[发明专利]一种柱弹簧支撑的主动活塞调相功回收一体式脉管制冷机

说明书

本发明公开了一种柱弹簧支撑的主动活塞调相功回收一体式脉管制冷机，制冷机的减振器、主动调相活塞功回收机构、压缩机和冷指布置在同一轴线上，主动调相活塞轴穿过压缩活塞内孔通过调相活塞柱弹簧与制冷机壳连接。压缩机电机和主动调相活塞电机均采用动圈式直线电机，径向振动小。压缩活塞与主动调相活塞均采用气体轴承，压缩活塞采用单侧柱弹簧支撑，主动调相活塞用以回收膨胀功，提升制冷机效率。设置两处位移传感器，分别监控主动调相活塞的位移和压缩活塞的位移，通过主动调相活塞电机调整压缩活塞和主动调相活塞之间的相位，保证制冷机高效运行。本发明优点：结构紧凑，低振动，功回收，制冷效率高。

技术领域

本发明涉及一种脉管制冷机，具体是涉及一种柱弹簧支撑的主动活塞调相功回收一体式脉管制冷机。

背景技术

红外探测系统具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰性优异等优点，在航天红外遥感、医疗、军事、通讯、毒气监测等邻域存在广泛应用，而红外探测器经低温冷却后会很大程度上提升响应速度、提高灵敏度、扩大探测范围、降低背景噪声影响，因此结构紧凑、启动快、控温范围宽的斯特林制冷机广泛应用于对红外探测器焦平面降温。分置式斯特林制冷机的压缩机与膨胀机存在侧向进出气，具有径向力，轴向振动大，并且压缩机与膨胀机均需要热端换热器进行散热，增加了制冷机整体重量与占用空间。脉管制冷机的膨胀功不能回收利用并以热量散出，导致效率降低。本发明集合了一体式斯特林制冷机结构紧凑和高效率的特点，和脉管冷指冷头无运动部件的特点，采用动圈式直线电机，有效降低了径向振动，并在轴向使用减振器，降低了轴向的振动，使用气浮轴承，并使用单侧弹簧支撑，相比于双侧弹簧支撑，轴向尺寸更为紧凑，降低了整机重量，用柱弹簧支撑，可以提供更大的轴向刚度，保证制冷机高频稳定运行，用两组位移传感器分别监控压缩活塞与主动调相活塞的运动，以主动调相活塞电机调整主动调相活塞相对于压缩活塞的运动相位，有效回收膨胀功，提高制冷机的效率。

发明内容

针对上述问题和需求，本发明的目的是提供一种柱弹簧支撑的主动活塞调相功回收一体式脉管制冷机。

为实现上述目的，本发明采用的结构如下：

所述一种柱弹簧支撑的主动活塞调相功回收一体式脉管制冷机，包括减振器1、主动调相活塞功回收机构2、压缩机3、热端换热器4和冷指5，特征在于主动调相活塞功回收机构2与压缩机3同轴布置集成于一体，主动调相活塞功回收机构2的主动调相活塞轴2-2-2穿过压缩活塞3-3中孔通过主动调相活塞柱弹簧2-2-1与制冷机壳6连接，主动调相活塞轴2-2-2与主动调相活塞3-3中孔间采用间隙密封，主动调相活塞体2-2-3安装于脉管5-1内，两者采用间隙密封，压缩机3与冷指5共用热端换热器4，热端换热器4布置于压缩机3与冷指5之间。减振器1、调相功回收机构2、压缩机3、热端换热器4与冷指5布置在同一轴线上。

所述主动调相活塞功回收机构2包括主动调相活塞电机2-1、主动调相活塞2-2和主动调相活塞位移传感器2-3，其中主动调相活塞轴2-2-2穿过压缩活塞3-3中孔通过主动调相活塞柱弹簧2-2-1与制冷机壳6固定，两者间隙密封，主动调相活塞轴2-2-2侧面与主动调相活塞电机线圈骨架2-1-1固定，主动调相活塞主体2-2-3安装与脉管5-1内，两者采用间隙密封。

所述压缩机3包括压缩机柱弹簧3-1、压缩活塞位移传感器3-2、压缩活塞3-3、压缩机电机3-4和压缩机气缸3-5。压缩机柱弹簧3-1两端分别固定于压缩活塞3-3与制冷机壳6上，压缩活塞3-3安装于压缩机气缸3-5内，两者采用间隙密封，压缩活塞3-3与压缩机电机线圈骨架3-4-1内侧固定，压缩机气缸3-5固定于压缩机电机磁极3-4-4内侧，压缩活塞位移传感器3-2固定于压缩机电机线圈骨架3-4-1上。

所述冷指5包括脉管5-1、回热器5-2、冷指壳5-3和冷端换热器5-4。脉管5-1固定于回热器5-2内部，回热器5-2填充于冷指壳5-3内，冷指5端部为冷端换热器5-4，脉管内侧为主动调相活塞2-2，两者采用间隙密封，回热器5-2与热端换热器4连通。