单气缸式直线压缩机及其控制方法与流程

本发明涉及压缩机，尤其涉及一种单气缸式直线压缩机及其控制方法。

背景技术：

目前，制冷设备中使用的压缩机有旋转式和直线式两种，现有技术中的直线压缩机通常包括外壳、气缸、活塞、外定子、内定子、线圈、前法兰盘和定子压板等组件组成，活塞跟随动子在气缸中往复移动，通常需要配置轴承对活塞进行支撑，但是，由于活塞与支撑的轴承接触，在运动过程中容易产生摩擦而导致压缩机的机械效率下降。中国专利申请号201510802759.6公开的一种圆筒型磁悬浮永磁直线压缩机，通过在动子上设置永磁体配合磁力轴承，实现动子处于磁悬浮状态。上述专利虽然能够减少活塞运动过程中产生的摩擦，但是，上述专利是针对对称布置的双气缸的压缩机进行设计，动子往复移动过程中，动子的两端部均受排斥力或吸引力，磁力轴承与永磁体之间产生的磁力一定程度上会对活塞的运动产生阻力，更重要的是，而对于常规的单气缸的直线压缩机，则无法采用上述技术方案。如何设计一种电机效率高的单气缸直线压缩机是本发明所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种单气缸式直线压缩机及其控制方法，实现提高直线压缩机的电机效率。

本发明提供的技术方案是，一种单气缸直线压缩机，包括外壳、以及设置在所述外壳中的活塞、气缸、定子、线圈、动子、弹簧、后挡板和前法兰盘，所述活塞包括活塞头和活塞杆，所述活塞杆的两端部对应设置有永磁体，所述外壳中设置有与对应所述永磁体配合的励磁线圈；在所述活塞往复移动过程中，所述励磁线圈对所述永磁体产生的磁力方向与所述永磁体的运动方向相同。

进一步的，其中一所述励磁线圈安装在所述前法兰盘上，另一所述励磁线圈安装在所述后挡板上。

进一步的，所述定子和所述气缸分别安装在所述前法兰盘的两侧部，对应的所述励磁线圈嵌在所述前法兰盘中。

进一步的，所述前法兰盘的法兰孔中形成有环形凹槽，所述环形凹槽中设置有多个第一绕线柱，多个所述第一绕线柱绕所述法兰孔的中心分布，每个所述第一绕线柱上缠绕有第一线圈，多个所述第一线圈构成对应的所述励磁线圈。

进一步的，所述后挡板上开设有通孔，所述通孔中设置有多个第二绕线柱，多个所述第二绕线柱绕所述法兰孔的中心分布，每个所述第二绕线柱上缠绕有第二线圈，多个所述第二线圈构成对应的所述励磁线圈。

进一步的，所述定子和所述前法兰盘之间设置有隔磁板，所述隔磁板的中部开设有通孔，所述活塞杆穿过所述通孔。

进一步的，所述隔磁板与所述前法兰盘之间还设置导磁环。

进一步的，所述隔磁板绕所述通孔的周边形成有凹槽，所述导磁环设置在所述凹槽中。

进一步的，所述永磁体为环形结构，所述永磁体围绕在所述活塞杆的外部。

本发明还提供一种直线压缩机的控制方法，采用上述单气缸式直线压缩机；控制方法包括：在活塞移动过程中，控制励磁线圈的电流方向，实现励磁线圈对永磁体施加的磁力方向与活塞的运动方向相同。

本发明提供的单气缸式直线压缩机及其控制方法，通过在活塞杆的两端部设置永磁体，并针对每个永磁体配置对应的励磁线圈，在实际使用过程中，励磁线圈能够根据活塞的运动方向对永磁体施加变化的磁力，使得励磁线圈对永磁体产生的磁力方向与永磁体的运动方向相同，励磁线圈采用上述配置后，可以避免励磁线圈对永磁体产生阻碍其运动的磁力，并且，励磁线圈产生的磁力与压缩机的电机力方向始终保持一致，力的大小相互叠加，提高了压缩机的电机效率，从而压缩机的性能指标大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明单气缸直线压缩机实施例的结构示意图；

图2为本发明单气缸直线压缩机实施例处于静止状态的局部结构示意图；

图3为本发明单气缸直线压缩机实施例处于运动状态的局部结构示意图一；

图4为本发明单气缸直线压缩机实施例处于运动状态的局部结构示意图二；

图5为本发明单气缸直线压缩机实施例中前法兰盘的结构示意图；

图6为本发明单气缸直线压缩机实施例中后挡板的结构示意图；

图7为本发明单气缸直线压缩机实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例单气缸直线压缩机，包括外壳1、以及设置在所述外壳1中的活塞2、气缸3、定子4、线圈6、动子7、弹簧81和后挡板8，活塞2包括活塞头22和活塞杆21，活塞头22能够在气缸3中滑动，气缸3上设置有排气阀片31，活塞杆21固定在动子7上，弹簧81通过后挡板8定位，动子7连接弹簧81，线圈6安装在定子4上，上述内容是常规直线压缩机的配置结构形式，本实施例单气缸式直线压缩机对相关部件的具体安装方式不做限制。为了提高单气缸式直线压缩机的电机效率，所述活塞杆21的两端部对应设置有永磁体23，所述外壳1中设置有与对应所述永磁体配合的励磁线圈9；在活塞2往复移动过程中，所述励磁线圈9对所述永磁体23产生的磁力方向与所述永磁体23的运动方向相同。

具体而言，本实施例单气缸式直线压缩机利用励磁线圈9和永磁体23配合实现磁力轴承的功能，使得活塞杆21在运动过程中不与其他部件直接接触，从而减少摩擦对电机效率产生的影响。其中，其中一所述励磁线圈9安装在所述前法兰盘5上，另一所述励磁线圈9安装在所述后挡板8上，所述定子4和所述气缸3分别安装在所述前法兰盘5的两侧部，对应的所述励磁线圈9嵌在所述前法兰盘5中。具体的，如图5所示，前法兰盘5的法兰孔中形成有环形凹槽（未标记），所述环形凹槽中设置有多个第一绕线柱51，多个所述第一绕线柱51绕所述法兰孔的中心分布，每个所述第一绕线柱51上缠绕有第一线圈，多个所述第一线圈构成对应的所述励磁线圈9。同样的，后挡板8上开设有通孔（未标记），所述通孔中设置有多个第二绕线柱81，多个所述第二绕线柱81绕所述法兰孔的中心分布，每个所述第二绕线柱81上缠绕有第二线圈，多个所述第二线圈构成对应的所述励磁线圈9。具体的，通过在前法兰盘5和后挡板8上对应设置绕线柱，可以方便在前法兰盘5和后挡板8上设置励磁线圈9。而活塞杆21端部的永磁体23为环形结构，所述永磁体23围绕在所述活塞杆21的外部，采用环形结构的永磁体23能够确保活塞杆21受力均衡。

进一步的，为了减少励磁线圈9对定子4中的线圈6产生影响，如图7所示，所述定子4和所述前法兰盘5之间设置有隔磁板41，所述隔磁板41的中部开设有通孔（未标记），所述活塞杆21穿过所述通孔。具体的，实际工作过程中，励磁线圈9产生的磁力线被隔磁板41阻隔，有效的减少线圈6在定子4上产生磁场与励磁线圈9在前法兰5上产生磁场相互作用；优选的，所述隔磁板41与所述前法兰盘5之间还设置导磁环42，活塞杆21穿过导磁环42，导磁环42形成的平面与通电后的励磁线圈9和永磁体23的磁力线方向相垂直，磁力线引起导磁环42内产生涡流，以导磁环42更有效的阻碍磁力线向定子4上的扩散，从而不影响电机效率，其中，所述隔磁板41绕所述通孔的周边形成有凹槽（未标记），所述导磁环42设置在所述凹槽中，导磁环42与定子4之间同时被隔磁板41间隔开，避免定子4上线圈6对导磁环42产生影响。

以下结合附图，对压缩机的具体工作过程如下：如图2所示，当压缩机的线圈6不通电处于静止状态时，励磁线圈9与永磁体23之间产生相互排斥的磁力，而由于活塞杆21的两端部的永磁体23受力相同，使得活塞2处于静止状态；如图3所示，当压缩机的线圈6通电后，励磁线圈9的电流方向不变，线圈6驱动动子7上的磁体移动以带动活塞2移动，此时，励磁线圈9对永磁体23产生的磁力方向与活塞2的运动方向相同，从而可以提高活塞2的运动速度；如图4所示，活塞2达到上死点后往气缸3中心做返回运动时，励磁线圈9的电流方向第一次改变，励磁线圈9产生的磁极与活塞杆21上永磁体的磁极相吸引，此吸引力方向与线圈6作用在动子7上磁体的电机力方向相同，同样的两个力的相互叠加。同样的，当活塞2返回运动到气缸3中心后，励磁线圈9的电流方向第二次改变，励磁线圈9产生的磁极与活塞杆21上永磁体23的磁极相排斥，之后活塞2从气缸3中心往下死点方向运动，励磁线圈9电流方向保持不变，所形成排斥力与线圈6作用于动子7上磁体上的电机力一起牵引活塞2往下死点方向运动；之后活塞2从下死点往气缸3中心运动时，励磁线圈9的电流方向第三次改变，其所产生的磁极与活塞杆21上永磁体23的磁极相互吸引，并与电机力一起牵引活塞2往气缸3中心运动；活塞2达到气缸3中心后，励磁线圈9的电流第四次改变，所产生的磁极与活塞杆21上的永磁体23的磁极相互排斥，至此完成压缩机的一个运动周期。综上，励磁线圈9与活塞杆21上永磁体23的作用力与压缩机的电机力方向始终保持一致，力的大小相互叠加，提高了压缩机的电机效率，从而压缩机的性能指标大大提高。

本发明还提供一种直线压缩机的控制方法，采用上述单气缸式直线压缩机；控制方法包括：在活塞移动过程中，控制励磁线圈的电流方向，实现励磁线圈对永磁体施加的磁力方向与活塞的运动方向相同。

具体而言，本实施例中的直线压缩机的具体结构可以参考上述直线压缩机实施例中的记载，在此不再赘述。在运行过程中，根据活塞杆21上永磁体23的位置以及其运动方向，控制励磁线圈9中的电流方向的变化，以使得励磁线圈9对永磁体23产生的磁力方向始终与永磁体23的运动方向相同，励磁线圈9的电流方向随压缩机活塞2的周期性运动方向改变而改变，励磁线圈9提供与电机力方向相同的作用力，减少电机线圈的功耗，提高电机效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。