一种永磁活塞压缩机及其工作方法与流程

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种永磁活塞压缩机及其工作方法。

背景技术：

压缩机是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。

现有的压缩机种类主要有活塞压、螺杆式、离心式和直线式等。作为制冷产品最重要的组成部分，压缩机的性能很大程度上决定了产品的制冷效果、使用寿命、噪声和振动等性能。尤其是在当前能源、环境问题日趋严峻的情况下，制冷设备节能作为国家能源战略的一个重要组成部分，对压缩机的工作效率提出了更多更高的要求，需要在节能环保方面实现进一步的优化。发明人发现，现有的制冷压缩机不同程度上都存在结构复杂的问题，尤其是受到驱动电机技术的限制，普遍存在体积较大的情况，但目前随着电子芯片、激光、雷达等技术的飞速发展，微空间冷却技术需求越来越迫切，亟需在制冷装置微型化方面实现突破。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种永磁活塞压缩机及其工作方法，其具有能量损耗较小、结构简单、动部件少、适合小型化和微型化的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种永磁活塞压缩机，包括封闭的圆环形管道，所述圆环形管道内设有与其内壁贴合的永磁体活塞，所述圆环形管道外壁间隔均布多组独立控制的励磁线圈；通电后的励磁线圈能够产生对永磁体活塞吸引的磁场，使永磁体活塞紧贴圆环形管道内壁滑动，对圆环形管道内的流体进行压缩。

进一步的，所述圆环形管道安装闸门，关闭闸门时可隔绝其两侧的圆环形管道内部流体，开启时可允许永磁体活塞通过。

进一步的，所述闸门一侧设有进气阀门，另一侧设有出气阀门。

进一步的，通过进气阀门进入圆环形管道的流体可以为气体或气液混合两相流体。

进一步的，所述永磁体活塞的两端具有磁极。

进一步的，所述励磁线圈的旋向相同。

一种永磁活塞压缩机的工作方法为：永磁体活塞处于闸门一侧位置p时，闸门关闭，进气阀门开启，排气阀门关闭，永磁体活塞在磁力驱动下，其前方流体被压缩，流体压力升高，后方空间体积增大，流体压力下降，持续从进气阀门吸气；

同时，永磁体活塞前方的流体都在被压缩，接近闸门另一侧对称位置p’时，排气阀门打开，压缩流体从排气阀门流出；永磁体活塞到达p’位置时，排气阀门关闭，进气阀门同时关闭，闸门开启，永磁体活塞通过闸门回到位置p时，闸门关闭，完成一次循环。

进一步的，永磁体活塞的磁力驱动过程为：在永磁体活塞前方的励磁线圈通电，产生对永磁体活塞吸引的磁场，吸引永磁体活塞从励磁线圈一端进入其内部；接近励磁线圈另一端，磁场力即将转换为排斥力时，该励磁线圈断电，其前方另一组线圈通电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的永磁体活塞在励磁线圈的驱动下能够沿圆环形管道内滑动，对圆环形管道内的流体进行压缩，从进气阀门流入圆环形管道的低压流体被压缩成高压流体从排气阀门排出，起到了压缩机的作用；其动部件较少，适合小型化和微型化。

(2)本发明永磁体活塞的动力源为通电的励磁线圈，且永磁体活塞只能单向运动，能量损耗较小，比往复式活塞的效率高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例一的结构示意图；

其中，1、圆环形管道，2、永磁体活塞，3、励磁线圈，4、闸门，5、进气阀门，6、排气阀门。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

永磁体活塞，利用永磁体制成的活塞。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在结构复杂、能耗较大、动部件较多、不适合小型化的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种永磁活塞压缩机及其工作方法。

实施例一：

下面结合附图1对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：

一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是工作安全可靠、寿命长。

直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。基于直线电机原理，本实施例提供了一种永磁活塞压缩机，利用磁力驱动永磁体活塞2，其包括一个封闭的圆环形管道1、一个永磁体活塞2和多组励磁线圈3，其中，永磁体活塞2设置于圆环形管道1内部，多组励磁线圈3间隔均匀的环绕于圆环形管道1外壁，且励磁线圈3的旋向(缠绕方向)相同。励磁线圈3通电后能产生磁力，驱动永磁体活塞2沿圆环形管道1内部滑动。

为了不影响励磁线圈3产生的磁场，圆环形管道1采用非磁化材料。永磁体活塞2的外边缘与圆环形管道1的内壁密封贴合，永磁体活塞2的两端为磁极。

励磁线圈3的组数与压缩机所需动力有关，可根据实际需求设置。以3组励磁线圈3为例，相邻励磁线圈3与圆环形管道1圆心之间的夹角为120°。如图1所示，a、a^’、a”，b、b^’、b”为接线端子，励磁线圈3通过接线端子连接电源。

所述圆环形管道1安装闸门4，关闭闸门4时可隔绝其两侧的圆环形管道1内部流体，开启闸门4时可允许永磁体活塞2通过。所述闸门4一侧设有进气阀门5，开启进气阀门5时允许圆环形管道1外部流体进入圆环形管道1，关闭进气阀门5时隔绝外部流体。闸门4另一侧设有出气阀门6，开启出气阀门6时允许圆环形管道1内部流体流出圆环形管道1，关闭出气阀门6时隔绝内部流体。

永磁体活塞2运动原理为：

在永磁体活塞2前方(以永磁体活塞2顺时针运动一方为前方)的励磁线圈3通电，产生对永磁体活塞2吸引的磁场，吸引永磁体活塞2向前运动，永磁体活塞2从励磁线圈3一端进入内部。

接近励磁线圈3另一端，磁场力即将转换为排斥力时，该励磁线圈3断电，其前方另一组励磁线圈3通电，吸引永磁体活塞2继续向前运动。永磁体活塞2离开当前励磁线圈3内部时，当前励磁线圈3可反向通电，产生对永磁体活塞2的排斥力，推动永磁体活塞2向下一组励磁线圈3运动。

本实施例永磁活塞压缩机的工作方法为：

永磁体活塞2处于闸门4一侧位置p时，闸门4关闭，进气阀门5开启，排气阀门6关闭，永磁体活塞2在磁力驱动下，其前方流体被压缩，流体压力升高，后方空间体积增大，流体压力下降，持续从进气阀门5吸气。

同时，永磁体活塞2前方的流体都在被压缩，接近闸门4另一侧对称位置p’时，排气阀门6打开，压缩流体从排气阀门6流出；永磁体活塞2到达p’位置时，排气阀门6关闭，进气阀门5同时关闭，闸门4开启，永磁体活塞2通过闸门4回到位置p时，闸门4关闭，完成一次循环。

从进气阀门5流入圆环形管道1的低压流体被压缩成高压流体从排气阀门6排出，起到了压缩机的作用。流体可以是气体，也可以是气液混合两相流体，不可以是不可压缩流体。

本实施例中永磁压缩机在运行过程中永磁体活塞2单向运动、能量损耗较小，比往复式活塞的效率高。同时，其结构简单、动部件少，适合小型化和微型化。

本实施例中的永磁体活塞2即为永磁体动子，其也可以替换成励磁的动子，只要能达到使动子向前滑动压缩流体的效果即可。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。