專利名稱：線性壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性壓縮機，尤其涉及但不僅僅是用于冰箱的壓縮機。
背景技術(shù)：
壓縮機，尤其是冰箱壓縮機通常是由旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動。但是，即使以它們最有效的形式，也存在著與將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成線性往復(fù)運動的曲柄系統(tǒng)相關(guān)的巨大損失。替代地可以使用不需要曲柄的旋轉(zhuǎn)壓縮機，但具有高的向心載荷，導(dǎo)致巨大摩擦損失。由線性電動機驅(qū)動的線性壓縮機不具有這些損失，并且能夠設(shè)計成使軸承載荷足夠低以便可以使用如美國專利US5,525,845所公開的空氣靜力學氣體軸承，其中，一個側(cè)向順從連桿使得具有低軸承載荷。
空氣靜力學氣體軸承的討論包括在1970年由倫敦機械出版有限公司出版的作者為J.W.Powell的“空氣靜力學軸承設(shè)計”。利用正常的制造公差和設(shè)備生產(chǎn)有效的氣體軸承是困難的。
現(xiàn)有壓縮機安裝在密封殼體中，密封殼體在使用中用作致冷劑氣體的儲存器。致冷劑氣體從該儲存器被給入到壓縮機中并通過排出管經(jīng)過殼體從壓縮機中排出。
壓縮機的運行涉及移動部件的往復(fù)運動，導(dǎo)致壓縮機單元沿著所有三個軸線方向振動。為了減小振動的外部噪音影響，壓縮機安裝在密封殼體內(nèi)的隔離彈簧上。
對于線性壓縮機，活塞僅僅沿著一個軸線方向相對于缸體振動，結(jié)果導(dǎo)致在任何被固定的部件上的反作用力。對這個問題提出的一個解決方案是同步運行以平衡和相對方式配置的一對壓縮機。但是，這種配置對于諸如家用冰箱的商品而言太復(fù)雜而且成本較高。提出的另一方案是增加一個共振配重以減小振動。但是，這種方法限定了壓縮機的運行，因為配重是一個負反饋裝置并且被限制于基本的不平衡力。在1990年于馬薩諸塞州普利茅斯舉行的第6屆國際低溫冷卻機會議的會議論文集中由Gully和Hanes撰寫的“用于IR系統(tǒng)的小型旋轉(zhuǎn)和線性低溫生成冷卻機”中提出了另一方案。該方案涉及將壓縮機的活塞部分和缸體部分獨立地支撐在殼體中，使得定子起一個配重的作用。但是，當活塞質(zhì)量較低時，在家用冰箱中實施這種設(shè)計存在問題。在這種壓縮機中，當排出壓力增加時，壓縮氣體的力起一個彈簧的作用(氣體彈簧)，彈簧在排出壓力增加時增大運行速度。這也存在問題，因為“第三”振動模式(其中，活塞和缸體相互同步但與壓縮機外殼不同步地振動)僅僅稍稍位于理想的“第二”振動模式(其中，外殼不振動，并且活塞和缸體不同步)之上。因此，當“氣體彈簧”開始運行并且有效地將“第二”模式頻率升高到并且最終位于“第三”模式之上時外殼開始過度地振動。
對許多應(yīng)用場合來說，理想的是壓縮機的尺寸應(yīng)當較小。這減小了包括彈簧和共振系統(tǒng)的所有部件的尺寸。減小壓縮機的尺寸要求壓縮機以更高的頻率運行。以更高頻率的減小尺寸結(jié)合起來將增大彈簧元件中的應(yīng)力。在一些線性壓縮機中，主彈簧是由壓制彈簧鋼板制成的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在壓制操作中切割的邊緣需要仔細的拋光以重新獲得彈簧鋼板最初強度，并且由于意外的應(yīng)力集中而頻繁地出現(xiàn)故障。
壓縮機的另一問題是一般具有熱量積聚，尤其是在壓縮機缸體和氣缸蓋附近。熱量積聚是由移動元件之間的摩擦和從壓縮的致冷劑傳遞的熱量而導(dǎo)致的。熱量積聚產(chǎn)生增加磨損、運行條件、以及隨壓縮機已經(jīng)運行的時間周期變化的部件之間的公差方面的主要問題。這些影響對于可能運行較長時間周期并且狹窄間隙對其十分重要的線性壓縮機尤其顯著，尤其在使用空氣靜力學氣體軸承系統(tǒng)時。
另一加熱影響是來自于在壓縮之后從保留在壓縮空間中的致冷劑重新膨脹之前不可逆的熱量損失。在線性壓縮機中，大約15％的壓縮致冷劑可能沒有排出，與此相比較的是，在曲柄驅(qū)動壓縮機中大約為5％。在現(xiàn)有壓縮機中可以忽略的這些熱源在線性壓縮機中是重要的熱源。
冷卻壓縮機的缸體和氣缸蓋的一個方法涉及使用從后續(xù)致冷系統(tǒng)中的冷凝器供給的液體致冷劑。例如在美國專利US2510887中，來自冷凝器的液體致冷劑被供給到環(huán)繞缸體的第一冷卻套，因而供給到環(huán)繞壓縮機頭部的第二冷卻套，并且隨后從文丘里管裝置射入連接在氣缸蓋和冷凝器之間的排出管線中。這是在標準曲柄驅(qū)動壓縮機的范圍內(nèi)。也是在標準曲柄驅(qū)動壓縮機的范圍內(nèi)，US5694780顯示了來自冷凝器的液體致冷劑通過一個泵被升高到更高壓力的管路。液體致冷劑被泵入環(huán)繞壓縮機缸體的冷卻套中。液體致冷劑從冷卻套強制進入在壓縮機氣缸蓋中的排出總管，在這里當壓縮致冷劑排出壓縮機時它與壓縮致冷劑混合。這種配置的缺點是需要另外的泵用于使液體致冷劑通過環(huán)繞缸體的冷卻套并隨后克服壓縮氣體的壓力進入排出總管。
已經(jīng)開發(fā)了許多線性壓縮機用于替代已經(jīng)是商品的現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)往復(fù)運動壓縮機。為了具有緊湊尺寸，已經(jīng)制造出其中的定子、電樞轉(zhuǎn)子、缸體和活塞全部集中地設(shè)置的壓縮機。但是，現(xiàn)有壓縮機的尺寸限制了冰箱的機器室的尺寸，并導(dǎo)致在機器室中壓縮機周圍空間的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種緊湊的線性壓縮機，該線性壓縮機能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。
在第一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括包括缸體孔和具有氣隙的定子的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞上的主彈簧；在所述主彈簧和所述活塞之間、并通過所述定子的所述氣隙且將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿；以及被支撐在所述連桿上的由永磁材料制成的一個或多個大體上扁平的塊，使所述塊的大的面朝向定子，所述永磁材料被磁化以限定至少一個電樞轉(zhuǎn)子極(armature pole)。
另一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括包括缸體孔和具有氣隙的定子的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞上的主彈簧；在所述主彈簧和所述活塞之間、并通過所述定子的所述氣隙且將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿；以及沿著所述連桿設(shè)置的至少一個電樞轉(zhuǎn)子極；其中，所述連桿在一端由所述活塞支撐并且遠離所述一端由所述主彈簧支撐。
另一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括包括缸體孔的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞上的主彈簧；以及在所述主彈簧和所述活塞之間并將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿，并以下面至少一個連接作為順從連接(compliant connection)(a)所述活塞和活塞桿之間的連接；以及(b)所述活塞桿和所述主彈簧之間的連接；順從連接傳遞側(cè)向和軸向載荷，但允許在所述缸體孔中繞著橫過所述活塞的往復(fù)運動軸線的軸線旋轉(zhuǎn)。
在又一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括相互配合的活塞和缸體、以及電磁線性電動機，所述活塞和缸體的相對運動由彈簧系統(tǒng)控制，所述電磁線性電動機制作成以所述彈簧系統(tǒng)的共振頻率驅(qū)動所述活塞和缸體的相對運動；位于所述活塞之上的壓縮空間；環(huán)繞所述缸體的室；通入所述室的冷卻高壓致冷劑入口，使得來自致冷回路的冷凝器之后的致冷劑進入所述室；從所述壓縮空間的壓縮致冷劑出口；以及從所述壓縮空間通向所述室的壓縮致冷劑排出路徑。
在又一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括缸體部分，缸體部分包括缸體殼體、位于所述缸體殼體中的缸體孔、位于所述缸體殼體一端的氣缸蓋、以及具有一對帶有繞組的定子部分的定子，每個定子部分在與所述氣缸蓋相對的端部連接到所述缸體殼體，使氣隙位于所述定子部分之間；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞；位于所述定子遠離所述氣缸蓋的一端、直接或者間接地連接在所述活塞和所述缸體部分之間的主彈簧；在所述主彈簧和所述活塞之間通過所述定子氣隙并將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿；以及沿著工作在所述定子的所述氣隙中的所述連桿設(shè)置、并且與所述連桿連接的電樞轉(zhuǎn)子。
在又一方面，本發(fā)明提供一種在線性壓縮機中用于連接在線性壓縮機的缸體和活塞部分之間的彈簧，彈簧包括由高疲勞強度金屬鋼絲制成的閉合環(huán)，它具有在第一平面上的第一直的部分和在與第一平面平行的第二平面上的第二直的部分、以及大體上恒定曲率的第一和第二螺旋部分，每個螺旋部分連接在所述第一直的部分的一端與所述第二直的部分的一端之間，所述螺旋部分具有從所述第一部分移動到所述第二部分的相同彎曲方向。
在又一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括缸體部分；活塞部分；連接在所述缸體部分和所述活塞部分之間、并且沿著所述活塞部分相對于所述缸體部分往復(fù)運動的方向運行的主彈簧；密封殼體；布置成在所述缸體部分與所述活塞部分之間運行的線性電動機；連接在所述缸體部分和所述殼體部分之間并且沿著所述往復(fù)運動的方向運行的缸體部分彈簧裝置；其特征在于(a)所述缸體部分彈簧裝置由位于缸體部分和密封殼體之間的必要連接的綜合效果構(gòu)成，包括從所述缸體部分延伸至少到所述殼體的排出管；和(b)所述缸體部分彈簧裝置具有低剛度，所述活塞部分具有小于所述缸體部分的質(zhì)量的1/5的質(zhì)量，并且沒有直接連接在所述活塞部分與所述殼體之間的活塞部分彈簧裝置。
在又一方面，本發(fā)明提供一種線性壓縮機，包括包括缸體孔的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞；將所述缸體部分連接到所述活塞的主彈簧，所述主彈簧與所述缸體部分的連接包括位于所述主彈簧上的至少一對安裝突出部；相對于所述主彈簧的每個所述突出部位于所述缸體部分上的抵靠表面，所述主彈簧的每個所述突出部抵靠相應(yīng)的所述抵靠表面，所述抵靠表面形狀形成為阻止相應(yīng)的所述突出部沿著一個方向相互移離；以及從所述一個方向緊靠所述突出部的彈簧阻擋裝置，所述彈簧阻擋裝置具有緊靠所述突出部至少超過沿著所述一個方向施加在所述主彈簧上的預(yù)期動力的總預(yù)加壓力。
在又一方面，本發(fā)明提供一種制造線性壓縮機的方法，以便將線性壓縮機的活塞連接到線性壓縮機的彈簧上，所述方法包括可以任一順序?qū)嵤┑娜缦虏襟E(a)將活塞設(shè)置在壓縮機缸體孔中的預(yù)定軸向位置上；(b)將已經(jīng)與缸體部分連接的彈簧的活塞連接位置設(shè)定在基于彈簧預(yù)定位移量的位置或者彈簧施加預(yù)定反作用力的位置；以及
(c)在根據(jù)步驟(a)和(b)所獲得的間隔確定的嚴格的軸向間隔處將所述活塞與所述彈簧的所述活塞連接位置結(jié)合起來。
對于本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求范圍的情況下，可以對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)提出許多改變以及多個不同的實施例與應(yīng)用。這里所公開的內(nèi)容和描述僅僅是出于說明的目的而不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的線性壓縮機從上方看的局部分解圖；圖2是從另一方向看的電動機和壓縮機組件的分解圖；圖3是從一個方向看的壓縮機組件頭端的分解圖；以及圖4是從另一個方向看的壓縮機組件頭端的分解圖。
具體實施例方式
總體結(jié)構(gòu)示于圖中的本發(fā)明的實施例涉及驅(qū)動共振往復(fù)運動壓縮機的永磁線性電動機，它們在密封殼體中一起運行。壓縮機包括在缸體孔71中往復(fù)運動并且在工作流體上運行的活塞3，4，工作流體被交替地吸入位于缸體頭端的壓縮空間和從其排出。連接到缸體的氣缸蓋27封閉缸體孔71的開口端以形成壓縮空間，并且包括入口和出口閥118，119以及相關(guān)的總管。壓縮的工作氣體通過出口閥119從壓縮空間排出進入排出總管。排出總管將壓縮工作流體導(dǎo)入環(huán)繞缸體71的冷卻套29中。排出管18從冷卻套29經(jīng)過并通向密封殼體外部。
缸體71和冷卻套29整體地形成為單體33(例如一個鑄件)。冷卻套29包括一個或者多個開口端室32，開口端室大體上相對缸體71的往復(fù)運動軸線定位并環(huán)繞缸體71。開口端室32大體上被(氣缸蓋組件27)封閉以形成冷卻套空間。
線性電動機包括一對相對的定子部分5，6，它們剛性地連接到缸體鑄件33上。
在缸體71中往復(fù)運動的活塞3，4通過彈簧系統(tǒng)連接到缸體組件27上。它以或接近于自然共振頻率運行。彈簧系統(tǒng)的主彈簧元件是主彈簧15?；钊?，4通過活塞桿47連接到主彈簧15上。主彈簧15連接到從缸體鑄件33延伸的一對支架41上。該對支架41、定子部分5，6、缸體鑄件33和氣缸蓋組件27一起構(gòu)成在討論彈簧系統(tǒng)中所提到的缸體部分1。
活塞桿47將活塞3，4連接到主彈簧15上?；钊麠U47優(yōu)選地是剛性活塞桿?；钊麠U具有多個沿著其間隔的永磁體2并構(gòu)成線性電動機的電樞轉(zhuǎn)子。
為了使活塞3，4和缸體71之間的摩擦載荷較低，并且尤其是減小任何側(cè)向載荷，活塞桿47是彈性并且柔韌地與主彈簧15以及活塞3，4連接。尤其是以在主彈簧15上的模制鈕49和活塞桿47之間的熔融塑性連接的形式在活塞桿47的主彈簧端部48和主彈簧之間形成彈性連接。在其另一端，活塞桿47包括一對間隔開的環(huán)形凸緣3，36，它們裝配在活塞套4中以形成活塞。凸緣3，36與活塞桿47的一對鉸接區(qū)域35，37間隔串聯(lián)。該對鉸接區(qū)域35，37形成具有相互成直角彎曲的主軸。
在主彈簧端部48，活塞桿47被其與主彈簧15的連接有效徑向地支撐。主彈簧15制作成它可以進行往復(fù)運動但基本上阻止缸體中的任何側(cè)向運動或者與活塞往復(fù)方向垂直的運動。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，側(cè)向剛度是軸向剛度的近似三倍。
包括缸體部分的組件不是剛性地安裝在密封殼體中。除了與殼體的支撐連接排出管18、液體致冷劑注入管線34和后支撐彈簧39之外，它可以沿著活塞往復(fù)方向自由移動。排出管18、液體致冷劑注入管線34和后支撐彈簧39分別形成為在缸體中沿著活塞往復(fù)方向已知特性的彈簧。例如，排出管18和液體致冷劑注入管線34可以緊鄰它們端部形成為螺旋彈簧，它們穿過密封殼體30。
總的往復(fù)運動是活塞3，4與缸體部分的運動總和。
氣體軸承活塞3，4通過空氣靜力學氣體軸承徑向支撐在缸體中。壓縮機的缸體部分包括具有從其貫穿的孔71的缸體鑄件33和位于孔71中的缸體襯筒10。缸體襯筒10可由適合減少活塞磨損的任何材料制成。例如，它可以由諸如具有15％PTFE的碳纖維加強尼龍的纖維加強塑性組分(也優(yōu)選地用于活塞桿和活塞套)制成，或者可以由具有自潤滑效果的石墨片鑄鐵制成。缸體襯筒10具有貫穿的開口31，從其外側(cè)圓柱面70延伸到其內(nèi)孔71。活塞3，4在內(nèi)孔71中行進，并且這些開口31形成氣體軸承。壓縮氣體源通過一系列氣體軸承通道供給到開口31。氣體軸承通道在一端通向氣體軸承供應(yīng)總管，氣體軸承供應(yīng)總管形成為在缸體襯筒10與缸體孔71之間繞著缸體襯筒10位于其頭部的環(huán)形室。氣體軸承供應(yīng)總管又通過小供應(yīng)管道73由壓縮機的壓縮氣體總管供給。小尺寸的供應(yīng)管道73控制氣體軸承供應(yīng)管道中的壓力，從而限制氣體軸承的氣體消耗。
氣體軸承通道形成為位于缸體襯筒10外壁70上的凹槽80。凹槽80與其它缸體孔71的壁結(jié)合以形成通向開口31的密封通道。應(yīng)理解的是，盡管凹槽可以替代地形成在缸體孔71的內(nèi)壁上，但它們形成在缸體襯筒10上比形成在缸體鑄件33上更容易，作為一個外表面而不是一個內(nèi)表面。能夠在一個或者其它部件的表面上機加工凹槽而不是必須鉆出通道是一個巨大的制造改進。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，氣體軸承通道中的壓降必須與活塞3，4和缸體襯筒10的孔71之間的排出氣流中的壓降類似。由于(對于有效的緊湊壓縮機)活塞3，4與缸體襯筒孔71之間的間隙僅僅為10到15微米，通道的截面尺寸也必須非常小(約40微米深×150微米寬)。這些小尺寸使得制造困難。
但是，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過增加通道長度使得截面面積也能夠增加到例如70微米×200微米可以使配合容易。這利用了能夠在缸體襯筒10的表面形成任何合適形狀的凹槽80的能力。凹槽80可以形成具有具有任何的路徑，并且如果選擇曲折路徑，凹槽80的長度可以顯著地大于從氣體軸承供應(yīng)總管到相應(yīng)的形成氣體軸承的開口31的直路徑。優(yōu)選實施例具有沿著螺旋路徑的氣體軸承凹槽80。相應(yīng)路徑的長度按照通道的優(yōu)選截面面積來選擇，它能夠選擇成易于制造(例如機加工或者可以通過諸如精密模制的一些其它形式)。
缸體部分定子的每個部分5，6帶有繞組。定子的每個部分5，6形成有“E”形疊片組，使得繞組圍繞中心桿纏繞。繞組通過塑料線軸與疊片組絕緣。每個定子部分的特定形式并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并且有許多種可能的結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
正如已經(jīng)提到的缸體部分1包括帶有相關(guān)冷卻套29的缸體71、氣缸蓋27和線性電動機定子部分5，6，它們?nèi)肯嗷傂赃B接。而且，缸體部分1包括主彈簧15、排出管18和液體致冷劑注入管34的安裝位置。它也帶有將缸體部分連接到主彈簧15的安裝裝置。
缸體和套鑄件33具有從其端部遠離氣缸蓋延伸的上下安裝支架41。以下將描述其優(yōu)選形式的彈簧15包括位于其一端用于與缸體鑄件33連接的剛性安裝板43。一對側(cè)向延伸的突出部42從安裝板43伸出并且沿朝向缸體鑄件33的方向與安裝板43間隔開。突出部43設(shè)置成與緊鄰彈簧端部進入安裝板43的彈簧部分67，68軸向一致。缸體鑄件33的上下安裝支架41分別包括用于一個突出部42的安裝狹槽。安裝狹槽采取位于安裝支架41的內(nèi)面76上從支架41的自由端向著缸體套29延伸的榫接75的形式。至少一個錐形突起78形成在每個榫接75的朝內(nèi)的面82上。每個這種突起78具有朝向缸體鑄件33的垂直面79，使得突起78形成在組裝過程中用于搭扣配合連接的倒鉤部。尤其是，與榫接的相對面82之間的間隔大體上匹配的突出部42的側(cè)向間隔使得突出部42僅僅依靠突出部42、安裝支架41或者兩者的變形來通過倒鉤部78。一旦通過突起或者倒鉤部78，突出部42被限制在倒鉤部78的垂直面79與形成榫接75的端面的垂直面83之間。一個輔助的榫接或者凹部84形成在每個安裝支架41的外面85上。該榫接84沿著外面軸向延伸并且與相應(yīng)安裝支架41的自由端77間隔一定距離，使得每個輔助榫接84至少與安裝支架41內(nèi)面上的相應(yīng)榫接75交會。榫接75和84是足夠深，使得它們交會或者交迭時，至少一個軸向開口86形成在它們之間。
優(yōu)選地由沖壓并且折疊的非磁性金屬片形成的夾緊彈簧87具有從其穿過的中心開口88，使得它可以裝配在所述一對安裝支架41上。夾緊彈簧87具有與每個安裝支架41相關(guān)的向后延伸支架89。這些支架89的自由端90在安裝支架41的外面榫接84中滑動，并且是足夠的小以通過在外內(nèi)榫接84和75之間的軸向開口86。由于主彈簧安裝板43的突出部42在安裝支架41的內(nèi)榫接75中保持在位，自由端90壓靠突出部42并使它們保持緊靠相應(yīng)倒鉤部78的垂直面79。保持夾緊彈簧87處于負載狀態(tài)下提供了緊靠突出部42的預(yù)定的預(yù)加載荷。
優(yōu)選地，夾緊彈簧執(zhí)行安裝定子部分5，6的并行任務(wù)。穿過夾緊彈簧87的中心孔88相對于安裝支架41，至少沿著相對于安裝支架41的側(cè)向方向精密地選擇尺寸。夾緊彈簧87包括在其每個側(cè)部區(qū)域92的定子部分夾緊表面91，側(cè)部區(qū)域橫跨在缸體鑄件33的安裝支架41之間。
缸體鑄件33包括一對突出的定子支撐塊55，定子支撐塊在安裝支架41的位置之間的位置從冷卻套29朝向彈簧的面58伸出。
定子部分5，6的每個“E”形疊片組具有在其外面56上的垂直定向臺階69。在每種情況下，這是一個沿著遠離電動機氣隙方向的向外臺階。每個外面56更靠近氣隙的部分可以合適地靠在缸體鑄件33的支撐塊55或者夾緊彈簧87的定子配合表面91上。當保持在位時，電動機部件之間的自然吸引將使定子部分5，6相互吸引。通過將垂直臺階57分別緊靠安裝塊55以及夾緊彈簧87的外邊緣40，72來維持氣隙的寬度。為了使定子部分5，6沿著垂直方向輔助地定向，每個安裝塊55(定子配合表面)包括在其外邊緣的凹口57，它沿著垂直方向與“E”形疊片組的尺寸匹配。
電動機的該部分在一系列操作中被組裝?；钊M件被引入到缸體鑄件33。首先，包括帶有成一體的凸緣3，36的活塞桿47、活塞套4和電樞轉(zhuǎn)子磁體2的活塞組件被組裝。由活塞套4和形成活塞面的前凸緣3構(gòu)成的活塞被推入缸體的孔71中，同時被引導(dǎo)通過缸體鑄件33之間的缸體開口7?；钊B桿47因此位于支架41之間。支架41朝內(nèi)的面76包括沿著中心線從榫接75延伸的軸向狹槽28。在活塞連桿47上的向外延伸突出部130在運行時在這些狹槽28中往復(fù)運動。組件的精確度使得通常(在沒有碰撞或者外部運動的情況下)突出部130不接觸狹槽表面。但是，在它們最接近缸體鑄件33的端部，狹槽28包括窄且淺的部分131，該部分提供與連桿47的突出部130的緊配合?；钊M件被推入缸體孔71中直到突出部130嚙合在這些窄的部分131中并且直到活塞面處于相對于缸體鑄件33的機加工氣缸蓋接收面133的預(yù)定位置。
夾緊彈簧87安裝在安裝支架41上，并且主彈簧15通過使突出部42嚙合在朝內(nèi)的榫接75中并通過倒鉤部或突起78而裝配到支架41上。夾緊彈簧87被沿著遠離缸體鑄件33的方向推動并且壓靠安裝突出部42，直到獲得足夠空間以便在夾緊彈簧87的定子部分配合表面91與缸體鑄件33的安裝塊55之間插入定子部分5，6。定子部分5，6因而被插入在它們的位置并且釋放夾緊彈簧87。定子部分5，6的寬度在夾緊彈簧87上維持預(yù)定壓縮。
隨后在主彈簧15與活塞桿47之間形成連接。應(yīng)注意的是，活塞保持在比壓縮機運行過程中更向著氣缸蓋的預(yù)定位置。通過熔融主彈簧15上的模制鈕25的塑料以及活塞連桿47的后端部48的塑料來形成連接。通過熱板焊接來進行熔接。在熱板焊接時，主彈簧15優(yōu)選地延伸到預(yù)定位置或者直到主彈簧15施加預(yù)定力。在兩個塑性元件之間的熱板焊接和熔接使得活塞面處于預(yù)定位置而主彈簧15處于其預(yù)定位移，一旦彈簧15被釋放到其中性位置，這將使活塞相對于缸體鑄件33精確地定位。無論由于組裝鏈中的元件的公差導(dǎo)致的以彈簧15為形式的任何偏心或者累積不精確性如何，情況都是這樣。
氣缸蓋缸體鑄件33的開口端被壓縮機頭部27所封閉。壓縮機頭部因此封閉缸體71的開口端以及環(huán)繞缸體71的冷卻套室32的開口端。整體地，氣缸蓋27包括疊置在一起的四個板100到103，并帶有進氣消聲器/吸入總管104。
缸體鑄件33的開口端包括頭部固定凸緣135。頭部固定凸緣135具有繞著其周邊間隔開的多個螺孔136，固定螺栓擰入其中以便將疊置板100到103拉緊在一起并固定到缸體鑄件33的面上。
環(huán)形榫接133設(shè)置在凸緣135的面上。在凸緣135的相對側(cè)，榫接133包括向外延伸的凸部137，138，分別用作排出管18和回流管34的孔口。
在缸體鑄件33的三個室之間設(shè)置有開口。
第一頭部板100在環(huán)形榫接133中安裝在缸體鑄件33上。它是相對較柔韌并起著墊圈的作用。它封閉缸體套開口，但具有主中心開口因而不覆蓋缸體71的開口端。壓縮氣體回流口110鄰近與液體致冷劑回流管34相關(guān)的凸部138穿過板100。開口110最接近冷卻套29的外壁的邊緣至少在凸部138附近與該壁稍微間隔開。其效果是，當氣體移動通過開口110進入冷卻套室時，緊靠板100后面并且在榫接135的凸部138附近形成壓力減小的小區(qū)域。
另一開口115在更靠近排出管18的位置穿過板100而形成。
第二頭部板101裝配在第一板100上。第二板101比板100的直徑大并且是剛性的。它可以由鋼、鑄鐵、或燒結(jié)鋼制成。板101比板100位于其中的榫接寬闊。板101緊靠凸緣面并將第一板100壓在榫接上。板101具有繞著其周邊間隔開的開口139，其尺寸選擇成使得螺栓的螺紋部分可自由地穿過。
第二頭部板101包括與開口110對齊的壓縮氣體排出開口111。它也包括與第一板100上的開口115對齊的另外開口117。
板101的一部分封閉板100的缸體開口116。吸入口113和排出口114穿過板101的該部分。彈簧鋼入口閥118固定到板101朝向缸體的面上，使得其一個頭部覆蓋吸入口113。入口閥118的基部被夾緊在板100和板101之間，其位置是通過銷釘140固定。彈簧鋼排出閥119安裝到板101遠離缸體的面。其一個頭部覆蓋排出口114。閥119的基部被夾緊在第二板101和第三板102之間并且通過銷釘141定位。排出閥119裝配并運行在第三板102的排出總管開口112以及形成在第四板103上的排出總管142中。入口閥118(除其基部之外)位于缸體壓縮空間中并在其中運行。
彈簧鋼入口和排出閥118，119在占優(yōu)勢的壓力作用下整體地運行。在活塞退回在缸體71中時，在入口閥118的缸體側(cè)的壓力比入口閥的入口總管側(cè)的壓力低。因此，入口閥118打開以使致冷劑進入壓縮室。當活塞在缸體71中前行時，在壓縮空間中的壓力比在入口總管中的壓力高，入口閥118通過該壓差保持在關(guān)閉位置。入口閥118通過其自身彈性被朝向該關(guān)閉位置偏壓。
類似地，排出閥通常被偏壓在關(guān)閉位置，它通過活塞在缸體71中的退回過程中占優(yōu)勢的壓力保持在該位置。在活塞在缸體71中前行過程中，它通過在壓縮空間中比在排出總管中更高的壓力推入打開位置。
第三板102安裝在第四板103朝向缸體的面144上的圓形榫接143中。板102是相對柔韌的并起墊圈的作用，它被壓在第四板103和第二板101之間。第三板102包括與第四板103的面144上的寬闊榫接142對齊的大開口112。開口112與榫接142一起形成排出總管，壓縮致冷劑從排出口114流入該排出總管。
穿過第三板102的另一開口121與第四板103的面144上的榫接145對齊。開口121也與第二板101和第一板100的開口117和115對齊。氣體過濾器120接收來自榫接145的壓縮致冷劑、并經(jīng)過第一和第二板上的孔146，147送到氣體軸承供應(yīng)通道73。
穿過第三板102的吸入開口95與第二板101上的吸入口113對齊。開口95也與穿過第四板103的吸入口96對齊。在第四板103的面98上的錐形或者平截錐形吸入口97通向吸入口96。吸入口96被進氣消聲器104封閉。進氣消聲器104包括例如單體模制件，在其朝向缸體鑄件一側(cè)具有大體上敞開的空間。當它與第四板連接時，該空間被第四板103所封閉。進氣消聲器104可以通過任何可能的方式連接到疊置板100到103上，例如通過將進氣消聲器的周圍唇緣裝配在第四板104的面上的通道中，或者通過穿過音器上的凸緣的螺栓將這些頭部板連接到缸體鑄件上，從而作為疊置的一部分將進氣消聲器固定到第四板上。進氣消聲器104包括沿著遠離缸體鑄件33的方向從封閉的吸入總管空間延伸到敞開端的通道93。該通道是致冷劑吸入通道。在壓縮機處于其密封殼體中時，延伸穿過密封殼體的吸入管12的內(nèi)突部109以較大間隙伸入吸入通道93。
冷卻套如上所述，相互連接的冷卻套室32繞著壓縮缸體71設(shè)置。在壓縮致冷劑氣體時，氣體達到比它們進入壓縮空間時的溫度高許多的溫度的狀態(tài)。這加熱了氣缸蓋27和缸體襯筒10。
在本發(fā)明中，供應(yīng)液體致冷劑用于冷卻缸體壁/襯筒、氣缸蓋和壓縮的致冷劑。
液體致冷劑從致冷系統(tǒng)的冷凝器出口供應(yīng)。它被直接供應(yīng)到環(huán)繞缸體的冷卻套室32中。新排出的壓縮致冷劑在經(jīng)排出管18離開壓縮機之前流入冷卻套室。在冷卻套室32中，液體致冷劑蒸發(fā)，從壓縮氣體、缸體鑄件33的環(huán)繞壁以及氣缸蓋27吸收大量熱量。
排出冷凝器的液體致冷劑比緊接壓縮之后的致冷劑的壓力稍低，它是液體流向泵的排出側(cè)的障礙。但是，優(yōu)選地是，被動結(jié)構(gòu)被用于使液體致冷劑流入冷卻套。在本發(fā)明中，這是通過壓縮機的結(jié)構(gòu)的幾個方面來實現(xiàn)的。首先，在緊鄰從液體回流管34進入冷卻套空間的出口處形成降低壓力的小區(qū)域。上面已經(jīng)討論了較低壓力區(qū)域的起源。它是通過壓縮氣體經(jīng)頭部板100上的壓縮氣體開口110流入冷卻套而產(chǎn)生的。第二方面是由液體致冷劑回流管34沿著其長度方向往復(fù)運動產(chǎn)生的略微慣性泵動效應(yīng)。往復(fù)運動是壓縮機運行以及整個缸體部分相關(guān)往復(fù)運動的結(jié)果。缸體的振動使回流管34的軸向?qū)R部分148產(chǎn)生變加速度，當它與入口33交迭時在液體回流管34的端部產(chǎn)生波動壓力。由于在高壓波動過程中液體進入冷卻套時立即蒸發(fā)，在低壓波動過程中的任何反向流是氣流。由于氣體與液體相比具有非常低的密度，非常少的質(zhì)量流通過連接液體回流管34和冷卻套的小凹口回流。結(jié)果，致冷劑凈流入冷卻套。
第三方面是，在用于家用冰箱和冷凍機的目的時，壓縮機可以位于冷凝器之下。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果來自冷凝器的液體致冷劑沒有以足夠速率進入冷卻套，液體致冷劑落差形成在延伸到壓縮機的管線中，這容易導(dǎo)致液體致冷劑的壓力更接近于壓縮致冷劑的壓力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)中的相對壓力指示克服進入冷卻套空間中的液體致冷劑時，該效果提供了自補償措施。
致冷劑用于減少由壓縮機積聚的熱量的另一方式涉及致冷劑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在線性壓縮機中使用異丁烷(R600a)作為致冷劑相對于使用其它致冷劑會產(chǎn)生協(xié)同優(yōu)點。
在線性壓縮機和現(xiàn)有壓縮機之間的一個根本差別是位于“上死點”的活塞之上的容積量。在現(xiàn)有壓縮機中，該容積通過壓縮機幾何形狀固定在排量較小部分處。在自由活塞線性壓縮機中，“死”容積隨著功率輸入和排出壓力而變化。在中等功率時，死容積可以是運行排量的較大部分，甚至高達25％。
死容積起著氣體彈簧的作用，在壓縮和重新膨脹過程中吸收和釋放能量。但是，由于與缸體壁的不可逆熱交換，它是一個不完美的彈簧。熱交換與壓縮過程中致冷劑的溫度升高(或膨脹過程中的溫度降低)成比例。溫度升高取決于氣體比熱率。對于常用的致冷劑R134a，該比熱率為1.127。對于其它常用致冷劑例如CFC12來說是類似的。但是，對于異丁烷(R600a)，比熱率是1.108。下表給出了氣體被壓縮到與冰箱(OC蒸發(fā)器溫度)和冷凍機(-18C蒸發(fā)器溫度)的冷凝溫度相匹配的飽和壓力的絕熱溫度。二者都具有進入壓縮機的32C過熱氣體和42C的冷凝器溫度(這些是典型值)。

因此，異丁烷和具有低比熱率的其它致冷劑的特性被發(fā)現(xiàn)尤其與線性壓縮機的物理特性相匹配。這種改進已經(jīng)通過試驗進行了驗證。
在450升的冰箱上進行了一系列測試。它具有位于壓縮機之前的吸入管線上的質(zhì)量流量計。冰箱在一個環(huán)境室中根據(jù)AS/NZS 4474.1-1997標準進行測試。首先進行的測試使用致冷劑R134a。隨后使用致冷劑R600a(異丁烷)進行兩次測試。測試結(jié)果如下

測試結(jié)果顯示在異丁烷上運行的線性壓縮機的性能系數(shù)與在R134a上運行相比得以顯著提高。
彈簧系統(tǒng)缸體9被排出管18和液體致冷劑注入管34支撐，它們具有沿著軸向方向的組合剛度K缸體。支撐彈簧39沿著軸向方向具有非常低的剛度并且具有可忽略的影響?；钊?由缸體孔和缸體襯筒10的邊界中的腔和通道形成的氣體軸承徑向地支撐。為了使活塞和缸體共振，主彈簧具有的剛度K主使得共振頻率fn可以從以下關(guān)系式得出 其中m活塞，m缸體是在活塞和缸體彈簧上的緩沖質(zhì)量，由于壓縮氣體產(chǎn)生的剛度增大，自然頻率fn常常是10到20Hz，它小于使頻率增大的理想運行頻率。
如上所述，壓縮機電動機包括兩個部分，定子5，6和位于電樞轉(zhuǎn)子22上的磁體。定子5，6以及電樞轉(zhuǎn)子22的磁性相互作用在活塞上產(chǎn)生往復(fù)運動力。
定子線圈中的交流電不必是正弦的，只要交變頻率接近于機械系統(tǒng)的自然共振頻率，交流電將導(dǎo)致活塞相對于缸體鑄件33實質(zhì)地移動。共振力在定子部分上產(chǎn)生反作用力。定子部分5，6通過夾緊彈簧87剛性地安裝到缸體組件上。
在本發(fā)明中提出主彈簧15具有比起作用的缸體彈簧的剛度大得多的剛度。主彈簧升高到“第三”模式頻率之上的“第二”模式頻率，使得“氣體彈簧”隨后僅進一步分開眾數(shù)頻率。
實際運行頻率(“第二”模式頻率)是由活塞和缸體的質(zhì)量的復(fù)雜關(guān)系以及由缸體彈簧和主彈簧15的剛度決定的。當排出壓力較高時，壓縮氣體的剛度必須被增加到主彈簧的剛度。但是，由于缸體彈簧是十分軟(例如具有主彈簧1/10的剛度)，運行頻率可由下式合理精確地得出 通過減小振動質(zhì)量并確保缸體彈簧相對較軟，幾乎可以消除由于除活塞/缸體移動導(dǎo)致的基本振動之外的源導(dǎo)致的外部振動。通過根本不具有特定缸體彈簧，并且利用排出管18的(通常是1000N/m)內(nèi)在剛度(或者在使用冷卻管的情況下，排出管和冷卻管的剛度的結(jié)合，即，2000N/m)，缸體彈簧的剛度可以減小到最小。
對于在大約75Hz共振的壓縮機、活塞質(zhì)量在大約100g、并且缸體與活塞質(zhì)量比為十比一，主彈簧(K主)必須是40000N/m。通常氣體彈簧的該值低于主彈簧的這個值，但不是低很多。在上述情況下，如果氣體彈簧(K氣體)設(shè)計為大約15000N/m，運行頻率可能預(yù)期為99Hz。
主彈簧更高的運行頻率減小了電動機尺寸但需要更大的彈簧剛度，并因而在彈簧中產(chǎn)生更高的應(yīng)力。對于壓縮機的使用壽命而言重要的是使用最高質(zhì)量的彈簧材料。在過去，常常使用由壓制彈簧鋼板制成的主彈簧。但是，在壓制操作中切割的邊緣需要仔細的拋光以重新獲得彈簧鋼板最初的疲勞強度。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，主彈簧是由圓形截面的琴用鋼絲制成的，它具有非常高的疲勞強度，而不需要隨后的拋光。
主彈簧的優(yōu)選實施例顯示在圖1和2中。彈簧采取擰成雙螺旋的連續(xù)環(huán)形式。形成彈簧15的鋼絲段的自由端固定在安裝板43中，安裝板具有用于安裝到一個壓縮機部件上的突出部42。如圖3所示和如上所述，這些突出部42安裝到缸體部分1上，尤其是安裝在支架41的狹槽中。彈簧15具有另外的安裝位置62，用于安裝到另一壓縮機部件上，如圖3所示和如上所述。在優(yōu)選形式中，它是通過模制塑料按鈕連接到活塞桿47上。彈簧15包括一對彎曲部分63，64，它們分別以恒定彎曲半徑繞著缸體安裝板。每個彎曲部分在大約360°范圍內(nèi)延伸。每個部分在其兩個端部平滑地彎曲。在安裝板過渡部分65，66，它們彎曲成使得它們在缸體安裝板處的部分67，68徑向地對齊。尖銳彎曲部分65，66選擇成沿著過渡部分保持大體上均勻的應(yīng)力。缸體安裝端部67，68的對齊隨后與缸體安裝板對齊。彈簧15的恒定彎曲部分63，64可以為任意范圍。在所示實施例中，它們分別為大約360°的范圍。
如圖1和2所示，彈簧15的安裝板43位于其另一側(cè)。中心安裝位置62位于其更靠近一側(cè)。恒定彎曲部分63，64分別在其下端光滑彎曲以便在橫跨安裝位置62處的彈簧常規(guī)圓的直徑上相互對齊并且連續(xù)。直徑的定位基本上與缸體部分安裝板43的對齊端部67，68垂直。
恒定半徑彎曲部分63，64通過活塞安裝位置62相對于安裝板43的位移而撓曲。由于半徑恒定，沿著每個部分63，64的撓曲應(yīng)力也基本上是恒定的。如果彈簧端部安裝在安裝板43中并且位于活塞安裝位置62，在缸體安裝部分67，68和活塞安裝位置62處的徑向或大體上徑向方向減小了任何撓曲應(yīng)力，從而改進了彈簧15與缸體部分和活塞部分的安裝。
線性壓縮機的應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的線性壓縮機主要用于家用致冷系統(tǒng)，例如冷凍機、冰箱或冰箱/冷凍機組合。該壓縮機可以直接替代其它類型的壓縮機，諸如轉(zhuǎn)動曲柄壓縮機。線性壓縮機通過吸入管12接收低壓蒸發(fā)致冷劑并通過排出管13排出高壓壓縮致冷劑。在致冷系統(tǒng)中，排出管13通常連接到冷凝器。吸入管12連接用于從一個或多個蒸發(fā)器接收蒸發(fā)致冷劑。液體致冷劑輸送管14從冷凝器(或從冷凝器后面的累積器或者致冷劑管線)接收冷凝的致冷劑，如上所述地用于冷卻壓縮機。也包括穿過密封殼體的處理管16，用于排空致冷系統(tǒng)并且填充所選擇的致冷劑。
包括本發(fā)明壓縮機的致冷系統(tǒng)的組成并不構(gòu)成本發(fā)明一部分。許多有用的致冷系統(tǒng)構(gòu)造是公知的并且更多也是可能的。本發(fā)明的壓縮機可以用于任何這種系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓縮機的用途不局限于家用冰箱和冷凍機的致冷系統(tǒng)，并且也可用于空調(diào)器的致冷系統(tǒng)。它也可用于非致冷劑用途的氣體壓縮機，在這種情況下用于冷卻的液體致冷劑輸送可以取消。
線性壓縮機的運行和控制可以通過給定子部分5，6合適通電來進行。穿過密封殼體30設(shè)置有電源連接器17，它安裝到開口19上。用于繞組供電的合適控制系統(tǒng)并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，用于無刷DC電動機的許多替代驅(qū)動系統(tǒng)也是公知的并且是適用的。一個合適的驅(qū)動系統(tǒng)進一步描述在國際專利申請PCT/NZ00/00105。
優(yōu)點在上述詳細描述中描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的線性壓縮機的許多優(yōu)點。沒有提到的其它一些優(yōu)點包括(a)活塞連桿與活塞、和主彈簧到缸體鑄件33的安裝支架41的彈性柔韌連接，以及活塞的輕重量和用于活塞套與缸體襯筒的材料的合適選擇一起可以消除對壓縮機中添加潤滑劑的需要。因此，可以消除油潤滑劑在整個致冷系統(tǒng)的致冷劑中的不利存在、或者對于油潤滑劑的累積器或分離器的需要。
(b)輕重量的活塞和連桿組件減小了兩個主壓縮機結(jié)構(gòu)的振動動量大小，從而使傳遞到密封殼體的振動減小。
(c)主彈簧是由具有高疲勞壽命的材料制成的，該材料在形成主彈簧之后不需要另外的拋光操作，而且主彈簧的形狀和結(jié)構(gòu)使得對于所需彈簧強度而言的材料用量、彈簧重量和彈簧尺寸最小化。
(d)將電樞轉(zhuǎn)子磁體設(shè)置在活塞連桿上使得活塞連桿直接在定子氣隙中運行提供了側(cè)向緊湊的線性電動機，使得在定子的兩個部分之間的電樞轉(zhuǎn)子的運行能精確有效地調(diào)整。
(e)在活塞和活塞連桿之間以及從連桿到缸體部分的順從連接確保了活塞套不會由于不正確的非軸向定位導(dǎo)致在缸體孔中施加局部應(yīng)力。
(f)在線性壓縮機中使用異丁烷致冷劑與使用具有更高比熱率的其它致冷劑相比可以提供協(xié)同優(yōu)點。
(g)將液體輸送到環(huán)繞缸體的冷卻套可以給缸體和缸體頭部組件、以及離開壓縮機的組合壓縮氣流提供蒸發(fā)冷卻。在不需要主動泵送裝置的情況下可以實現(xiàn)排出冷卻套中的高壓氣體。
(h)總體壓縮機結(jié)構(gòu)非常適合用于家用電器中。由于密封殼體低的總高度，電冰箱或致冷劑的機器空間的尺寸可以減小。出于內(nèi)部空間的考慮，機器室通常在電器的整個寬度上延伸，無論其所需容納的元件如何。但是，其高度和深度通常是由裝配壓縮機的最大高度和深度要求所決定的。根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機的低型面高度歸功于壓縮機元件是首尾相連地而不是同心地布置。
(i)壓縮機的主彈簧和電動機部件受到由部件幾何形狀、尺寸和形狀決定的一定程度的彈性預(yù)加載荷的作用。由于不完美的組裝、由于正常的制造公差、或由于電動機運行的效果，在壓縮機運行過程中部件變松并隨之碰撞、發(fā)出咔噠聲或出現(xiàn)故障的可能性減小或者消除。
(j)在熱板焊接工藝中活塞桿以所述方式熔接到主彈簧上使得活塞面相對于主彈簧的中性位置精確地定位。因此，壓縮機可以運行而具有較低氣缸蓋間隙，確?；钊谄湫羞M的前端不撞擊氣缸蓋。
權(quán)利要求
1.一種線性壓縮機，包括包括缸體孔和具有氣隙的定子的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞(3，4)；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞上的主彈簧(15)；在所述主彈簧(15)和所述活塞(3，4)之間、并通過所述定子的所述氣隙且將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿(47)；以及被支撐在所述連桿(47)上的由永磁材料制成的一個或多個大體上扁平的塊(2)，使所述塊的大的面朝向定子，所述永磁材料被磁化以限定至少一個電樞轉(zhuǎn)子極。
2.如權(quán)利要求1所述的線性壓縮機，其特征在于，所述缸體部分包括環(huán)繞所述缸體孔的殼體(33)，所述定子具有位于所述氣隙相對側(cè)的兩個帶有繞組的定子部分(5，6)，所述定子部分(5，6)分別靠著所述缸體殼體設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，所述主彈簧與所述連接橋(91)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，并且一對固定部件(41)從所述缸體部分延伸以連接在所述連接橋和位于所述氣隙之上以及之下的所述缸體殼體(33)之間，所述連接橋(91)將所述定子部分(5，6)壓靠在所述缸體殼體(33)上。
5.如權(quán)利要求4所述的線性壓縮機，其特征在于，每個所述定子部分(5，6)靠在每個所述固定部件的一側(cè)，使得在所述氣隙之上以及之下的所述定子部分(5，6)的間隔是通過所述固定部件(41)的寬度來維持。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的線性壓縮機，其特征在于，被懸掛在密封殼體(30)中，具有從由所述缸體孔和所述活塞(3，4)限定的壓縮空間到穿過所述密封殼體(30)的出口的封閉排氣通道。
7.如權(quán)利要求6所述的線性壓縮機，其特征在于，所述排氣通道包括在所述缸體部分與所述密封殼體(30)之間延伸的排出管(18)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的線性壓縮機，其特征在于，吸氣從吸入管(12)進入所述密封殼體(30)，并且吸氣從位于所述密封殼體(30)中的氣體被吸入到所述線性壓縮機壓縮空間。
9.一種線性壓縮機，包括包括缸體孔和具有氣隙的定子的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞(3，4)；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞上的主彈簧(15)；在所述主彈簧(15)和所述活塞(3，4)之間、并通過所述定子的所述氣隙且將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿(47)；以及沿著所述連桿(47)設(shè)置的至少一個電樞轉(zhuǎn)子極(2)；其中，所述連桿在一端由所述活塞(3，4)支撐并且遠離所述一端由所述主彈簧(15)支撐。
10.如權(quán)利要求9所述的線性壓縮機，其特征在于，所述缸體部分包括環(huán)繞所述缸體孔的殼體(33)，所述定子具有位于所述氣隙相對側(cè)的兩個帶有繞組的定子部分(5，6)，所述定子部分(5，6)分別靠著所述缸體殼體設(shè)置。
11.如權(quán)利要求10所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，所述主彈簧與所述連接橋(91)連接。
12.如權(quán)利要求10所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，并且一對固定部件(41)從所述缸體殼體(33)延伸以連接在所述連接橋(91)和位于所述氣隙之上以及之下的所述缸體殼體(33)之間，所述連接橋(91)將所述定子部分(5，6)壓靠在所述缸體殼體(33)上。
13.如權(quán)利要求12所述的線性壓縮機，其特征在于，每個所述定子部分(5，6)靠在每個所述固定部件的一側(cè)，使得在所述氣隙之上以及之下的所述定子部分(5，6)的間隔是通過所述固定部件(41)的寬度來維持。
14.如權(quán)利要求9至13任一所述的線性壓縮機，其特征在于，被懸掛在密封殼體(30)中，具有從由所述缸體孔和所述活塞(3，4)限定的壓縮空間到穿過所述密封殼體(30)的出口的封閉排氣通道。
15.如權(quán)利要求14所述的線性壓縮機，其特征在于，所述排氣通道包括在所述缸體部分與所述密封殼體(30)之間延伸的排出管(18)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的線性壓縮機，其特征在于，吸氣從吸入管(12)進入所述密封殼體(30)，并且吸氣從位于所述密封殼體(30)中的氣體被吸入到所述線性壓縮機壓縮空間。
17.一種線性壓縮機，包括包括缸體孔的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞(3，4)；將所述缸體部分直接或者間接地連接到所述活塞(3，4)上的主彈簧(15)；以及在所述主彈簧(15)和所述活塞(3，4)之間并將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿(47)，并以下面至少一個連接作為順從連接(a)所述活塞(3，4)和活塞桿(47)之間的連接；以及(b)所述活塞桿(47)和所述主彈簧(15)之間的連接；順從連接傳遞側(cè)向和軸向載荷，但允許在所述缸體孔中繞著橫過所述活塞(3，4)的往復(fù)運動軸線的軸線旋轉(zhuǎn)。
18.如權(quán)利要求17所述的線性壓縮機，其特征在于，兩個所述連接都是順從連接。
19.如權(quán)利要求17所述的線性壓縮機，其特征在于，包括所述活塞和所述活塞桿之間的順從連接，所述順從連接包括所述活塞桿(47)位于其鄰近所述活塞的端部的柔性和彈性部分(35，37)，所述柔性和彈性部分(35，37)大體上不及位于所述柔性和彈性部分(35，37)與所述主彈簧(15)之間的主要部分剛硬。
20.如權(quán)利要求19所述的線性壓縮機，其特征在于，所述活塞(4)是中空的，所述活塞桿(47)的所述柔性和彈性部分(35，37)包括橫截面大體上減小的至少一個部分(35)，所述至少一個部分位于所述活塞的中空部分內(nèi)。
21.如權(quán)利要求17至20任一所述的線性壓縮機，其特征在于，所述缸體部分包括具有氣隙的定子，所述連桿(47)通過所述氣隙；以及沿著所述連桿(47)設(shè)置的電樞轉(zhuǎn)子極(2)。
22.如權(quán)利要求21所述的線性壓縮機，其特征在于，所述缸體部分包括環(huán)繞所述缸體孔的殼體(33)，所述定子具有位于所述氣隙相對側(cè)的兩個帶有繞組的定子部分(5，6)，所述定子部分(5，6)分別靠著所述缸體殼體(33)設(shè)置。
23.如權(quán)利要求22所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，所述主彈簧(15)與所述連接橋(91)連接。
24.如權(quán)利要求17至23任一所述的線性壓縮機，其特征在于，被懸掛在密封殼體(30)中，具有從由所述缸體孔和所述活塞(3，4)限定的壓縮空間到穿過所述密封殼體(30)的出口的封閉排氣通道。
25.如權(quán)利要求24所述的線性壓縮機，其特征在于，所述排氣通道包括在所述缸體部分與所述密封殼體(30)之間延伸的排出管(18)。
26.如權(quán)利要求24或25所述的線性壓縮機，其特征在于，吸氣從吸入管(12)進入所述密封殼體(30)，并且吸氣從位于所述密封殼體(30)中的氣體被吸入到所述線性壓縮機壓縮空間。
27.一種線性壓縮機，包括相互配合的活塞(3，4)和缸體、以及電磁線性電動機，所述活塞和缸體的相對運動由彈簧系統(tǒng)控制，所述電磁線性電動機制作成以所述彈簧系統(tǒng)的共振頻率驅(qū)動所述活塞和缸體的相對運動；位于所述活塞(3，4)之上的壓縮空間；環(huán)繞所述缸體的室；通入所述室的冷卻高壓致冷劑入口，使得來自致冷回路的冷凝器之后的致冷劑進入所述室；從所述壓縮空間的壓縮致冷劑出口；以及從所述壓縮空間通向所述室的壓縮致冷劑排出路徑。
28.如權(quán)利要求27所述的線性壓縮機，其特征在于，所述彈簧系統(tǒng)包括連接在所述活塞(3，4)的連桿(47)和直接或間接地所述缸體和頭部組件之間的主彈簧(15)，以及壓縮和冷卻致冷劑入口管(34)和壓縮致冷劑出口管(18)，它們分別連接到所述室的入口和出口、以及所述壓縮機的環(huán)繞密封殼體(30)的入口和出口，所述管(18，34)至少沿著所述壓縮機的往復(fù)運動方向?qū)嚎s機組件彈性地支撐在所述密封殼體(30)中。
29.如權(quán)利要求28所述的線性壓縮機，其特征在于，所述冷卻致冷劑入口管(34)具有緊鄰其通向所述室的入口的至少一個大體上軸向元件，通向所述室的所述入口制作成給氣體回流到所述冷卻致冷劑入口管提供限制。
30.如權(quán)利要求28或29所述的線性壓縮機，其特征在于，所述管分別包括與所述往復(fù)運動方向垂直的一個或多個環(huán)。
31.如權(quán)利要求27至30任一所述的線性壓縮機，其特征在于，通向所述室的所述冷卻壓縮氣體入口緊鄰從所述頭部到所述敞開空間的壓縮氣體進口，所述進口和所述入口的位置使得低于平常壓力的區(qū)域緊鄰所述入口形成在所述冷卻套的所述敞開空間中。
32.一種線性壓縮機，包括缸體部分，缸體部分包括缸體殼體(33)、位于所述缸體殼體(33)中的缸體孔、位于所述缸體殼體(33)一端的氣缸蓋(27)、以及具有一對帶有繞組的定子部分(5，6)的定子，每個定子部分在與所述氣缸蓋(27)相對的端部連接到所述缸體殼體(33)，使氣隙位于所述定子部分(5，6)之間；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞(3，4)；位于所述定子遠離所述氣缸蓋(27)的一端、直接或者間接地連接在所述活塞(3，4)和所述缸體部分之間的主彈簧(15)；在所述主彈簧(15)和所述活塞(3，4)之間通過所述定子氣隙并將所述主彈簧連接到所述活塞上的連桿(47)；以及沿著工作在所述定子的所述氣隙中的所述連桿設(shè)置、并且與所述連桿(47)連接的電樞轉(zhuǎn)子(2)。
33.如權(quán)利要求32所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，所述主彈簧(15)與所述連接橋(91)連接。
34.如權(quán)利要求32所述的線性壓縮機，其特征在于，連接橋(91)連接在所述定子部分(5，6)遠離所述缸體殼體(33)的端部之間，并且一對固定部件(41)從所述缸體殼體(33)延伸以連接在所述連接橋和位于所述氣隙之上以及之下的所述缸體部分之間，所述連接橋?qū)⑺龆ㄗ硬糠?5，6)壓靠在所述缸體殼體(33)上。
35.如權(quán)利要求34所述的線性壓縮機，其特征在于，每個所述定子部分(5，6)靠在每個所述固定部件(41)的一側(cè)，使得在所述氣隙之上以及之下的所述定子部分(5，6)的間隔是通過所述固定部件的寬度來維持。
36.一種在線性壓縮機中連接在線性壓縮機的缸體和活塞部分之間的彈簧(15)，所述彈簧包括由高疲勞強度金屬鋼絲制成的閉合環(huán)，它具有在第一平面上的第一直的部分和在與第一平面平行的第二平面上的第二直的部分(63，64)、以及大體上恒定曲率的第一和第二螺旋部分，每個螺旋部分連接在所述第一直的部分的一端與所述第二直的部分的一端之間，所述螺旋部分具有從所述第一部分移動到所述第二部分的相同彎曲方向。
37.如權(quán)利要求36所述的彈簧，其特征在于，包括位于所述第一和第二直的部分與所述第一和第二螺旋部分(63，64)之間的連接處的多個過渡部分(65，66)，每個所述過渡部分在一端與其相應(yīng)的所述直的部分對齊，在另一端與其相應(yīng)的所述螺旋部分(63，64)對齊，并且在所述端部之間以向著所述螺旋部分減小的曲率彎曲。
38.如權(quán)利要求36所述的彈簧，其特征在于，在所述第二平面上的所述第二部分的定向垂直于在所述第一平面上的所述第一部分的定向。
39.如權(quán)利要求36至38任一所述的彈簧，其特征在于，包括與所述第一部分連接、并具有與所述第一平面平行的第三平面的安裝塊(43)，一對突出部(42)沿著所述第一直的部分的所述定向的方向向外延伸。
40.如權(quán)利要求36至39任一所述的彈簧，其特征在于，包括模制在所述第二直的部分中心區(qū)域上的塑性復(fù)合材料安裝鈕(25)。
41.一種線性壓縮機，包括缸體部分；活塞部分；連接在所述缸體部分和所述活塞部分之間、并且沿著所述活塞部分相對于所述缸體部分往復(fù)運動的方向運行的主彈簧(15)；密封殼體(3)；布置成在所述缸體部分與所述活塞部分之間運行的線性電動機；連接在所述缸體部分和所述殼體部分之間并且沿著所述往復(fù)運動的方向運行的缸體部分彈簧裝置；其特征在于(a)所述缸體部分彈簧裝置由位于缸體部分和密封殼體之間的必要連接的綜合效果構(gòu)成，包括從所述缸體部分延伸至少到所述殼體(3)的排出管；和(b)所述缸體部分彈簧裝置具有低剛度，所述活塞部分具有小于所述缸體部分的質(zhì)量的1/5的質(zhì)量，并且沒有直接連接在所述活塞部分與所述殼體之間的活塞部分彈簧裝置。
42.如權(quán)利要求41所述的線性壓縮機，其特征在于，從所述缸體部分到所述殼體的所述連接是可彈性變形的，并且形成為至少組合起來具有可預(yù)知的低剛度。
43.如權(quán)利要求41所述的線性壓縮機，其特征在于，所述連接包括將壓縮致冷劑從所述壓縮機輸送到所述密封殼體外的排出管(18)、將液體致冷劑從所述密封殼體(30)外部輸送到所述缸體部分的液體致冷劑回流管(34)、以及與所述線性電動機的定子的任何電連接。
44.一種線性壓縮機，包括包括缸體孔的缸體部分；設(shè)置在所述缸體孔中并且可在其中滑動的活塞(3，4)；將所述缸體部分連接到所述活塞的主彈簧(15)，所述主彈簧與所述缸體部分的連接包括位于所述主彈簧上的至少一對安裝突出部(42)；相對于所述主彈簧(15)的每個所述突出部(42)位于所述缸體部分上的抵靠表面(79)，所述主彈簧的每個所述突出部抵靠相應(yīng)的所述抵靠表面，所述抵靠表面形狀形成為阻止相應(yīng)的所述突出部沿著一個方向相互移離；以及從所述一個方向緊靠所述突出部(42)的彈簧阻擋裝置，所述彈簧阻擋裝置具有緊靠所述突出部(42)至少超過沿著所述一個方向施加在所述主彈簧上的預(yù)期動力的總預(yù)加壓力。
45.如權(quán)利要求44所述的線性壓縮機，其特征在于，所述缸體部分包括至少一對間隔開的安裝支架(41)，安裝支架從缸體殼體(33)相對側(cè)軸向延伸，所述抵靠表面(79)形成在所述安裝支架(41)上，一個或者多個定子部分(5，6)緊鄰所述安裝支架(41)設(shè)置，所述彈簧阻擋裝置一方面緊靠所述主彈簧的所述安裝突出部(42)，并且另一方面緊靠所述至少一個定子部分(5，6)以使所述定子部分緊靠所述缸體殼體定位。
46.如權(quán)利要求45所述的線性壓縮機，其特征在于，所述定子部分(5，6)向內(nèi)朝向，連桿(47)連接在所述活塞(3，4)和所述主彈簧(15)之間、并且與所述安裝支架(41)對齊且位于所述安裝支架之間，電樞轉(zhuǎn)子極沿著所述連桿設(shè)置。
47.如權(quán)利要求45或46所述的線性壓縮機，其特征在于，所述安裝支架(41)包括緊鄰其自由端垂直于所述壓縮機往復(fù)運動軸線的向內(nèi)延伸表面，所述表面構(gòu)成所述主彈簧的所述安裝突出部(42)的所述抵靠表面(79)，所述彈簧阻擋裝置(87)包括裝配在所述安裝支架上的環(huán)形體部分，所述環(huán)形體部分還具有從所述環(huán)形體延伸以壓靠所述安裝支架的指狀部(90)。
48.如權(quán)利要求44至47任一所述的線性壓縮機，其特征在于，被懸掛在密封殼體(30)中，具有從由所述缸體孔和所述活塞限定的壓縮空間到穿過所述密封殼體(30)的出口的封閉排氣通道。
49.如權(quán)利要求48所述的線性壓縮機，其特征在于，所述排氣通道包括在所述缸體部分與所述密封殼體(30)之間延伸的排出管(18)。
50.如權(quán)利要求48或49所述的線性壓縮機，其特征在于，吸氣從吸入管進入所述密封殼體(30)，并且吸氣從位于所述密封殼體(30)中的氣體被吸入到所述線性壓縮機壓縮空間。
51.一種制造線性壓縮機的方法，以便將線性壓縮機的活塞連接到線性壓縮機的彈簧上，所述方法包括可以任一順序?qū)嵤┑娜缦虏襟E(a)將活塞設(shè)置在壓縮機缸體孔中的預(yù)定軸向位置上；(b)將已經(jīng)與缸體部分連接的彈簧的活塞連接位置設(shè)定在基于彈簧預(yù)定位移量的位置或者彈簧施加預(yù)定反作用力的位置；以及(c)在根據(jù)步驟(a)和(b)所獲得的間隔確定的嚴格的軸向間隔處將所述活塞與所述彈簧的所述活塞連接位置結(jié)合起來。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括將所述活塞的延伸部熔接到所述彈簧上的安裝鈕上，熔接所述安裝鈕或所述延伸部的軸向尺寸的所述步驟是從預(yù)組裝尺寸改變的。
53.如權(quán)利要求51或52所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括將所述活塞設(shè)置在具有超出所述活塞的任何正常運行位置的位移量的位置，使得與所述活塞連接的元件與所述缸體部分的元件配合，以便將所述活塞部分的所述元件設(shè)置到在與所述活塞在所述缸體中往復(fù)運動軸線垂直的平面上的一個預(yù)定位置上。
全文摘要
線性壓縮機具有包括缸體孔和具有氣隙的定子的缸體部分，連桿通過氣隙?；钊?3，4)設(shè)置在缸體孔中并且可在其中滑動。主彈簧(15)將缸體部分(10)直接或者間接地連接到活塞上。連桿連接在主彈簧(15)和活塞(3，4)之間。至少一個電樞轉(zhuǎn)子極沿著連桿設(shè)置。電樞轉(zhuǎn)子極成被支撐在連桿(47)上的永磁材料制成的一或多個平塊(2)的形式，連桿被擴大以限定電樞轉(zhuǎn)子極。連桿(47)僅在一端由活塞(3，4)支撐，而在另一端由主彈簧(15)支撐。連桿(47)包括位于活塞(3，4)與電樞轉(zhuǎn)子之間的順從連接。
文檔編號F04B35/04GK1789709SQ20051013577
公開日2006年6月21日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月17日
發(fā)明者內(nèi)維爾·戴維·西格, 伊恩·坎貝爾·梅吉爾, 杰拉爾德·戴維·鄧肯, 烏帕史·帕特爾, 安德魯·保羅·泰勒, 杰弗里·艾倫·李 申請人:菲舍爾和佩克爾應(yīng)用有限公司