一种小型线性制冷机的制作方法

本技术涉及回热式低温制冷机领域，具体涉及一种小型线性制冷机。

背景技术：

1、小型低温制冷机结构紧凑、降温速度快，振动量级低以及制冷效率高，制冷工质常用环保型惰性气体氦气，因此在航空航天、高温超导、红外探测、生物医药领域有着广泛的应用。

2、目前，传统的级联式蒸汽压缩制冷机作为制冷源，体积庞大，振动和噪声较大，机械转化效率较低，无法满足集成度要求较高的制冷应用需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种小型线性制冷机，解决级联式蒸汽压缩制冷机作为制冷源，压缩机振动和噪声较大，机械转化效率较低，且无法在集成度要求较高的场合应用的问题。

2、一种小型线性制冷机，包括压力波发生器、膨胀冷指和外壳。所述压力波发生器包括内轭铁、外轭铁、外轭铁基板、外轭铁螺杆、绕阻、绝缘骨架、磁钢、磁钢套筒、动力浮筒、浮筒塞、动力板簧、板簧支柱、板簧螺杆、六角螺母、动力气缸和热端压缩腔，所述膨胀冷指包括回热器中心轴、回热器、回热器封盖、气动板簧、板簧支杆、阶梯螺母、热端进气腔和冷端膨胀腔，所述外壳包括冷平台、膨胀气缸、热端导流器、基座、尾盖、尾盖延伸杆、出线引针、下减振板簧、上减振板簧、板簧垫圈和充气管。所述内轭铁为空心圆环，固定在所述动力气缸上，所述外轭铁套在所述绕阻和所述绝缘骨架上，并固定在所述基座上，以上共同构成所述压力波发生器的定子；所述磁钢为环形结构，内嵌在所述磁钢套筒内表面，所述动力浮筒与所述磁钢套筒螺接固定，以上共同构成所述压力波发生器的动子；所述浮筒塞连接所述动力浮筒和所述动力板簧，所述动力板簧外周固定在所述外轭铁基板上。所述回热器与所述膨胀气缸同轴布置且可相对运动，所述回热器内部沿轴向混合填充不锈钢丝网和pc纤维作为回热材料，所述回热器中心轴连接所述回热器和所述气动板簧；所述外壳分段焊接，所述尾盖上安装所述上减振板簧和下减振板簧，所述充气管连通所述压力波发生器背压腔和外界气源。

3、在其中一个实施方式中，所述压力波发生器的定子结构设置为：所述内轭铁采用若干硅钢片沿所述动力气缸外周叠装成圆环形状，所述内轭铁两端设置v型槽，与所述动力气缸上的v型槽相嵌并用胶水粘定，所述绕阻线圈逐圈绕制在所述绝缘骨架上，所述外轭铁为8组叠片单位，经过叠装焊接固定后，均匀的插在所述绝缘骨架外侧。

4、在其中一个实施方式中，所述压力波发生器的动子结构设置为：所述磁钢为8块瓦片形钕铁硼永磁体，每块永磁体沿径向采用为n极朝内，s极朝外的平行磁化，所述磁钢磁化后内嵌在所述磁钢套筒的内表面。所述动力浮筒与所述磁钢套筒同轴装配后螺接固定，所述动力浮筒内部设置通孔，靠近背压腔一侧端面与所述套筒塞螺接固定，所述套筒塞上安装所述动力板簧，通过所述六角螺母将所述动力浮筒、所述浮筒塞和所述动力板簧沿轴向锁紧，所述动力板簧外周螺接固定在所述外轭铁基板延伸出的支撑杆上。

5、在其中一个实施方式中，所述回热器内部沿轴向按照1:2长度比例，逐片填充300目~400目范围内的不锈钢丝网和孔隙率0.6~0.7的pc纤维，所述回热器位于所述冷端膨胀腔的一侧端面设置所述回热器封盖，所述回热器封盖中心设置直径为所述回热器直径一半的通气孔，所述回热器位于所述热端压缩腔的一侧端面设置所述回热器进气筛，所述回热器进气筛与所述回热器中心轴螺接固定，所述回热器中心轴与所述气动板簧中心通过阶梯螺母锁紧，所述气动板簧外周螺接固定在所述板簧支柱上。

6、在其中一个实施方式中，所述外壳为分体结构，每段连接处均通过焊接方式密封，所述膨胀气缸与所述膨胀冷指同轴布置并且径向设置单边0.005mm~0.01mm的间隙。

7、在其中一个实施方式中，所述冷平台沿中部横截面设置空心狭缝，使上端面受力或者受冷热作用时下端面仍然可以保证不变形。

8、在其中一个实施方式中，所述热端导流器中心孔与所述回热器进气筛形成间隙密封，并且内部端面沿周向均匀布置若干圆形进气孔以连通所述热端压缩腔和所述回热器内部。

9、在其中一个实施方式中，所述出线引针设置在所述尾盖上，并通过烧结玻璃珠对所述出线引针进行承压密封。

10、在其中一个实施方式中，所述上减振板簧和下减振板簧安装在所述尾盖延伸杆上。

11、在其中一个实施方式中，所述动力板簧、所述气动板簧和所述减振板簧的型线均为阿基米德螺旋线，通过板簧厚度可调板簧轴向回复刚度和径向支撑刚度。

12、在其中一个实施方式中，所述充气管内部填充热膨胀系数较大的毛细管，较低温度充注氦气制冷剂后，在所述充气管中段局部加热使毛细管发生不可逆膨胀进行密封。

13、本实用新型具有以下有益效果：提高了制冷系统的集成度，使制冷机体积更为紧凑，可靠性更强，与外界热负载的耦合更为便捷。

技术特征：

1.一种小型线性制冷机，其特征在于，包括压力波发生器、膨胀冷指和外壳；所述压力波发生器包括内轭铁、外轭铁、外轭铁基板、外轭铁螺杆、绕阻、绝缘骨架、磁钢、磁钢套筒、动力浮筒、浮筒塞、动力板簧、板簧支柱、板簧螺杆、六角螺母、动力气缸和热端压缩腔，所述膨胀冷指包括回热器中心轴、回热器、回热器封盖、气动板簧、板簧支杆、阶梯螺母、热端进气腔和冷端膨胀腔，所述外壳包括冷平台、膨胀气缸、热端导流器、基座、尾盖、尾盖延伸杆、出线引针、下减振板簧、上减振板簧、板簧垫圈和充气管；所述内轭铁为空心圆环，固定在所述动力气缸上，所述外轭铁套在所述绕阻和所述绝缘骨架上，并固定在所述基座上，以上共同构成所述压力波发生器的定子；所述磁钢为环形结构，内嵌在所述磁钢套筒内表面，所述动力浮筒与所述磁钢套筒螺接固定，以上共同构成所述压力波发生器的动子；所述浮筒塞连接所述动力浮筒和所述动力板簧，所述动力板簧外周固定在所述外轭铁基板上；所述回热器与所述膨胀气缸同轴布置且可相对运动，所述回热器内部沿轴向混合填充不锈钢丝网和pc纤维作为回热材料，所述回热器中心轴连接所述回热器和所述气动板簧；所述外壳分段焊接，所述尾盖上安装所述上减振板簧和下减振板簧，所述充气管连通所述压力波发生器背压腔和外界气源。

2.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述压力波发生器的定子结构设置为：所述内轭铁采用若干硅钢片沿所述动力气缸外周叠装成圆环形状，所述内轭铁两端设置v型槽，与所述动力气缸上的v型槽相嵌并用胶水粘定，所述绕阻线圈逐圈绕制在所述绝缘骨架上，所述外轭铁为8组叠片单位，经过叠装焊接固定后，均匀的插在所述绝缘骨架外侧。

3.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述压力波发生器的动子结构设置为：所述磁钢为8块瓦片形钕铁硼永磁体，每块永磁体沿径向采用为n极朝内，s极朝外的平行磁化，所述磁钢磁化后内嵌在所述磁钢套筒的内表面，所述动力浮筒与所述磁钢套筒同轴装配后螺接固定，所述动力浮筒内部设置通孔，靠近背压腔一侧端面与所述套筒塞螺接固定，所述套筒塞上安装所述动力板簧，通过所述六角螺母将所述动力浮筒、所述浮筒塞和所述动力板簧沿轴向锁紧，所述动力板簧外周螺接固定在所述外轭铁基板延伸出的支撑杆上。

4.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述回热器内部沿轴向按照1:2长度比例，逐片填充300目~400目范围内的不锈钢丝网和孔隙率0.6~0.7的pc纤维，所述回热器位于所述冷端膨胀腔的一侧端面设置所述回热器封盖，所述回热器封盖中心设置直径为所述回热器直径一半的通气孔，所述回热器位于所述热端压缩腔的一侧端面设置所述回热器进气筛，所述回热器进气筛与所述回热器中心轴螺接固定，所述回热器中心轴与所述气动板簧中心通过阶梯螺母锁紧，所述气动板簧外周螺接固定在所述板簧支柱上。

5.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述外壳为分体结构，每段连接处均通过焊接方式密封，所述膨胀气缸与所述膨胀冷指同轴布置并且径向设置单边0.005mm~0.01mm的间隙。

6.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述冷平台沿中部横截面设置空心狭缝，使上端面受力或者受冷热作用时下端面仍然可以保证不变形。

7.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述热端导流器中心孔与所述回热器进气筛形成间隙密封，并且内部端面沿周向均匀布置若干圆形进气孔以连通所述热端压缩腔和所述回热器内部。

8.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述出线引针设置在所述尾盖上，并通过烧结玻璃珠对所述出线引针进行承压密封。

9.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述上减振板簧和下减振板簧安装在所述尾盖延伸杆上。

10.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述动力板簧、所述气动板簧和所述减振板簧的型线均为阿基米德螺旋线，通过板簧厚度可调板簧轴向回复刚度和径向支撑刚度。

11.根据权利要求1所述的一种小型线性制冷机，其特征在于：所述充气管内部填充热膨胀系数较大的毛细管，较低温度充注氦气制冷剂后，在所述充气管中段局部加热使毛细管发生不可逆膨胀进行密封。

技术总结
一种小型线性制冷机，包括压力波发生器、膨胀冷指和外壳；所述压力波发生器包括内轭铁、外轭铁、外轭铁基板、外轭铁螺杆、绕阻、绝缘骨架、磁钢、磁钢套筒、动力浮筒、浮筒塞、动力板簧、板簧支柱、板簧螺杆、六角螺母、动力气缸和热端压缩腔，所述膨胀冷指包括回热器中心轴、回热器、回热器封盖、气动板簧、板簧支杆、阶梯螺母、热端进气腔和冷端膨胀腔，所述外壳包括冷平台、膨胀气缸、热端导流器、基座、尾盖、尾盖延伸杆、出线引针、下减振板簧、上减振板簧、板簧垫圈和充气管。

技术研发人员：邓伟峰,白双印,邹国东
受保护的技术使用者：成都深粤长天电子科技有限公司
技术研发日：20230721
技术公布日：2024/5/10