1.本发明涉及一种斯特林制冷机，具体是涉及一种板弹簧支撑的低振动集成一体式斯特林制冷机。
背景技术：2.红外探测系统具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰性优异等优点，在航天红外遥感、医疗、军事、通讯、毒气监测等邻域存在广泛应用，而红外探测器经低温冷却后会很大程度上提升响应速度，提高灵敏度，提高探测范围，降低背景噪声影响，因此结构紧凑、启动快、控温范围宽的斯特林制冷机广泛应用于对红外探测器焦平面降温。分置式斯特林制冷机的压缩机与膨胀机存在侧向进出气，具有径向力，轴向振动大，并且压缩机与膨胀机均需要热端换热器进行散热，增加了制冷机整体重量与占用空间。单驱动斯特林制冷机膨胀活塞的运动主要由气体力与膨胀活塞板弹簧控制，难以保证其相对压缩活塞运动均保持一高效率的相位差。本发明集合了一体式斯特林制冷机低振动、轻量化和高效率的特点，采用动圈式直线电机，有效减小径向振动，并且使用减振器，降低了轴向的振动，采用气浮轴承，并使用单侧板弹簧支撑，相比于双侧板弹簧支撑系统，结构更为紧凑，压缩机与膨胀机共用换热器，减少散热端，降低了整机的重量，同时通过位移传感器监控膨胀活塞与压缩活塞的运动情况，对膨胀活塞运动进行微调，保持制冷机时刻高效率运行。
技术实现要素：3.针对上述问题和需求，本发明的目的是提供一种板弹簧支撑的低振动集成一体式双驱动斯特林制冷机。
4.为实现上述目的，本发明采用的结构如下：
5.所述一种板弹簧支撑的低振动集成一体式双驱动斯特林制冷机，包括减振器1、压缩机2、膨胀机3和热端换热器4，特征在于：压缩机2与膨胀机3同轴布置集成于一体，膨胀机3的膨胀活塞轴3
‑5‑
1穿过压缩活塞主体2
‑1‑
4中孔与膨胀机板弹簧3
‑
2和膨胀机电机3
‑
3连接，膨胀活塞轴3
‑5‑
1与压缩活塞主体2
‑1‑
4之间采用间隙密封。压缩机2结构位于膨胀机电机3
‑
3与膨胀气缸3
‑
6结构中间，压缩机2与膨胀机3共用热端换热器4。减振器安装于膨胀机端盖3
‑
1上，减振器1、压缩机2与膨胀机3布置在同一轴线上。
6.所述压缩机2由动圈式直线电机进行驱动，包括压缩活塞2
‑
1、压缩机电机2
‑
2、压缩活塞气缸2
‑
3、压缩机板弹簧2
‑
4、压缩机板弹簧座2
‑
5和压缩活塞位移传感器2
‑
6，压缩活塞2
‑
1穿过压缩活塞气缸2
‑
3固定于压缩机板弹簧2
‑
4内部，压缩机板弹簧2
‑
4为压缩活塞2
‑
1提供轴向回复力，压缩活塞2
‑
1与压缩电机线圈骨架2
‑2‑
1连接，由压缩机电机2
‑
2提供驱动力，压缩活塞2
‑
1与压缩活塞气缸2
‑
3之间采用间隙密封。于压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1上安装压缩活塞位移传感器2
‑
6，监控压缩活塞的运动。
7.所述膨胀机2包括膨胀机端盖3
‑
1、膨胀机板弹簧3
‑
2、膨胀机电机3
‑
3、膨胀活塞位移传感器3
‑
4、膨胀活塞组件3
‑
5、膨胀气缸3
‑
6、冷头换热器3
‑
7和膨胀机板弹簧座3
‑
8。所述
膨胀活塞组件3
‑
5中的膨胀活塞轴3
‑5‑
1固定于膨胀机板弹簧3
‑
2内侧，由板弹簧提供轴向的回复力。膨胀活塞轴3
‑5‑
1与膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1连接，于膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1上安装膨胀活塞位移传感器3
‑
4，由膨胀机电机3
‑
3根据膨胀活塞位移传感器3
‑
4数据调节膨胀活塞组件3
‑
5与压缩活塞2
‑
1之间相位，保证制冷机高效运行。膨胀活塞组件3
‑
5位于膨胀活塞气缸3
‑
6内，两者采用间隙密封。冷头换热器固定于膨胀气缸3
‑
6顶端。
8.所述压缩机电机2
‑
2为动圈式直线电机，包括压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1、压缩机电机线圈2
‑2‑
2、压缩机电机磁钢2
‑2‑
3和压缩机电机磁极2
‑2‑
4，压缩机电机线圈2
‑2‑
2固定于压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1上，位于压缩机电机磁钢2
‑2‑
3和压缩机电机磁极2
‑2‑
4之间，压缩机电机磁极2
‑2‑
4可使压缩机电机磁钢2
‑2‑
3产生的磁场形成闭合回路，当压缩机电机线圈2
‑2‑
2通交流电时，使压缩机电机线圈做切割磁力线的往复运动，由压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1带动压缩活塞2
‑
1一同产做往复运动。压缩活塞位移传感器2
‑69.所述膨胀机电机3
‑
3为动圈式直线电机，包括膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1、膨胀机电机线圈3
‑3‑
2、膨胀机电机磁钢3
‑3‑
3与膨胀机电机磁极3
‑3‑
4，膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1内侧固定于膨胀机板弹簧3
‑
2上，膨胀机电机线圈3
‑3‑
2固定于膨胀机线圈骨架3
‑3‑
1外侧，位于膨胀机电机磁钢3
‑3‑
3与膨胀机电机磁极3
‑3‑
4之间，膨胀机电机磁极3
‑3‑
4可使膨胀机电机磁钢3
‑3‑
3产生的磁场形成闭合回路。当膨胀机电机线圈3
‑3‑
2通交流电时，使膨胀机线圈3
‑3‑
2上受到电机力。
10.所述的压缩活塞2
‑
1，包括压缩活塞单向阀2
‑1‑
1、压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2、压缩活塞节流槽2
‑1‑
3和压缩活塞主体2
‑1‑
4，压缩活塞单向阀2
‑1‑
1安装于压缩活塞主体2
‑1‑
4上，压缩活塞单向阀2
‑1‑
1内部为压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2，压缩活塞主体上均匀布置压缩活塞节流槽2
‑1‑
3，压缩活塞节流槽2
‑1‑
3与内部的压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2连通。
11.所述膨胀活塞组件，包括膨胀活塞轴3
‑5‑
1、膨胀活塞单向阀3
‑5‑
2、膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3、膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4、膨胀活塞主体3
‑5‑
5和膨胀活塞丝网3
‑5‑
6，膨胀活塞单向阀3
‑5‑
2安装于膨胀活塞主体3
‑5‑
5上，与膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3连通，膨胀活塞主体3
‑5‑
5上均匀布置膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4，膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4与膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3连通，膨胀活塞丝网3
‑5‑
6装填在膨胀活塞主体3
‑5‑
5内部。
12.与现有技术对比，本发明的优点在于：
13.1、低振动，采用动圈式直线电机，径向力更均匀，径向振动小，压缩机、膨胀机和减振器同轴布置，降低径向振动力。轴向在膨胀机背部安装减振器，降低制冷机在工作过程中的轴向振动。
14.2、压缩活塞与膨胀活塞均采用气体轴承对其进行径向的支撑，在压缩活塞与膨胀活塞根部均采用单侧板弹簧支撑，并提供回复力，相比于双侧板弹簧结构缩小了轴向尺寸，制冷机结构更加紧凑。
15.3、膨胀活塞与压缩活塞运动情况均有位移传感器监控，通过膨胀活塞电机对膨胀活塞相对于压缩活塞的运动相位进行调整，保证制冷机高效率运行。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；
17.图2为本发明中的减振器结构示意图；
18.图3为本发明中的压缩机结构示意图；
19.图4为本发明中的膨胀机结构示意图；
20.图5为本发明中的压缩机电机结构示意图；
21.图6为本发明中的膨胀机电机结构示意图；
22.图7为本发明中的压缩活塞结构示意图；
23.图8为本发明中的膨胀活塞组件结构示意图。
24.图中标号示意如下：1为减振器，1
‑
1为减振器板弹簧，1
‑
2为配重块，1
‑
3为定位套，2为压缩机，2
‑
1为压缩活塞，2
‑
2为压缩机电机，2
‑
3为压缩气缸，2
‑
4为压缩机板弹簧，2
‑
5为压缩机板弹簧座，2
‑
6为压缩活塞位移传感器，3为膨胀机，3
‑
1为膨胀机端盖，3
‑
2为膨胀机板弹簧，3
‑
3为膨胀机电机，3
‑
4为膨胀活塞位移传感器，3
‑
5为膨胀活塞组件，3
‑
6为膨胀气缸，3
‑
7为冷头换热器，3
‑
8膨胀机板弹簧座，4为热端换热器，2
‑1‑
1为压缩活塞单向阀，2
‑1‑
2为压缩活塞高压气腔，2
‑1‑
3为压缩活塞节流槽，2
‑1‑
4为压缩活塞主体，2
‑2‑
1为压缩机电机线圈骨架，2
‑2‑
2为压缩机电机线圈，2
‑2‑
3为压缩机电机磁钢，2
‑2‑
4为压缩机电机磁极，3
‑3‑
1为膨胀机电机线圈骨架，3
‑3‑
2为膨胀机电机线圈，3
‑3‑
3为膨胀机电机磁钢，3
‑3‑
4为压缩机电机磁极，3
‑5‑
1为膨胀活塞轴，3
‑5‑
2为膨胀活塞单向阀，3
‑5‑
3为膨胀活塞高压气腔，3
‑5‑
4为膨胀活塞节流槽，3
‑5‑
5为膨胀活塞主体，3
‑5‑
6为丝网。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述说明。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例提供一种15w@80k板弹簧支撑的低振动集成一体式双驱动斯特林制冷机，包括减振器1、压缩机2、膨胀机3和热端换热器，其特征在于：压缩机可提供300w以上的输入功率，采用压缩机2与膨胀机3集成一体结构，压缩活塞2
‑
1直径为30mm，膨胀活塞3
‑5‑
5直径为26mm，膨胀活塞轴3
‑5‑
1直径为8mm，穿过压缩活塞2
‑
1内孔，压缩活塞2
‑
1与膨胀活塞轴3
‑5‑
5间采用间隙密封，单边间隙为0.015mm。膨胀机3两部分结构膨胀机电机3
‑
3与膨胀气缸3
‑
6位于压缩机2两侧，由膨胀活塞组件3
‑
5连接，减振器1通过螺母固定于膨胀机端盖3
‑
1上，减振器1、压缩机2与膨胀机3在同一轴线上，压缩机2与膨胀机3共用一个热端换热器4，热端换热器4两端分别连接膨胀气缸3
‑
6与压缩机2。
28.所述压缩机2由动圈式直线电机驱动压缩活塞2
‑
1实现往复运动，包括压缩活塞2
‑
1、压缩机电机2
‑
2、压缩机气缸2
‑
3、压缩机板弹簧2
‑
4、压缩机板簧座2
‑
5和压缩活塞位移传感器2
‑
6，所述压缩活塞2
‑
1穿过压缩机气缸2
‑
3固定于压缩机电机线圈2
‑2‑
1与压缩机板弹簧2
‑
4内侧，压缩活塞2
‑
1与压缩机气缸2
‑
3采用间隙密封，单边间隙为0.015mm，压缩机板弹簧3
‑
2由2片板弹簧组成，提供轴向的回复力。压缩活塞位移传感器2
‑
6固定于压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1上，用以监控压缩活塞的位移。
29.所述膨胀机2包括膨胀机端盖3
‑
1、膨胀机板弹簧3
‑
2、膨胀机电机3
‑
3、膨胀活塞位移传感器3
‑
4、膨胀活塞组件3
‑
5、膨胀气缸3
‑
6、冷头换热器3
‑
7和膨胀机板弹簧座3
‑
8。所述膨胀活塞组件3
‑
5中的膨胀活塞轴3
‑5‑
1固定于膨胀机板弹簧3
‑
2内侧，由板弹簧提供轴向的回复力，膨胀机板弹簧3
‑
2由1块板弹簧组成，膨胀活塞轴3
‑5‑
1与膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1连接，膨胀活塞位移传感器固定于膨胀机电机线圈骨架3
‑3‑
1上，实时监控膨胀活塞位
移。膨胀活塞由气体力驱动实现往复运动，通过膨胀活塞位移传感器3
‑
4与压缩活塞位移传感器2
‑
6的监控数据实时调节输入膨胀电机的电压相位，获得稳定的压缩活塞与膨胀活塞运动相位差，保持制冷机高效率运行。膨胀气缸3
‑
6固定于热端换热器4前端，膨胀活塞组件3
‑
5安装于膨胀气缸3
‑
6中，两者采用间隙密封，单边间隙为0.015mm。
30.所述压缩机电机2
‑
2为动圈式直线电机，包括压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1、压缩机电机线圈2
‑2‑
2、压缩机电机磁钢2
‑2‑
3和压缩机电机磁极2
‑2‑
4，压缩机电机线圈2
‑2‑
2固定于压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1上，位于压缩机电机磁钢2
‑2‑
3和压缩机电机磁极2
‑2‑
4之间，压缩机电机磁极2
‑2‑
4可使压缩机电机磁钢2
‑2‑
3产生的磁场形成闭合回路，当压缩机电机线圈2
‑2‑
2通交流电时，压缩机电机线圈2
‑2‑
2做切割磁力线的往复运动，由压缩机电机线圈骨架2
‑2‑
1带动压缩活塞2
‑
1一同产生往复运动。
31.所述的压缩活塞2
‑
1，包括压缩活塞单向阀2
‑1‑
1、压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2、压缩活塞节流槽2
‑1‑
3和压缩活塞主体2
‑1‑
4，压缩活塞单向阀2
‑1‑
1安装于压缩活塞主体2
‑1‑
4上，阀片厚度为0.1mm，压缩活塞单向阀2
‑1‑
1内部为压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2，压缩活塞主体上均匀布置压缩活塞节流槽2
‑1‑
3，槽深为0.03mm，槽宽为0.2mm，压缩活塞节流槽2
‑1‑
3与内部的压缩活塞高压气腔2
‑1‑
2连通。
32.所述膨胀活塞组件，包括膨胀活塞轴3
‑5‑
1、膨胀活塞单向阀3
‑5‑
2、膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3、膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4、膨胀活塞主体3
‑5‑
5和膨胀活塞丝网3
‑5‑
6，膨胀活塞单向阀3
‑5‑
2安装于膨胀活塞主体3
‑5‑
5上，与膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3连通，阀片厚度为0.1mm，膨胀活塞主体3
‑5‑
5上均匀布置膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4，槽深0.03mm，槽宽0.2mm，膨胀活塞节流槽3
‑5‑
4与膨胀活塞高压气腔3
‑5‑
3连通，膨胀活塞丝网3
‑5‑
6装填入膨胀活塞主体3
‑5‑
5内部，丝网装填厚度为70mm，孔隙率保持在78％。
33.最后应说明的是：本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施案例的限制，上述实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都要落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。