TW201314041A - 線型壓縮機 - Google Patents

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Abstract

本發明係指一種基於諧振振盪機構之線型壓縮機，其包括一振盪配置，該振盪配置本質上由藉由一可移動部分(22)及一固定部分(21)界定之至少一線型馬達(2)、至少一諧振彈簧(3)、至少一活塞(4)及至少一平衡本體(5)形成，其中該線型馬達(2)之該可移動部分(22)與該活塞(4)係協作地相關聯，界定一活塞-馬達總成。該活塞-馬達總成係可操作地關聯至該諧振彈簧(3)之末端(31)，並且至少一平衡本體(5)與該諧振彈簧(3)之末端(32)係在功能上相關聯。此結構允許透過藉由該馬達產生之力及藉由氣缸中之氣體之壓縮產生之力的取消衰減該諧振振盪機構施加至該壓縮機機殼之振動。

Description

線型壓縮機
本發明係指一種線型壓縮機，其係基於諧振振盪機構，尤其係基於一諧振彈簧質量系統(用於維持其之組件之振盪移動)。問題中之線型壓縮機提供造成強加在其等之外機殼上之振動之衰減的一諧振振盪配置。
簡要言之，線型壓縮機由耦合至一線型馬達之造成工作流體之引進及壓縮之一活塞組成。該線型馬達造成強加線型振盪運動至該活塞，該活塞造成流體之壓縮。與藉由一習知旋轉馬達驅動之壓縮機相比，在其等之驅動上利用一線型馬達之壓縮機具有佔據一實質上小體積之優點。
一緊湊壓縮機之使用被視為較佳的，並且因由藉由一線型馬達驅動之一壓縮機佔據之體積明顯地小於由藉由一旋轉引擎驅動之一壓縮機佔據之體積，出現各種解決方案以追求藉由線型馬達驅動之壓縮機(所謂的線型壓縮機)之效能的提高。
基於此缺陷之解決，具備聚焦於最小化線型馬達在每一週期中執行需要之力的構件之線型壓縮機開始浮現。此等解決方案之一者歸於保存系統之能量之一物理原理之使用(使用該線型馬達之替代性移動並且以藉由該線型馬達做出之作用力被系統之慣性輔助之一方式將其延伸)。使用諧振現象。
諧振係一本體必須在某些頻率(叫做自然頻率或諧振頻 率)憑藉大振幅振盪之趨勢(或設施)。
一旦在接近一本體之自然頻率之一頻率強加一力，有機械能量之一逐漸累積，導致該系統之振盪之振幅的提高。
因此，顯現包括一線型馬達的解決方案，該線型馬達係安裝在包括彈簧之支撐件下方，該等彈簧具有累積藉由引擎遞送之能量的功能。除能量之累積，此等彈簧具有傳送馬達之移動至活塞之功能。此等彈簧通常叫作諧振彈簧。
歸因於移動活塞需要之能量之大部分已經儲存在彈簧諧振中之事實，諧振彈簧之使用幫助線型馬達工作並且降低移動該組需要之作用力，導致驅動該系統之線型馬達之較低電消耗。
具備諧振彈簧之線型壓縮機之一第一實例係在文件第US 2006/005700號中描述，該文件揭示一線型壓縮機，其具備與活塞相關聯之諧振彈簧之一總成，該活塞繼而與一線型馬達之可移動鐵芯相關聯。諧振彈簧之該總成由兩對彈簧組成，每一對安置在與該活塞相關聯之一板的一面中。因此，當在一方向上執行該活塞之線型移動時，配置在該板之各自面中之該對彈簧在該總成上動作，並且在其等達到某一程度之開放時在相反方向上移動該總成，降低該馬達以交替方式操作需要之作用力。然而，此實施例具有使用大量彈簧之不方便處，此使該總成之安裝複雜化。而且，此實施例阻止該壓縮機總成之最小化，阻止其在小裝置中之應用。
具備諧振器彈簧之一線型壓縮機之一第二實例係在文件 第PI 0601645-6號中描述，該文件揭示一最小化之壓縮機，其包括關聯一線型馬達與一活塞之一單一諧振彈簧，並且給予其藉由該線型馬達執行之一往復運動。此實施例雖然使得該線型壓縮機之一較緊湊配置成為可能，但是具有未提供介於該活塞與該線型馬達之間之位置中之任何偏差的存在的缺點，因為每一組件係安置在該諧振彈簧之一末端處。而且，此一結構性配置使用沿該壓縮機之完整長度配置之一單一彈簧，無任何導引元件，導致該活塞及該馬達之不想要之作用力，此可排除其等之正確運作。
具備諧振彈簧之線型壓縮機之一第三實例係在圖1中憑藉一諧振線型壓縮機CL示意性地圖解說明，根據最先進技術，其包括安裝在一氣缸CM內並且與一諧振彈簧MR之一第一末端相關聯的一活塞P，該諧振彈簧MR之第二末端與一線型馬達之一可移動部分(移動磁鐵)PM相關聯。該諧振彈簧MR具有藉由一緊固構件MF關聯至該壓縮機之機殼C之一中性部分PN。因此，應注意的是最先進技術之線型壓縮機CL運用安裝在該機殼C之一第一末端PE上之活塞P；及安裝在該機殼C之一第二末端SE上之馬達，即，每一組件在該壓縮機之該等末端之一者中。此等組件藉由該諧振彈簧MR而中介，然而，此馬達及活塞配置係非有利的，歸因於該壓縮機機殼中得到之振動，因為藉由該引擎產生之力及藉由氣缸中之氣體之壓縮產生之力係同相的(即，在相同方向上)，並且因此將其等相加導致在該機殼上之一較大力。
因此，注意到當前之最先進技術缺乏一諧振壓縮機，其包括一結構性之經簡化之配置，該配置可被最小化，並且而且具備降低機殼之振動之構件。
本發明之目的之一者係提供一種基於諧振振盪機構之線型壓縮機，其能夠衰減該諧振振盪機構施加至其之骨架之振動。在此意義上，於是本發明之另一目的係提供一種線型壓縮機，其之諧振振盪配置能夠促進藉由馬達產生之力及藉由氣缸中之氣體之壓縮產生之力的取消(甚至部分地)。
本發明之另一目的係提供一種基於諧振振盪機構之線型壓縮機，其之諧振振盪配置降低強加在其之機殼上之合力(移動)之振幅。
本發明之目的係藉由本文展示之線型壓縮機完全達到，該線型壓縮機包括一振盪配置，該振盪配置本質上包括至少一線型馬達(藉由一可移動部分及一固定部分界定)、至少一諧振彈簧及至少一活塞。該振盪配置進一步包括至少一平衡本體。
根據本發明之概念，該線型馬達之可移動部分與該活塞係協作地相關聯，界定一活塞-驅動總成。
在此意義上，該活塞-馬達係在功能上關聯至該諧振彈簧之末端之一者，同時至少一平衡本體與該諧振彈簧之相反末端係在功能上相關聯。
因此，提到之平衡本體能夠行使一振盪移動，該振盪移 動可與馬達活塞總成之諧振振盪運動同步，或者與該活塞-馬達總成之諧振振盪運動同步地相反。
將基於下面列出之圖式詳細描述本發明。
根據本發明之主要概念，其展示一種基於諧振振盪機構(藉由一線型馬達驅動並且其透過導致一經提高振盪振幅之能量之累積利用一諧振彈簧以協助其之操作)之線型壓縮機，其中該諧振配置自身能夠最小化來自氣缸中之氣體壓縮及馬達之振盪操作之不平衡的力。憑藉此，衰減該諧振配置施加至該線型壓縮機之機殼之振動。
圖2展示線型壓縮機1之較佳結構之一示意(橫截面)圖，該線型壓縮機1係根據本發明之概念及目的設計。
因此，包括一振盪配置之一線型壓縮機1之較佳結構本質上包括一線型馬達2、一諧振彈簧3、一活塞4，及一平衡本體5。顯著地，該線型壓縮機1亦包括一氣缸6及習知地存在於壓縮機中之其他元件(例如，如一頭總成7及連接8，用於工作流體之吸入與排出)。較佳地，該線型壓縮機1亦係藉由一機殼9整合，該機殼9具有容納形成提到之線型壓縮機1之所有組件的功能。
該線型馬達2大體上包括一固定部分21(定子或背鐵)及一可移動部分22(游標/磁鐵)。因此，該線型馬達2係一習知線型馬達。
根據本發明，該線型馬達2之該固定部分21係固定至該線型壓縮機之殼體9，或者亦固定至該線型壓縮機1之框架 9的任何中介元件(未展示)。因為該線型馬達2之可移動部分22與活塞4係協作地相關聯，界定一活塞-馬達總成。
該諧振彈簧3包含一實體彈性本體，即，當遭受一外部力時能夠經受物理「變形」，並且當擺脫外部力時能夠返回至其之初始「形態」。
較佳地，該諧振彈簧3係界定兩末梢末端31及32之一實質上螺旋管狀金屬本體。該諧振彈簧3進一步包括配置在其之長度之中間之一中性點33(其中振動或變形係遠遠小於該等末端31及32)。該中性點33允許該諧振彈簧3附接至該線型壓縮機1之殼體9，或者亦附接至該線型壓縮機1之機殼9之任何中介元件(未展示)。
該活塞4係在線型壓縮機中使用之一習知活塞，即，其包括藉由具一開放末端及一封閉末端(工作末端)之一本質上圓柱形本體界定之一活塞。
如藉由其之命名法歸納之該平衡本體5由具一具體質量之一本體組成。較佳地，該平衡本體5具有相似於該活塞-馬達總成之質量的一質量。
該氣缸6、頭7及該等連接8(用於工作流體之吸入及排出)包括已經屬於當前之最先進技術因此已經被熟悉此項技術者所知道之習知組件。
提供至該諧振彈簧3之該中性點33(或至經安置介於該諧振彈簧3與該機殼9之間之任何中介元件)之附接構件91的該機殼9亦包括已經屬於當前最先進技術之一習知機殼。
根據本發明之主要概念，該振盪配置係特別地自相同類 型之其他振盪配置拆離，並且屬於當前最先進技術，歸因於以下事實：該活塞-馬達總成(藉由介於該線型馬達2之可移動部分22與該活塞4之間之協作關聯界定)與該諧振彈簧3之末端31係在功能上相關聯，同時該平衡本體5與該諧振彈簧3之末端32係在功能上相關聯。
在此意義上，該線型馬達2之可移動部分22之移動係整合並且直接傳送至該活塞，藉此移動該活塞-馬達總成，並且結果移動該諧振彈簧3之末端31。此移動係傳送至該諧振彈簧3之末端32，並且結果至該平衡本體5。
因此，本文描述之振盪配置之每一組件具有其之特定功能，也就是：活塞-馬達總成(藉由介於該線型馬達2之可移動部分22與該活塞4之間之協作關聯界定)用來在該諧振彈簧3上強加移動並且強加有效壓縮工作流體之功能。
諧振彈簧3具有藉由累積機械能量放大該振盪移動之一功能。
平衡本體5具有平衡該系統之任務，使得藉由活塞-馬達總成(在工作流體之壓縮之時間)產生之力被廢除(藉由該平衡本體自身之移動所產生之力)。
因此，成功達到本發明之主要目的(藉由取消(甚至部分地)藉由該馬達產生之力及藉由氣缸中之氣體之壓縮產生之力衰減該諧振振盪機構需要該壓縮機機殼的振動)。
亦值得提到的係，如該活塞-馬達總成、該平衡本體5在該線型壓縮機1之機殼9內側執行一軸向、線型及振盪移 動。此移動可係與該活塞-馬達總成之諧振振盪移動同步或同步地相反。
已描述本發明之一較佳實施例之一實例，應瞭解本發明之範疇包含其他可行之實體變更，該等變更係獨自藉由申請專利範圍之措詞限制，包含可行之等效構件。
1‧‧‧線型壓縮機
2‧‧‧線型馬達
3‧‧‧諧振彈簧
4‧‧‧活塞
5‧‧‧平衡本體
6‧‧‧氣缸
7‧‧‧頭/頭總成
8‧‧‧連接
9‧‧‧機殼/殼體/框架
21‧‧‧固定部分
22‧‧‧可移動部分
31‧‧‧末梢末端/末端
32‧‧‧末梢末端/末端
33‧‧‧中性點
91‧‧‧附接構件
C‧‧‧機殼
CL‧‧‧線型壓縮機
CM‧‧‧氣缸
MF‧‧‧緊固構件
MR‧‧‧諧振彈簧
P‧‧‧活塞
PE‧‧‧第一末端
PM‧‧‧可移動部分
PN‧‧‧中性部分
SE‧‧‧第二末端
圖1圖解說明屬於當前最先進技術之諧振線型壓縮機之總成的一示意圖。
圖2圖解說明本發明之標的物之諧振線型壓縮機之總成的一示意圖。
1‧‧‧線型壓縮機
2‧‧‧線型馬達
3‧‧‧諧振彈簧
4‧‧‧活塞
5‧‧‧平衡本體
6‧‧‧氣缸
7‧‧‧頭/頭總成
8‧‧‧連接
9‧‧‧機殼/殼體/框架
21‧‧‧固定部分
22‧‧‧可移動部分
31‧‧‧末梢末端/末端
32‧‧‧末梢末端/末端
33‧‧‧中性點
91‧‧‧附接構件

Claims (4)

  1. 一種線型壓縮機，其包括一振盪配置，該振盪配置基本上由藉由一可移動部分(22)及一固定部分(21)界定之至少一線型馬達(2)、至少一諧振彈簧(3)及至少一活塞(4)形成，特別地，該壓縮機之特徵在於：該振盪配置包括至少一平衡本體(5)；該線型馬達(2)之該可移動部分(22)與該活塞(4)係協作地相關聯，界定一活塞-馬達總成；該活塞-馬達總成與該諧振彈簧(3)之該末端(31)係在功能上相關聯；及至少一平衡本體(5)與該諧振彈簧(3)之該末端(32)係在功能上相關聯。
  2. 如請求項1之線型壓縮機，其中該平衡本體(5)能夠具有一振盪移動。
  3. 如請求項2之線型壓縮機，其中該平衡本體(5)能夠執行與該活塞-馬達總成之諧振振盪移動同步之一諧振振盪移動。
  4. 如請求項2之線型壓縮機，其中該平衡本體(5)能夠執行與該活塞-馬達總成之該諧振振盪移動同步地相反之一諧振振盪移動。
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