一种消除飞线疲劳的动圈式直线对置振荡压缩机

技术领域

本发明涉及制冷压缩机的技术领域，具体涉及一种消除飞线疲劳的动圈式直线对置振荡压缩机。

背景技术

小型低温制冷机结构紧凑，单位质量的功率密度高，低温下制冷效率高，制冷工质环保并且制冷量容易调节；当下应用在低温制冷场合的直线振荡对置式压缩机普遍采用动磁式和动圈式两种结构，动磁式压缩机的运动活塞与永磁体固定连接，永磁体在直线往复振荡过程中与内外磁极之间会产生较明显的磁偏置力，导致压缩机的机体产生随机振动和噪声；相比之下，动圈式压缩机的运动活塞与线圈固定连接，铜导线由于自身较低的相对磁导率而不会产生与磁性材料之间的磁偏置力，使得压缩机机体的振动大大降低，且动圈式直线振荡压缩机作为动力源的低温制冷机，其具有能量转化效率高，运行可靠的特点，相比于动磁式直线振荡压缩机而言，永磁体固定静止的结构形式消除了活塞往复振荡下的磁偏置力，具有运行噪声小，振动量级低以及寿命长等优点，因此在航空航天、高温超导、红外探测、生物医药等领域有着广泛的应用，但是，动圈式压缩机中运动的线圈与外部静止的接线柱之间存在相对的飞线摆动，长时间、高频率的飞线摆动会引起飞线疲劳进而带来断线风险，因此，动圈式压缩机中线圈的飞线疲劳问题不利于压缩机长期稳定、高效地工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用往复振动的板弹簧作为运动线圈和外部接线柱之间的导电介质以解决飞线疲劳这一问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种消除飞线疲劳的动圈式直线对置振荡压缩机，其特征在于，包括:

壳体；

基座,所述基座安装在所述壳体的内部,所述基座的中部设有向两侧对称伸出的一体式共用缸体，且基座上设有连通缸体内、外部的气孔，所述缸体的两端均设有与其匹配且在其内部做直线往复运动的活塞；

直线电机,所述直线电机的数量和活塞的数量相同,所述直线电机安装在所述基座上且与活塞的安装位置一一对应,所述直线电机包括驱动对应活塞做直线往复运动的动子组件和安装在基座上的定子组件，所述动子组件包括线圈支架及安装在线圈支架上的线圈，所述线圈支架的外端与对应活塞的外端同轴安装,运动的线圈支架驱动活塞做直线往复运动；

多个弹性导电体,所述弹性导电体的两端部分别绝缘安装在壳体及与对应活塞外端同轴固定的固定轴上,连接在固定轴和壳体之间的弹性导电体为对应活塞提供径向支撑和轴向往复运动的回复力,所述弹性导电体作为导电载体串联连接在外部的接线柱与内部的线圈之间电性连接的输电导线上,且每个弹性导电体分别单独作为一项电极的导电载体，所述输电导线在弹性导电体上的连接位置分别位于弹性导电体在壳体和固定轴的安装位置上，输电导线不随运动的线圈摆动,所述接线柱设置在与壳体对应端部连接的端盖上,且接线柱与外部的电源电性连接。

优选的，所述基座包括圆筒状的连接体，所述连接体的两端均同轴匹配固定有所述壳体，所述缸体为圆筒状且同轴设置在连接体的中部，且连接体与缸体径向之间固定连接有多个沿圆周方向均布的支撑体，所述气孔连通在缸体的内部和连接体的外部之间，且该气孔沿缸体的径向贯穿连接体和其中一个支撑体的内部。

优选的，所述定子组件包括均为圆筒状的内磁极、外磁极和永磁体，所述内磁极和外磁极同轴设置且在同一方向上的两端面之间径向固定连接有多个定位体，所述内磁极同轴套装在缸体的外圆周面上，所述外磁极同轴套装在对应壳体的内圆周面上，且外磁极的两个端面分别轴向定位支撑在基座的支撑体和对应壳体内圆周面上设置的定位台阶上，所述定位体匹配卡入相邻两支撑体之间的镂空空间内，所述永磁体同轴粘接在永磁体托的外圆周面上，所述永磁体托同轴粘接在内磁极的外圆周面上，所述永磁体的外圆周面与外磁极的内圆周面之间设有供所述线圈轴向往复运动的圆环形空间，所述线圈支架为圆筒状，线圈支架的内端同轴套装在永磁体的外部，所述线圈同轴粘接在线圈支架的外圆周面上且位于所述圆环形空间内，所述线圈支架的外端设有与其一体成型的连接端板，所述连接端板与缸体的外端部固定且线圈支架与缸体同轴心。

优选的，所述线圈为多匝漆包铜线缠绕而成的圆筒状结构，所述线圈支架外圆周面上设有两圈沿径向向外伸出的、圆环状的定位环，所述线圈轴向定位在两个定位环之间。

优选的，所述弹性导电体的数量为两个且分别为正极弹性导电体和负极弹性导电体，所述正极弹性导电体和负极弹性导电体均为圆盘状的板弹簧，该板弹簧的型线为多条圆渐开线型的镂空悬臂，且镂空悬臂之间彼此偏心均布。

优选的，所述正极弹性导电体和负极弹性导电体均与所述固定轴同轴设置，每个弹性导电体的边缘均夹紧在相邻的两个绝缘外压环之间，所有绝缘外压环依次轴向叠放并压紧固定在壳体内圆周面上设置的固定台上，所述正极弹性导电体和负极弹性导电体两者的中心均设有同轴套装在所述固定轴外部的通孔，每个弹性导电体的中心均夹紧在相邻的两个绝缘内压环之间，所有绝缘内压环依次同轴套装在所述固定轴上并轴向压紧。

优选的，所述输电导线包括第一正极导线、第二正极导线、第一负极导线和第二负极导线，所述外部接线柱包括正极接线柱和负极接线柱，所述正极弹性导电体靠近绝缘内压环的位置上连接有与线圈正极形成电性连接的第一正极导线，所述正极弹性导电体的边缘连接有与正极接线柱形成电性连接的第二正极导线；所述负极弹性导电体靠近绝缘内压环的位置上连接有与线圈负极形成电性连接的第一负极导线，所述负极弹性导电体的边缘连接有与外部负极接线柱形成电性连接的第二负极导线，所述正极接线柱和负极接线柱均固结在通过玻璃珠烧结而成的绝缘体上，所述绝缘体内嵌在所述端盖上，且正极接线柱的一端向端盖内伸出并与第二正极导线电性连接，正极接线柱的另一端向端盖外伸出并与电缆叉的正极电性连接，负极接线柱的一端向端盖内伸出并与第二负极导线电性连接，负极接线柱的另一端向端盖外伸出并与电缆叉的负极电性连接，在端盖外端还设有保护盖，所述电缆叉径向伸出保护盖的外部。

优选的，所述固定轴与壳体之间还连接有多个与弹性导电体结构完全相同的附加弹性支撑体，每个附加弹性支撑体均与固定轴同轴设置，每个附加弹性支撑体的边缘均夹紧在相邻的两个普通外压环之间，所有普通外压环依次轴向叠放并压紧固定在壳体内圆周面上设置的固定台上，每个附加弹性支撑体的中心均设有同轴套装在所述固定轴外部的通孔，每个附加弹性支撑体的中心均夹紧在相邻的两个普通内压环之间，所有普通内压环依次同轴套装在所述固定轴上并轴向压紧。

优选的，所述普通外压环和绝缘外压环通过轴向贯穿所有压环并拧紧在固定台上的绝缘长螺栓进行压紧固定，且弹性导电体和附加弹性支撑体的边缘均设有供绝缘长螺栓穿过的通孔，所述普通内压环和绝缘内压环通过固定轴自由端螺纹连接的压紧螺母轴向压紧在缸体的端部。

优选的，所述普通内压环的中心均同轴套装在过线套筒上，该过线套筒同轴套装在固定轴的外部且位于绝缘内压环与缸体之间，所述过线套筒与缸体之间设有同轴套装在固定轴外部的第一推力轴承，所述压紧螺母与最外端的绝缘内压环之间设有同轴套装在固定轴外部的第二推力轴承，通过压紧螺母将第二推力轴承、绝缘内压环、普通内压环、过线套筒和第一推力轴承依次轴向压紧在缸体的端部，且所述第一推力轴承、绝缘内压环、普通内压环、过线套筒和第二推力轴承均与固定轴间隙配合，所述过线套筒和多个绝缘内压环的内部轴向之间设有多条对应连通以供导线穿过的过线通道，绝缘内压环之间及绝缘内压环与过线套筒之间均插接有用于限制转动的定位管，所述第一正极导线自线圈的正极引出依次穿过定位环上的第一过线缺口、设置在连接端板外表面上的第一过线槽及其中一条过线通道，最后从对应过线通道中穿出并电性连接在正极弹性导电体的对应位置上，所述第一负极导线自线圈的负极引出依次穿过定位环上的第二过线缺口、设置在连接端板外表面上的第二过线槽及其中一条过线通道，最后从对应过线通道中穿出并电性连接在负极弹性导电体的对应位置上，且每个过线槽上均安装有用于压紧对应导线的压线块。

本发明的有益效果：

①本发明在与运动线圈固定连接的线圈支架上开设有供导线穿过的过线缺口和过线槽，将导线依次沿过线缺口、过线槽及过线套筒和绝缘内压环内设置的过线通道，并将正、负极导线端头分别与两片弹性导电体上靠近绝缘内压环的位置进行电性连接，该段导线能够随着线圈和活塞同步运动并相对静止；两片弹性导电体的固定外边缘与壳体端盖上的接线柱之间通过导线进行电性连接，该段导线静止不动，从而在线圈带动活塞进行往复运动的过程中，各导线均不会随线圈或者活塞做相对往复摆动，所以本发明将以往飞线结构的往复摆动转化成为弹性导电体的往复变形运动，从而大大降低了飞线疲劳带来的断线风险。

②本发明在活塞端部的固定轴上安装有推力轴承，且固定轴上的各部件均通过间隙配合安装在固定轴上，固定轴自由端通过螺纹连接的压紧螺母在轴向上压紧各部件时，实现各部件在活塞轴上轴向压紧的情况下允许固定轴自身转动，使得弹性导电体内轴孔处的扭矩大大降低，因此当直线电机的动子组件由于永磁体充磁不均匀性引起扭转时，弹性导电体不会随着一起发生扭转以致其型线变形甚至断裂，进而降低了因扭转变形导致弹性导电体型线断裂的风险，提高压缩机安全运行的可靠性。

③本发明将磁路的内、外磁极作为一体结构，并与中间的基座进行嵌入装配，提高了直线电机定子组件整体结构的刚度，降低了装配工艺的复杂度，便于施工和日常维护。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为图2中上半部的放大示意图；

图4为图3中B的放大示意图；

图5为图3中C的放大示意图；

图6为弹性导电体和附加弹性支撑体安装在壳体上的剖面图；

图7为内磁极和外磁极安装在基座上的俯视图；

图8为图7中D-O-D方向的剖视图；

图9为基座的立体结构示意图；

图10为内磁极和外磁极的立体结构示意图一；

图11为内磁极和外磁极的立体结构示意图二；

图12为线圈安装在线圈支架上的立体结构示意图；

图13为线圈支架的立体结构示意图；

图14为正极弹性导电体的立体结构示意图；

图15为过线套筒的主视剖面图；

图16为电缆叉通过绝缘体安装在端盖上的立体结构示意图；

图中标号说明：11、壳体；12、定位台阶；13、固定台；14、连接体；15、支撑体；16、缸体；17、气孔；18、活塞；19、固定轴；20、线圈支架；21、定位环；22、第一过线缺口；23、第二过线缺口；24、第一过线槽；25、第二过线槽；26、压线块；27、线圈；28、正极弹性导电体；281、供绝缘长螺丝穿过的通孔；282、供固定轴穿过的通孔；29、负极弹性导电体；30、第一正极导线；31、第二正极导线；32、第一负极导线；33、第二负极导线；34、端盖；35、绝缘体；36、正极接线柱；37、负极接线柱；38、电缆叉；39、保护盖；40、内磁极；41、外磁极；42、永磁体；43、定位体；44、永磁体托；45、连接端板；46、绝缘外压环；47、绝缘内压环；48、附加弹性支撑体；49、普通外压环；50、普通内压环；51、绝缘长螺栓；52、压紧螺母；53、过线套筒；54、第一推力轴承；55、第二推力轴承；56、过线通道；57、定位管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图6所示，本发明的一种消除飞线疲劳的动圈式直线对置振荡压缩机的一实施例；

一种消除飞线疲劳的动圈式直线对置振荡压缩机，包括壳体11和基座,所述基座安装在所述壳体11的内部,所述基座的中部设有向两侧对称伸出的一体式共用缸体16，且基座上设有连通缸体16内、外部的气孔17，该气孔17用于输出缸体16内的交变压力波，所述缸体16的两端均设有与其匹配且在其内部做直线往复运动的活塞18，两个活塞18在缸体16内往复运动产生周期交替的压力波；

直线电机,所述直线电机的数量和活塞18的数量相同,所述直线电机安装在所述基座上且与活塞18的安装位置一一对应,所述直线电机包括驱动对应活塞18做直线往复运动的动子组件和安装在基座上的定子组件，所述动子组件包括线圈支架20及安装在线圈支架20上的线圈27，所述线圈支架20的外端与对应活塞18的外端同轴安装,运动的线圈支架20驱动活塞18做直线往复运动；

多个弹性导电体,所述弹性导电体的两端部分别绝缘安装在壳体11及与对应活塞18外端同轴固定的固定轴19上,连接在固定轴19和壳体11之间的弹性导电体为对应活塞18提供径向支撑和轴向往复运动的回复力,所述弹性导电体作为导电载体串联连接在外部的接线柱与内部的线圈27之间电性连接的输电导线上,且每个弹性导电体分别单独作为一项电极的导电载体，所述输电导线在弹性导电体上的连接位置分别位于弹性导电体在壳体11和固定轴19的安装位置上，输电导线不随运动的线圈27摆动,在线圈27带动活塞18进行往复运动的过程中，各导线均不会随线圈27或者活塞18做相对往复摆动，将以往飞线结构的往复摆动转化成为弹性导电体的往复变形运动，从而大大降低了飞线疲劳带来的断线风险，所述接线柱设置在与壳体11对应端部连接的端盖34上,且接线柱与外部的电源电性连接，外部的电源为对应直线电机的工作供电。

参照图7-图11所示，所述基座包括圆筒状的连接体14，所述连接体14的两端均同轴匹配固定有所述壳体11，所述缸体16为圆筒状且同轴设置在连接体14的中部，且连接体14与缸体16径向之间固定连接有多个沿圆周方向均布的支撑体15，所述气孔17连通在缸体16的内部和连接体14的外部之间，且该气孔17沿缸体16的径向贯穿连接体14和其中一个支撑体15的内部。

参照图2-图3所示，所述定子组件包括均为圆筒状的内磁极40、外磁极41和永磁体42，所述内磁极40和外磁极41同轴设置且在同一方向上的两端面之间径向固定连接有多个定位体43，所述内磁极40同轴套装在缸体16的外圆周面上，所述外磁极41同轴套装在对应壳体11的内圆周面上，且外磁极41的两个端面分别轴向定位支撑在基座的支撑体15和对应壳体11内圆周面上设置的定位台阶12上，所述定位体43匹配卡入相邻两支撑体15之间的镂空空间内，进而对内、外磁极4进行定位，定位稳定且准确，本发明将磁路的内、外磁极作为一体结构，并与中间的基座进行嵌入装配，提高了直线电机定子组件整体结构的刚度，降低了装配工艺的复杂度，便于施工和日常维护，所述永磁体42同轴粘接在永磁体托44的外圆周面上，所述永磁体托44同轴粘接在内磁极40的外圆周面上，所述永磁体42的外圆周面与外磁极41的内圆周面之间设有供所述线圈27轴向往复运动的圆环形空间，所述线圈支架20为圆筒状，线圈支架20的内端同轴套装在永磁体42的外部，所述线圈27同轴粘接在线圈支架20的外圆周面上且位于所述圆环形空间内，所述线圈支架20的外端设有与其一体成型的连接端板45，所述连接端板45与缸体16的外端部固定且线圈支架20与缸体16同轴心，线圈27在磁场中受力做直线往复运动，进而通过线圈支架20带动活塞18做直线往复运动，完成交变压力波的输出。

参照图12-图13所示，所述线圈27为多匝漆包铜线缠绕而成的圆筒状结构，所述线圈支架20外圆周面上设有两圈沿径向向外伸出的、圆环状的定位环21，所述线圈27轴向定位在两个定位环21之间。

参照图14所示，所述弹性导电体的数量为两个且分别为正极弹性导电体28和负极弹性导电体29，所述正极弹性导电体28和负极弹性导电体29均为圆盘状的板弹簧，该板弹簧的型线为多条圆渐开线型的镂空悬臂，且镂空悬臂之间彼此偏心均布，板弹簧阻力小、效率高且使用寿命长。

参照图2-图6所示，所述正极弹性导电体28和负极弹性导电体29均与所述固定轴19同轴设置，每个弹性导电体的边缘均夹紧在相邻的两个绝缘外压环46之间，所有绝缘外压环46依次轴向叠放并压紧固定在壳体11内圆周面上设置的固定台13上，所述正极弹性导电体28和负极弹性导电体29两者的中心均设有同轴套装在所述固定轴19外部的通孔282，每个弹性导电体的中心均夹紧在相邻的两个绝缘内压环47之间，所有绝缘内压环47依次同轴套装在所述固定轴19上并轴向压紧。

参照图2-图6，图16所示，所述输电导线包括第一正极导线30、第二正极导线31、第一负极导线32和第二负极导线33，所述外部接线柱包括正极接线柱36和负极接线柱37，所述正极弹性导电体28靠近绝缘内压环47的位置上连接有与线圈27正极形成电性连接的第一正极导线30，所述正极弹性导电体28的边缘连接有与正极接线柱36形成电性连接的第二正极导线31；所述负极弹性导电体29靠近绝缘内压环47的位置上连接有与线圈27负极形成电性连接的第一负极导线32，所述负极弹性导电体29的边缘连接有与外部负极接线柱37形成电性连接的第二负极导线33，所述正极接线柱36和负极接线柱37均固结在通过玻璃珠烧结而成的绝缘体35上，所述绝缘体35内嵌在所述端盖34上，且正极接线柱36的一端向端盖34内伸出并与第二正极导线31电性连接，正极接线柱36的另一端向端盖34外伸出并与电缆叉38的正极电性连接，负极接线柱37的一端向端盖34内伸出并与第二负极导线33电性连接，负极接线柱37的另一端向端盖34外伸出并与电缆叉38的负极电性连接，在端盖34外端还设有保护盖39，所述电缆叉38径向伸出保护盖39的外部。

参照图2-图6所示，所述固定轴19与壳体11之间还连接有多个与弹性导电体结构完全相同的附加弹性支撑体48，通过附加弹性支撑体48弥补弹性导电体对活塞18的轴向及径向承载强度不足的情况，每个附加弹性支撑体48均与固定轴19同轴设置，每个附加弹性支撑体48的边缘均夹紧在相邻的两个普通外压环49之间，所有普通外压环49依次轴向叠放并压紧固定在壳体11内圆周面上设置的固定台13上，每个附加弹性支撑体48的中心均设有同轴套装在所述固定轴19外部的通孔，每个附加弹性支撑体48的中心均夹紧在相邻的两个普通内压环50之间，所有普通内压环50依次同轴套装在所述固定轴19上并轴向压紧。

参照图4、图6和图14所示，所述普通外压环49和绝缘外压环46通过轴向贯穿所有压环并拧紧在固定台13上的绝缘长螺栓51进行压紧固定，且弹性导电体和附加弹性支撑体48的边缘均设有供绝缘长螺栓51穿过的通孔281，所述普通内压环50和绝缘内压环47通过固定轴19自由端螺纹连接的压紧螺母52轴向压紧在缸体16的端部。

参照图2-图4及图15所示，所述普通内压环50的中心均同轴套装在过线套筒53上，该过线套筒53同轴套装在固定轴19的外部且位于绝缘内压环47与缸体16之间，所述过线套筒53与缸体16之间设有同轴套装在固定轴19外部的第一推力轴承54，所述压紧螺母52与最外端的绝缘内压环47之间设有同轴套装在固定轴19外部的第二推力轴承55，通过压紧螺母52将第二推力轴承55、绝缘内压环47、普通内压环50、过线套筒53和第一推力轴承54依次轴向压紧在缸体16的端部，且所述第一推力轴承54、绝缘内压环47、普通内压环50、过线套筒53和第二推力轴承55均与固定轴19间隙配合；

固定轴19自由端通过螺纹连接的压紧螺母52在轴向上压紧各部件时，通过推力轴承实现各部件在活塞18轴上轴向压紧的情况下允许固定轴19自身转动，使得弹性导电体内轴孔处的扭矩大大降低，因此当直线电机的动子组件由于永磁体42充磁不均匀性引起扭转时，弹性导电体不会随着一起发生扭转以致其型线变形甚至断裂，进而降低了因扭转变形导致弹性导电体型线断裂的风险，提高压缩机安全运行的可靠性。

所述过线套筒53和多个绝缘内压环47的内部轴向之间设有多条对应连通以供导线穿过的过线通道56，绝缘内压环47之间及绝缘内压环47与过线套筒53之间均插接有用于限制转动的定位管57，所述第一正极导线30自线圈27的正极引出依次穿过定位环21上的第一过线缺口22、设置在连接端板45外表面上的第一过线槽24及其中一条过线通道56，最后从对应过线通道56中穿出并电性连接在正极弹性导电体28的对应位置上，所述第一负极导线32自线圈27的负极引出依次穿过定位环21上的第二过线缺口23、设置在连接端板45外表面上的第二过线槽25及其中一条过线通道56，最后从对应过线通道56中穿出并电性连接在负极弹性导电体29的对应位置上，因为第一正极导线30和第一负极导线32均能够随着线圈27、线圈支架20以及活塞18同步运动，所以第一正极导线30和第一负极导线32相对运动的线圈27是静止的，因此将以往飞线结构的往复摆动转化成为弹性导电体的往复变形运动，从而大大降低了飞线疲劳带来的断线风险，且每个过线槽上均安装有用于压紧对应导线的压线块26；通过压线块26使得导线在外力作用下减少不必要的摆动，提高整体结构的稳定性和紧凑性，降低发生故障的概率。

总之，本发明在与运动线圈27固定连接的线圈支架20上开设有供导线穿过的过线缺口和过线槽，将导线依次沿过线缺口、过线槽及过线套筒53和绝缘内压环47内设置的过线通道56，并将正、负极导线端头分别与两片弹性导电体上靠近绝缘内压环47的位置进行电性连接，该段导线能够随着线圈27和活塞18同步运动并相对静止；两片弹性导电体的固定外边缘与端盖34上的接线柱之间通过导线进行电性连接，该段导线静止不动，从而在线圈27带动活塞18进行往复运动的过程中，各导线均不会随线圈27或者活塞18做相对往复摆动，所以本发明将以往飞线结构的往复摆动转化成为弹性导电体的往复变形运动，从而大大降低了飞线疲劳带来的断线风险。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。