制冷压缩机的一次革命

〔一〕 原理介绍 本环形压缩机包括机体和定子两部分，机体为一筒状圆柱体，定子由铁芯和线圈组成，它与机体相互插装在一起，在机体紧靠定子磁极的壁上，至少设有一个环形槽，环形槽口用隔膜封闭，构成一种环形空腔；环形空腔内装有数个能导磁导电的弧形滑块，且设有两个通向机体外的气孔即进气孔和排气孔；弧形滑块的形状和大小与内腔相匹配且相互之间留有缝隙；定子线圈分为两个区，一个是能对滑块产生磁场加速力的加速区（铁芯上绕有线圈），另一个是减速区（铁芯上无线圈）。 为了适应不同的需要，在一个定子上可叠加多个机体，通过机体压缩回路的串联，可提高工作压力，而并联则可加大流量。 本压缩机还可以根据不同要求，设计为外定子式（即定子在外层，机体在内层）。 对于上述减速区对滑块的运动减速，还可以在定子减速区对应的环形空腔内设置机械阻尼装置，如增大滑块使其与环形槽之间的缝隙减小，加大摩擦力平减慢滑块的运动速度；也可以采用屏蔽定子减速区的的旋转磁场，使滑块失去旋转磁场对它的加速力。 本环形压缩机的工作原理是，环形槽与隔膜所形成的环形空腔相当于活塞式压缩机的气缸，而环形空腔内的数个弧形滑块相当于活塞，又因其将定子磁场转换为机械运动，所以又起着电动机中转子的作用。 环形空腔通向机体外的两个气孔，基本上处于环形空腔内对应于定子上的加速区与减速区接合处，在加速区旋转磁场的方向确定后，一个成为吸气孔，而另一个就是排气孔。滑块在线圈加速区的作用下沿环形槽高速运动，但它在进入减速区后，速度很快减慢，而后面的滑块仍继续以原来的高速运动时就会赶上它，这样两个滑块之间的气体就会受到压缩从排气孔排出；反之，当滑块从减速区进入加速区后，因受定子磁场的作用力则加速运动，与其后边仍在减速区的滑块拉大距离，它们之间的气体压力也随之降低，这时外面的空气就会从进气孔吸入气缸；这样周而复始，完成整个吸气丶压缩丶排气的全部工作过程，达到制冷目的。 本实用新型的优点是：它将电动机与压缩机有机地结合为一体，结构简单，体积小，生产成本低，还解决了工质和润滑油对定子线圈简腐蚀，使运行更加可靠，更重要的是减少了动力传递的排气阀丶轴承丶滑片等许多中间环节，效率更高，且无噪音，无污染。 下面结合附图说明本环形压缩机的详细结构： 图1为环形压缩机结构示意图。 图2为图1沿AA′线剖视图。 图中，1为机体，2为环形槽，3为隔膜，4为滑块，5为进气孔，6为排气孔，7为定子铁芯，8为定子线圈加速区，9为定子线圈减速区。 本实施例的机体1为一筒状圆柱体，它与定子相互插装在一起，且定子在内层，机体在个层；在机体紧靠定子磁极的壁上，设有两个环形槽2，环形槽口用铜皮隔膜3封闭，构成一种环形空腔；环形空腔内装有数个用导磁导电钢铁材料制成的弧形滑块4，且每个空腔均设有通向机体外的进气孔5和排气孔6，两孔设在加速区与减速区接合处；滑块4的形状和大小与内腔形状相匹配且相互之间留有缝隙；绕在定子铁芯7上的线圈分为两个区，一个是绕有线圈且能对滑块产生磁场加速力的加速区8，另一个是无线圈减速区9。 〔二〕与现有技术比较 制冷压缩机按其结构型号不同，可分为活塞式、离心式、螺杆式三大类，但在小型制冷系统中(如家用电器冰箱、空调中)，主要为活塞式压缩机。活塞式压缩机是靠容积变化来实现压缩功能的，当气缸容积扩大时吸气，变小时压缩，从而对制冷剂实现压缩，使其进行制冷循环。 活塞式压缩机主要有两种结构，往复活塞式(简称往复式)和旋转活塞式(简称旋转式)。近年来又出现了一涡旋式压缩机，是以两块平面上阴阳凹凸的螺旋线相互啮合摆动，形成一个变化的容积，把制冲剂从螺旋空隙中挤压出去。 小型制冷设备所使用的活塞式压缩机都是由两大部分组成为一体，而且密封在一个壳体内，即全封闭压缩机。它由电动机和压缩机两大部分组成，不同的只是驱动着不同的压缩机。其能量转换都是通过电动机定于--电动机转子--轴系统--传递至压缩机的各种压缩部件。 往复式压缩机历史悠久，至今仍在广泛应用。它主要由电机定子、转子、压缩机缸体、活塞、曲轴、连杆、进排气阀等组成。它的特点首先是将电机的旋转运动转换为往复运动，由活塞的位移进行压缩。我们知道普遍使用的家用制冷机压缩机大多数使用旋转式电动机驱动活塞作往复振荡，必须有一套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。 通过对这类压缩机的动力学分析（以曲柄连杆机构为例）可见：作用在曲柄连杆机构上的力主要有三种——惯性力、气体力（负载）、摩察力。惯性力又分为活塞往复运动所产生的惯性力、曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产的惯性力；压缩机的摩擦功率包括往复摩擦功率、旋转摩擦功率。其中曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产生的惯性力以及旋转摩擦功率项都是因为使用旋转式电动机而直接带来能量损失的项目，而往复摩擦功率的损失则很大程度上是由曲柄造成的活塞所受到的径向力引起的。 总之，这种机器总体体积庞大、传动效率低、噪声大、磨损利害、寿命短，因此活塞式制冷压缩机具有很大大的改善潜力。对于家用冰箱的全封闭式压缩机，输入功率只有1/3得到有效利用（电效率约为30%），而在商用制冷设备中，这个比例也仅有1/3至1/2。 旋转式压缩机的活塞象一个在扁平圆盒子内旋转的转子一样，活塞装在扁心轴上沿汽缸侧壁面做平面滚动，作用于汽缸内的制冷剂。为了隔断吸气区与排气区，在气缸侧壁上开有一个垂直的槽，槽内装有一个与转子配合很好，可以被压进转于侧壁槽内的滑片。 与往复式压缩机相比，旋转式的活塞转子不再需曲轴连杆将电机的旋转运动转变为往复运动，所以减少了能量转换环节提高了效率，是一个大的进步。而且因为没有了进排气阀而极大地提高了工作的可靠性。 涡旋式压缩机的原理与旋转式类似，只不过压缩部分不是转子活 塞而是由运动滑盘，固定滑盘等组成。它的原理是由偏心轴带动运 动滑盘绕固定滑盘的轴线摆动而完成进气和压缩的功能。 与旋转式相比，涡旋式压缩机不仅同样没有曲轴连杆进排气阀 等，而且无旋转式所必须有的滑片使工作更加可靠。 旋转式及涡旋式压缩机的制造加工要求非常高，加工成本直接影响了成本及应用。 这种环形压缩机由机体和定子组成，机体为筒状圆柱体，与定子插装在一起，在机体紧靠定子磁极的壁上，设有环形槽，环形槽口用隔膜封闭，环形空腔内装有数个能导磁导电的弧形滑块，且通向机体外设有进气孔和排气孔；线圈分为加速区和减速区，滑块在加速区内快速运动，在减速区内则减慢运动，完成整一个接一个的吸气丶压缩丶排气过程，实现了制冷目的，其结构简单，体积小，成本低，无腐蚀，运行可靠，效率高，无噪音，无污染。 〔三〕开发的前景 这是一种具有往复式压缩机的容易加工，又有旋转式涡旋式压缩机的不用曲轴连杆系统的优点，并且没有进排 气阀、滑片的全新型压缩机，具有结构简单、加工容易、转换效率高、工作可靠的优点， 省去原有的电机转子，轴系统等，而且无进排气伐、滑片等密封部 件，结构很简单，从而使原来影响压缩机安全运行的抱轴丶卡涩丶阀片不严丶工质及润滑油对绕组的污染和腐蚀的产生根源都消除了，所以运行更加可靠；因为是定子磁场直接驱动滑块进行压缩，减少了由电机转子到压缩部件的中间环节，所以从减少动力的中间传递环节上提高整机 的转换效率。 由于整台压缩机不超过十来种零部件，且容易加工无需专用设备，所以将大大降低生产成本，使其具有更大的竟争优势。 同一水平的竞争只能是价格战等形式，但这种竞争对企业的发展没有什么益处。国内空调行业内近期也将会用这一形式来决战，但大战之后是两败俱伤，胜者也将元气大伤短期内难于复元。与其如此，还不如在开发新产品开辟新市场上下功夫，用除价格战外别的办法来取胜。 环形压缩机是中国具有自主知识产权的技术，远远领先于国际同行业的水平，是制冷压缩机的一次革命，必将为制冷压缩机技术带来深远的影响，为开发企业带来丰厚的收益。 〔四〕联系方法 联糸人：吴建奎 电话：或 传呼：0359--8012345呼9083523 通信地址：山西省永济市中山东街20号 济热电厂 044500 E-mail：wujiankunyong@263.net 或zhongwww5430@sohu.com