一種磁性彈簧及具有其的直線電機和壓縮機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及彈性支撐裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種磁性彈簧及具有其的直線電機和壓縮機。
【背景技術(shù)】
[0002]目前壓縮機用直線電機大都使用鋼制彈簧，實現(xiàn)往復(fù)諧振運動。彈簧固有頻率單一，無法實現(xiàn)變頻調(diào)整冷量，而采用變?nèi)莘绞秸{(diào)整壓縮機冷量導(dǎo)致制冷能效較低，如圖1所示的例子。
[0003]參見圖1，該線性壓縮機100包括:汽缸200、活塞300，以及設(shè)有內(nèi)定子420、外定子440及永磁體460的線性電機400，各部件均容置于殼體110內(nèi)。當(dāng)永磁體460由于內(nèi)定子420與外定子440之間的相互電磁力而線性往復(fù)運動時，連接于永磁體460的活塞300沿著永磁體460接合地運動，從而進行線性往復(fù)運動。內(nèi)定子420固定于汽缸200的外圍，且外定子440通過機架520和定子端蓋540軸向固定。支撐件320連接于活塞300的后側(cè)，兩個前主彈簧820的兩端由支撐件320和定子端蓋540支撐，一個后主彈簧840的兩端由支撐件320和后蓋560支撐，且后蓋560結(jié)合于定子端蓋540的后側(cè)，前主彈簧820和后主彈簧840構(gòu)成主彈簧800。消聲器700設(shè)于活塞300的后側(cè)。在汽缸200的前部設(shè)有排放閥620，在排放閥620的前部設(shè)有支撐帽640及排放罩660。
[0004]如果不采用彈簧，僅依靠電機實現(xiàn)往復(fù)運動和壓縮氣體存在更多的難題。首先是排氣瞬間需求出力較大，沒有慣性的情況下，需要電機單周期或半周期出力較多，并且多于諧振狀態(tài)下的做功值;其次單缸壓縮，電機需要實現(xiàn)反向，就需要起到剎車和再加速的作用，浪費較多能量;再者在考慮節(jié)能的前提下計算頻率，相比之下要低很多，無法高頻運行，動子質(zhì)量越重，頻率越低。
[0005]在專利(申請)號為“201010104727.6”的專利文獻中，公開了具有永磁緩沖儲能裝置的直驅(qū)壓縮機，如圖2所示。該方案中，永磁體磁力與儲能及距離關(guān)系性極大，距離越遠，越無法起到儲能的作用;磁石上止點無法準(zhǔn)確控制，對安裝要求極高;無法解決側(cè)偏力的影響，側(cè)方向磨損應(yīng)該較為嚴(yán)重;實際生產(chǎn)可操作性低。
[0006]參見圖2，該具有永磁緩沖儲能裝置的直線壓縮機，包括壓縮腔殼體1、活塞2、活塞軸3、第一運動磁環(huán)4、第一固定磁環(huán)5、第一固定磁環(huán)底座6、滑動軸承7、直線電機8、上止點
9、下止點10、壓縮氣室11、吸氣閥12、排氣閥13、吸氣室14、排氣室15、吸氣口 16、排氣口 17，第二運動磁環(huán)18、第二固定磁環(huán)19、第二固定磁環(huán)底座20，第一凸起環(huán)21，第二凸起環(huán)22。其中，活塞軸3—端與直線電機8連接，另一端與活塞2連接?；瑒虞S承7固定于壓縮腔殼體I內(nèi)部，活塞軸3由滑動軸承7定位做往復(fù)運動。永磁緩沖儲能裝置由固定磁環(huán)和運動磁環(huán)構(gòu)成，其中在滑動軸承7兩側(cè)的第一固定磁環(huán)底座6上固定第一固定磁環(huán)5、第二固定磁環(huán)底座20固定第二固定磁環(huán)19，活塞軸3第一凸起環(huán)21上固定第一運動磁環(huán)4，第二凸起環(huán)22上固定第二運動磁環(huán)19。吸排氣腔體由吸氣室14和排氣室15組成，吸氣室14和排氣室15中間相互隔離，氣態(tài)流體經(jīng)吸氣口 16進入吸氣室，并由吸氣閥12進入壓縮氣室11，吸氣閥12單向?qū)?氣態(tài)流體經(jīng)排氣閥13從壓縮氣室11排入排氣室15，再經(jīng)排氣口 17排出，排氣閥13單向?qū)ā９ぷ鲿r，直線電機8與活塞軸3直接連接，驅(qū)動活塞2做高速往復(fù)運動壓縮制冷劑，活塞沿軸向在上止點9及下止點1之間運動。
[0007]在專利(申請)號為“201010600482.6”的專利文獻中，公開了具有磁力彈簧結(jié)構(gòu)的直線壓縮機，如圖3所示。該方案的可實施性較差，未能考慮應(yīng)用的其他問題。
[0008]參見圖3，該具有磁力彈簧結(jié)構(gòu)的直線壓縮機，磁力彈簧34、運動活塞組件33、直線電機32、壓縮機機體31和排氣閥30;所述磁力彈簧34，包括永久動磁體和永久定磁體;所述運動活塞組件33，包括電機動子、活塞及永久動磁體;所述直線電機32，包括電機內(nèi)定子、電機外定子、動子及線圈，動子與活塞及永久動磁體聯(lián)為一體;壓縮機機體31，固定直線電機內(nèi)定子、外定子及永久定磁體。其中，磁力彈簧34的永久動磁體鑲嵌在活塞組件33上。磁力彈簧34的永久定磁體鑲嵌在壓縮機機體上。運動活塞組件33在電機交變推力的作用下沿電機軸線方向做往復(fù)直線運動，從而完成壓縮機的吸氣-壓縮-排氣過程。
[0009]以上技術(shù)中，磁力儲能較小，較難實現(xiàn)大容量使用；行程限制大，短行程無法正常工作;側(cè)向力較大，側(cè)向磨損會較為嚴(yán)重;整機安裝困難，基本無法實施;安裝方面對運動方向尺寸要求高，該因素也導(dǎo)致磁石要求準(zhǔn)確安裝;活塞、氣缸座材料要求苛刻，必須不導(dǎo)磁，否則無法實現(xiàn)，并且可能導(dǎo)致較多的附加損耗;動子缺乏支撐點，活塞承受全部的側(cè)偏力，會導(dǎo)致較大的磨損。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中，存在儲能小、損耗大和裝配難度大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，針對上述缺陷，提出一種磁性彈簧及具有其的直線電機和壓縮機，以增大儲能能力、減小裝配難度。
[0012]本發(fā)明一方面提供一種磁性彈簧，包括:支撐架，至少設(shè)置于所述支撐架兩端之一的彈性振蕩單元，以及安裝于所述支撐架兩端之間的驅(qū)動單元;所述彈性振蕩單元，包括:安裝于所述支撐架端部的直線振蕩磁石，以及分別隔離設(shè)置于直線振蕩磁石上下的固定磁石組，使得所述支撐架端部懸浮于所述固定磁石組中間；所述驅(qū)動單元被驅(qū)動，通過至少設(shè)置于所述支撐架兩端之一的彈性振蕩單元的協(xié)同作用，使得所述支撐架進行直線往復(fù)運動。
[0013]優(yōu)選地，所述驅(qū)動單元，包括安裝于所述支撐架兩端之間的驅(qū)動磁石。
[0014]優(yōu)選地，所述固定磁石組包括第一固定磁石組，所述第一固定磁石組包括四個固定磁石，所述四個固定磁石在直線振蕩磁石的垂直方向上呈田字形對稱包羅于所述直線振蕩磁石外圍。
[0015]優(yōu)選地，所述第一固定磁石組圍繞所述直線振蕩磁石的一端設(shè)置。
[0016]優(yōu)選地，所述固定磁石組還包括第二固定磁石組，所述第二固定磁石組與所述第一固定磁石組結(jié)構(gòu)相同，圍繞所述直線振蕩磁石的另一端設(shè)置。
[0017]優(yōu)選地，所述直線振蕩磁石包括至少兩個，至少兩個直線振蕩磁石沿著所述支撐架的直線往復(fù)運動方向設(shè)置;在每兩個直線振蕩磁石之間圍繞設(shè)置有一組所述固定磁石組。
[0018]優(yōu)選地，所述直線振蕩磁石包括至少兩個，至少兩個直線振蕩磁石沿著所述支撐架的直線往復(fù)運動方向設(shè)置;在每個直線振蕩磁石的相同一端圍繞設(shè)置有所述固定磁石組，形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0019]優(yōu)選地，所述直線振蕩磁石包括至少兩行，每行所述直線振蕩磁石包括一個直線振蕩磁石;至少兩行直線振蕩磁石沿著所述支撐架的直線往復(fù)運動方向并行設(shè)置，在每行直線振蕩磁石的相同一端圍繞設(shè)置有所述固定磁石組，且兩行之間的固定磁石共用，形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，所述直線振蕩磁石包括至少兩行，至少兩行直線振蕩磁石沿著所述支撐架的直線往復(fù)運動方向并行設(shè)置;每行所述直線振蕩磁石包括至少兩個直線振蕩磁石，至少兩個直線振蕩磁石沿著所述支撐架的直線往復(fù)運動方向設(shè)置;在兩個直線振蕩磁石之間圍繞設(shè)置有一組所述固定磁石組，且兩行之間的固定磁石共用。
[0021 ]優(yōu)選地，每兩個直線振蕩磁石之間的間距，大于直線振蕩的單邊振幅。
[0022]優(yōu)選地，當(dāng)所述彈性振蕩單元設(shè)置于所述支撐架兩端時，設(shè)置于所述支撐架兩端的彈性振蕩單元分別為第一彈性振蕩單元與第二彈性振蕩單元，所述第一彈性振蕩單元與所述第二彈性振蕩單元，具有相同的結(jié)構(gòu)，對稱于所述驅(qū)動單元設(shè)置;或者，所述第一彈性振蕩單元與所述第二彈性振蕩單元，具有不同的結(jié)構(gòu)，不對稱于所述驅(qū)動單元設(shè)置;或者，當(dāng)所述彈性振蕩單元設(shè)置于所述支撐架一端時，設(shè)置于所述支撐架一端的彈性振蕩單元包括第一彈性振蕩單元與第二彈性振蕩單元，所述第一彈性振蕩單元與所述第二彈性振蕩單元具有相