[讨论]内置动力型双作用压缩机

zybzlw

各位同仁、老师： # b/ p/ l! ?3 O* j我所提供的内置动力型柱塞式双作用压缩机，就是一种直线压缩机，或称作线型压缩机。其机型属于动铁式。它是将两个带有外铁心磁路的电磁线圈轴向设置在用非磁性材料制作的空心定子上，并通过两端的非磁性螺母将其固定。然后在空心定子内放置一个用铁磁材料制作的圆柱型动子铁心作柱塞，借空心定子当缸筒，再配合空心定子两端的单向控制阀，具有柱塞式压缩机的全部技术特征。工作时，用两个晶体二极管分别将单相交流电当中正负两个半周的脉动直流整出并分别供给套在空心定子两端的两个电磁线圈，使它们产生的工作磁场在空心定子的两端形成来回变位，而在空心定子内部的圆柱型动子铁心则依靠“磁阻最小原理”并跟随磁场的来回变位，形成直线往复运行。它与现有技术的不同之处主要表现在以下几个方面： 0 X; J5 u6 k( |1、结构当中没有弹簧装置； 8 f T. v' a9 n7 V4 O0 Y2、具有双向输出功能； : \+ B. b8 a) f7 ?7 v- m8 m3、整流方式独特； ( t2 B* R8 ^$ i) e( ]# U' Y' d4、由动子铁心将空心定子分隔成两个无杆密封腔； . w& E* I& R) @) R) y) I( \& Q5、动子铁心的每个吸气过程即包含着另一端的排气过程。 愿与大家交流，不足之处请多多指教!

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[此贴子已经被作者于2006-10-19 13:40:11编辑过]

zybzlw

关于您说的那个“往山上推石头”的问题，我想一定是您忽略了这一点，就是“单向阀”所具有的“止逆”作用。也就是说，只要你能够把石头推上来，“单向阀”就不会再让它从原路滚回去，如果这座山确实既高又陡，使推石者举步维艰的话，那么“传感器”就会自动帮忙，向“微脑”申请增援。“闭环控制”已是一个常用的技术手段。

我现在关心的问题是：在两个电磁线圈之间的公共铁心上还存在着交变磁通，如何防止发热，如何使压缩机实现无油润滑，如何能够使活塞的行程小于一个电磁线圈的长度，因为直流电磁铁所产生的磁吸力是随着气隙的减小而增大的，所以只有把活塞与电磁线圈的初始气隙调小了，才会使动子活塞的驱动力更大一些；如何使它成功地应用到空调、电冰箱上。尽管国外对直线压缩机的研究开发已有几十年的历史，但从几个最具代表性的机型上可以看出，都没有离开依靠弹簧复位使活塞完成直线往复运动这个模式，而针对解决弹簧系统带来的一系列问题，使各国科研机构耗费了大量的人力、物力，但最终还是在很大程度上因为结构复杂、加工工艺性差、成本高的缺点，而影响到它的实用性。

一个有用的参考是，韩国LG公司投入了60多位研究人员及400亿韩元用8年时间开发了线型压缩机，在世界上推出第一台使用线型压缩机的双门电冰箱后，认为线型压缩机与现有最高效率压缩机——曲轴驱动的变速往复式压缩机相比，能效可提高20-30％。由此可知，一旦直线压缩机能够不依靠弹簧共振系统实现直线往复运行，并使其结构简单化，就会马上进入实用阶段，并占居国际领先地位。而我所提供的这种机型正是具备了上述条件的。

请各位老师继续给予关注。

xzzxzz

关于你的问题是这么回事：只有活塞行程固定的压缩机单向阀才起作用。就是说，压缩到一定压力的气体，一定要想办法全压到单向阀的外面，单向阀里面不能有气，在行业术语里叫余隙容积，如果留有被压缩的气体，在活塞反向运动时，这部分气体会膨胀，也就是石头滚下来的意思。反复压缩同一部分气体是作无用功的。所以你一定要想办法使活塞的行程能被控制，把压缩好的气体都排出去，这样才能使单向阀起作用。

compressor

吸气阀如何设计？

xzzxzz

你的行程怎么限定？怎么解决冲击和余隙的问题？怎么解决振动平衡问题？

zybzlw

请参说明书附图7的油路简图：

211.157.104.94/sipo/zljs/hyjs-yx-new.jsp?recid=CN200510088342.4&leixin=fmzl&title=磁阻式直线振荡电动机及其一体化应用装置与供电方法&ipc=H02K33/12(2006.01)I#

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[此贴子已经被作者于2006-10-15 13:09:24编辑过]

zybzlw

对以上问题答复如下： - d* G$ o- R7 i7 ]" _6 a1、我是通过在空心定子两端用四个单向控制阀和两个三通组成的桥式整流管路来解决双作用直线压缩机两端产生脉动输出现象的，其中含有两个吸气阀和两个排气阀。 + ]# I" i& ^. |: l" `; l: x2、对于圆柱形动子铁心的行程限定问题，我是根据个人经验，即：被磁化动子铁心的磁场与通电线圈产生的磁场完全重合（或永磁体固有磁场与通电线圈所产生的磁场完全重合）时便不产生任何方向的工作转矩的“磁场相容原理”（暂拟名），把圆柱动子铁心与通电线圈完全对正时的位置当作有效行程起、止点的。 ; ~0 I# L+ _- V3、因为这种双作用直线压缩机，使用的是一种“自动型无杆活塞”，所以他的每一个压缩排气行程同时包含着另一个负压吸气行程，这样便有一对等值，反向和共线的力同时作用在“无杆活塞”上，使其产生平稳运行的效果。尽管如此，我还在“无杆活塞”的两端部与空心定子的两个端盖上都设置了缓冲装置并留有一定的余隙来防止动子铁心产生“趋调”。 以上答复是否成立，请各位老师继续赐教。

xzzxzz

我看你的东东没法用，活塞要受力的，你的行程和余隙还能保证吗？

zybzlw

从样机的运行情况来看，无论是空载还是负载，从未发生过碰撞缸盖的现象。因为它的活塞行程是可以随着压力的大小变化而自动调节的。

xzzxzz

你好象对压缩机真的不熟悉，但不是个混混，我跟你说细点吧。1、你的机子肯定能完成往复动作，具备了压缩气体的原始条件；2、你的机子在一定的输入功率下能提升气体压力，可以作为压缩机使用。但仅此二点是不够的。通常使用的压缩机，要求气压在0.4-1.0之间，在额定压力下，要有一定的排气量。我要问啦，你的机子在0.7mpa的压力下，产气量是多少？如果达不到国家标准的要求，耗能高的话，你的东东不过是玩具。你的东东是个变行程，就是说，气体会被反复压缩，这是在作无用功，就象是往山上推石头，到了山顶，石头自己滚下来，你再往上推。这样功耗很大，是个乱耗能机械。

zybzlw

多谢赐教。坦白地说，我是一个只有初中文化的农民，也确实不熟悉您提出的这些问题。这在我开始申请专利的时候就考虑到了，所以在我的《权利要求书》中，才把“磁阻式直线振荡电动机”这个最原始也最简单的东西，作为第一独立权来要求。其目的就是要重点保护这个最关键、最核心的东西，而把利用它来成就一系列机电一体化产品专利群的希望都寄托在合作企业的专业人员身上，或许说，他们都不需要再付出什么创造性的劳动，就可以在最短的时间内完成开发，而对于我来说，这几乎是不可能的。我的发明只是奠定了一个基础。
$ c$ V: ]6 o& C8 _" V* ~, D关于压缩机的能耗问题，我认为它不会成为一个高耗能机械，因为磁阻式直线振荡电动机把电能直接转换成直线往复运动机械能，本身就是一种节能形式，除非是把空心定子的两端封死或留有很大的余隙，才可能产生您所说的那种“弹簧”效应。再说，进气阀和排气阀两者之间的孔径也是不相等的，在动子“活塞”上，始终都有一种指向“活塞”运动方向一侧的倾向力存在，因此能产生排压气。我说的变行程是指这种压缩机在额定的电压或电流下，它的输出功率是一定的，压力高时，活塞的行程相对变短，压力低时行程相对变长。其好处就是它不会产生烧毁电机的现象，因为它使用的是一种单极性驱动电路，这种压缩机绝不会成为乱耗能机械，因为国外对直线压缩机的研究已经有几十年的历史了，不同的是它们搞的是单向输出结构，而我所发明的是一种双向输出结构，无论从电能利用、材料成本、加工工艺、控制方法等方面来说，都具有实质性的突破。
0 ^7 T* m) \: T$ M$ K另外，我在农村，条件不便，过一段时间才能来县城找人查看您的提问，回复不及时时，敬请见谅，谢谢您对我的帮助。

compressor

以下是引用xzzxzz在2006-10-22 15:25:27的发言：

你的东东是个变行程，就是说，气体会被反复压缩，这是在作无用功，就象是往山上推石头，到了山顶，石头自己滚下来，你再往上推。这样功耗很大，是个乱耗能机械。

呵呵，形象啊！

compressor

以下是引用zybzlw在2006-10-27 13:34:10的发言： 6 S/ ~& a9 a4 y+ W% V$ h多谢赐教。坦白地说，我是一个只有初中文化的农民，也确实不熟悉您提出的这些问题。这在我开始申请专利的时候就考虑到了，所以在我的《权利要求书》中，才把“磁阻式直线振荡电动机”这个最原始也最简单的东西，作为第一独立权来要求。其目的就是要重点保护这个最关键、最核心的东西，而把利用它来成就一系列机电一体化产品专利群的希望都寄托在合作企业的专业人员身上，或许说，他们都不需要再付出什么创造性的劳动，就可以在最短的时间内完成开发，而对于我来说，这几乎是不可能的。我的发明只是奠定了一个基础。

您的精神值得学习。但一种新发明总有优缺点，如何扬长避短才是好东西。双作用的电磁振荡式压缩机早就有，一直没有发展起来，总有他的内在原因。关键还是看效率和震动的大小。

付志杰

是个好的想法；可不知道加工和制造材料，工艺，气量，压力都不好解决，希望你成功！

xzzxzz

目前发达国家均采用微型低温制冷机作为红外探测器件以及高温超导器件的冷源（通常提供液氮至液氢温区（约-200℃直至-150℃）的制冷温度），因为它更容易做到微型化、更高的可靠性和不受放置方向的限制等。低温制冷机由低温制冷器和压力波发生器组成。其中压力波发生器是一种无阀型活塞-电机-体化设计的特种直线压缩机，其电功转换效率可高达90%以上。美国宇航局及欧洲航天局从八十年代末至今发射的十余颗卫星均采用了这种压缩机驱动的斯特林制冷机，它是提高卫星有效载荷和延长卫星使用寿命的有效手段。目前，国外正在进行将这一高技术成果推向民用的研究。美国正在开发用于家用制冷机的直线马达制冷压缩机。这一项目由美国环保署（U.S.Environmental Protection Agency ，简称EPA）发起并启动研发，美国环保署、美国宇航局、投资公司等相继投入资金推动进一步的研究。

我们知道直线电机利用电能直接产生直线运动，它有突出的优点：

结构简单：在需要直线运动的地方，采用直线电机可以实现直接传动，不需要一套将旋转运动转变为活塞直线往复运动的中间转换机构，因而使机器设备总体结构大大简化，体积大大缩小。

反应速度快，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。

容易密封，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。

容易密封，适用性强：由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，经过适当浸渍、涂封，它可在各种特殊环境中使用（包括液态物质中）。

稳定可靠，寿命长：直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，不怕震动和冲击，因此稳定可靠，寿命长。

此外，它还有控制方便、额定值高、精密定位和自锁等独特的优势。

直线电机早在1845年就有人提出，但直到最近二、三十年才得到开发和应用。直线电动机的设计和研制要紧密结合它所在系统的技术要求，进行机电控制系统一体化设计。直线电机的发展和应用表明它只有向着其他驱动装置所不能满足的或使用旋转电机受到限制的领域发展，才能找到直线电机独特的应用领域和优秀的应用机型。目前用于红外探测器件和高温超导器件的低温制冷机使用一种微型、高效、高可靠性的直线往复振荡电动机来驱动活塞式超净气体压缩机。

直线振荡电机有感应型直线振电机、推斥感应型直线振荡电机、直线同步振荡电机等。其中前两款直线振荡电机由于始终处于启动和制动状态，能量损耗大、效率低、发热利害，而且漏磁大、功率因数低。而采用直线同步振荡电机驱动的微型、高效、高可靠性的超净气体压缩机得到广泛的使用，激磁方式采用永磁式。这样既利用了直线电机可实现直线直接传动、无接触运行带来的结构简单、随动性好、适应性强、稳定可靠、控制性好等特点，又发挥了永磁式电机由于没有激磁绕组和对应的铜损而减少了电机体积和重量、提高了效率和成本等经济技术指标的优势。直线电机的主要缺点除了研究较少，掌握不够外，主要是没有很好的直线运动支承、动子和定子间气隙比旋转式电机大，使得功率因数及效率降低。

四、结论

使用直线电动机驱动的新一代制冷压缩机不存在旋转运动以及将电动机的旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构，结构紧凑，体积小、效率高、寿命长、可以轻松实现高速驱动。开展促进制冷机CFCs工质替代，并明显提高家用制冷机（冰箱、空调器等）能源效益的新一代直线马达制冷压缩机及其热力系统动态特性的理论和实验研究，将为促进环保和节能提供技术基础，大大缩短我国在制冷工业领域与发达国家的差距。

偶而见了篇文章，给你参考。别灰心，有志者事竟成。搞新东西真的很难，但一直搞下去，会有结果的。我想，你的压缩机行程控制，关键是不是在输入电功控制？能精确控制输入电功，可能就可以精确控制压缩机活塞行程。