)構(gòu),作為壓縮機(jī)的內(nèi)置動(dòng)力,提高了壓縮機(jī)整體的功率因數(shù)?？繅嚎s機(jī)自身結(jié)構(gòu)密封,并用永磁直流直線電動(dòng)機(jī)的電磁運(yùn)動(dòng)去驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)活塞。該活塞把管形氣缸缸體分隔成兩個(gè)對(duì)置的氣缸,在活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中,使每個(gè)行程都包含一個(gè)氣缸的壓縮排氣和另一氣缸的吸氣動(dòng)作。
文檔編號(hào)H02K33/18GK2445112SQ0024407
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月3日
發(fā)明者滕征森 申請(qǐng)人:滕征森