[发明专利]具有共振弹簧和变形控制装置的直线驱动单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来控制直线驱动单元(例如，制冷压缩机的直线电动机)的共振弹簧的某些变形的装置，该直线驱动单元包括：电动机外壳，该电动机外壳被电激励且固定到固定结构；和磁衔铁，该磁衔铁通过电动机外壳的电激励以往复轴向运动移位。当应用于制冷压缩机时，磁衔铁在一侧联接到要在气缸或压缩室的内部中移位的活塞，并且在另一侧联接到螺旋共振弹簧的端部，该螺旋共振弹簧的相对的端部固定到所述固定结构。

本发明可以应用于直线压缩机，或使用共振弹簧的任何其它类型的构造，该共振弹簧结合电动直线驱动单元操作，用来避免共振弹簧的径向弹性变形消极地影响通常在协作元件的内部中的要被驱动单元直线地且往复地移位的元件的操作(如制冷压缩机的活塞和气缸之间的操作关系中出现的)。

背景技术

螺旋弹簧通常用作在用于多种应用的共振系统中，诸如在直线驱动单元(例如，制冷压缩机的直线电动机)中，用来存储势能的元件。如附图的图1中示例性地示出的，通常用于制冷并且由直线类型的电动机驱动的压缩机包括外壳1，该外壳通常是封闭的并且容纳非共振组件，该非共振组件包括曲轴箱10，该曲轴箱可以通过例如螺旋式弹簧的悬挂弹簧11安装在外壳1中。

曲轴箱10包括气缸12，在该气缸内部中限定压缩室13，该压缩室具有通常由阀板且由盖25封闭的端部13a，和敞开的相对的端部13b，通过该敞开的相对端部13b安装活塞20，该活塞在压缩室13的内部中往复运动。活塞20通过通常呈杆30的形式的联接装置联接到磁衔铁A，该磁衔铁承载直线电动机M的磁体40，该直线电动机还包括电动机外壳C，该电动机外壳固定到固定结构并且被电激励以便轴向地且往复地移位磁衔铁A。

在制冷压缩机的直线驱动单元的构造中，电动机外壳C可以直接固定到所述压缩机的外壳1，或所述压缩机的非共振组件的任何组成部分，例如并且如示出的，其曲轴箱10。在这种情况中，压缩机的外壳1限定固定结构，该固定结构用于电动机外壳C的固定。

直线电动机M负责产生必要的驱动以便使活塞20在气缸12的压缩室13的内部中移位，并且因此以便压缩呈气体的形式的制冷流体。

共振弹簧装置联接到由活塞、杆和磁衔铁限定的可移动的组件，该共振弹簧装置通常包括至少一个螺旋共振弹簧50，该螺旋共振弹簧被安装成在活塞在压缩室13的内部中往复轴向移位时在活塞20上施加相反的轴向力。共振弹簧50用作活塞20的轴向移位的引导件，并且也与压缩机的直线电动机M联合地致动压缩可移动组件。压缩可移动组件(活塞-杆-磁衔铁)和共振弹簧50限定压缩机的共振组件。在图1中例示的现有技术构造中，共振弹簧50具有螺旋状形状，其端部50a联接到固定结构，并且相对的端部50b联接到磁衔铁A，以便与磁衔铁A的往复轴向运动联合地轴向地且弹性地变形。在示出的构造中，共振弹簧50的端部50a和50b分别固定到非共振组件，例如，到曲轴箱10或到其支撑结构，和到压缩可移动组件。

共振弹簧的致动引起主振动模式(轴向弹性变形)的巨大变形，该主振动模式是在压缩机的操作期间负责气缸10的内部中的活塞20的正确共轴定位的模式。呈主振动模式的共振弹簧50的变形与共振弹簧的存储和恢复用来移动活塞20的能量的能力成比例。

虽然希望具有呈确定的振动模式的共振弹簧50的巨大变形能力，但其它振动模式通常是不希望的。扭转和径向模式可能产生沿不希望的非轴向方向的活塞20的巨大的扭力和移位，导致压缩机出现突变失效。

目前，由共振弹簧50的致动引起的不希望的振动模式的存在的控制通过以下方式被实现：在方案中避免这种模式(即，接近压缩机操作的频率谐波的模式)的存在；和在压缩机的操作时，避免共振弹簧50的这种不希望的振动模式被电动机M的磁衔铁A的运动引起。

然而，在以可变容量(或可变操作频率)工作的压缩机中，所述控制难以实现，这是由于，压缩机不再以固定的基本频率操作，而是在一系列频率内操作，促进激活不希望的模式的可能性。

发明内容

鉴于上述，本发明的一般目标是提供一种用于直线驱动单元中的共振弹簧的变形控制装置，该变形控制装置通过简单的构造允许控制共振弹簧的变形，在直线驱动单元的整个使用寿命期间，限制所述变形到确定的主振动模式，最小化或者甚至消除不希望的其它振动模式，保留主振动模式的能量并且不需要改变共振弹簧的构造特性。

本发明还具有以下目标：提供一种如上所述的控制装置，并且该控制装置允许控制和最小化由所述不希望的振动模式引起的共振弹簧的侧向和扭转移位。