[0001] 本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种轻量化直线压缩机。

[0002] 目前，红外探测器所需压缩机的设计思路朝着尺寸小、重量轻、功耗低及低成本的方向不断发展。由于压缩机采用直线电机驱动，电机核心部件如内软磁、外软磁、磁钢及线圈等零件不可或缺，活塞及其他支撑结构也必须存在，因此现有线性压缩机的工作特性限制下，如何优化压缩机的结构，使其实现微型轻量化设计是目前的研究重点与难点。

[0003] 例如，公开号为CN113309682A的专利申请中采用内磁轭与气缸一体化设计，去掉了内磁轭与活塞之间原有的气缸壁厚，使压缩机的径向尺寸得以减小，但方案中，磁钢与定子骨架之间仍然有缝隙，且磁钢与内磁轭有定子骨架壁厚，从而导致压缩机的径向尺寸偏大；公开号为CN115750269A的专利申请将内软磁、永磁体置于活塞内部，因此会加剧活塞在受到较大的径向力时的磨损，导致可靠性及寿命降低。另外，上述设计使得电机气隙包含气缸座壁厚、活塞壁厚及活塞与气缸之间的间隙，使得电机输出力偏小，同时该种设计并未取消永磁体壁厚，压缩机径向尺寸仍然较大。

[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 实施例1

[0040] 如图1所示，本实施例提供了一种轻量化直线压缩机，其包括：

[0041] 壳体9，其整体为筒状结构；

[0042] 气缸座6，其与壳体9可拆卸的连接，且二者同轴(即轴向Y)设置，例如本实施例中，所述气缸座6可与所述壳体9的端部连接；

[0043] 定子组件、动子组件，其均与所述气缸座6同轴(即轴向Y)设置。

[0044] 具体的，如图2所示，所述动子组件整体位于所述壳体9内，且包括：

[0045] 活塞7，其包括活塞杆71以及与所述活塞杆71连接的活塞头72，且所述活塞头72部分/全部容纳于气缸座6中，且可在所述气缸座6内支线移动；所述本实施例中，所述活塞杆71、活塞头72可一体成型；

[0046] 内磁轭3，其通过焊接或粘接等方式连接所述活塞杆71的外壁面，且所述内磁轭3的外径小于或等于所述活塞头72的外径，由此使得内磁轭3的外壁面在径向上不会凸出于活塞头72的外壁面，有利于压缩径向尺寸；同时，所述内磁轭3的外壁面上开设有容纳槽31；

[0047] 以及动子磁性件4(如磁钢等)，其通过焊接或粘接等方式安装于所述容纳槽31内，且位于所述活塞杆71的外围，由此使得动子磁性件4的部分容纳于容纳槽31内，有利于进一步减小径向尺寸；

[0048] 所述活塞7、内磁轭3、动子磁性件4与所述气缸座6同轴(即轴向Y)设置。

[0049] 如图3‑4所示，所述定子组件包括：

[0050] 定子骨架1，其套设在所述动子组件的动子磁性件4的外围，且通过粘接、焊接等方式连接所述气缸座6；同时，所述定子骨架1、动子磁性件4之间具有间隙；

[0051] 外磁轭，其连接所述定子骨架1的外壁面，且内部形成有第一容纳腔11以及第二容纳腔12，所述第一容纳腔11以及第二容纳腔12相互连通，以形成“T”型腔体结构，且在径向上，所述第二容纳腔12位于第一容纳腔11、定子骨架1之间，即第二容纳腔12相对于第一容纳腔12而言，其更靠近所述定子骨架1，同时，所述第一容纳腔11的长度大于第二容纳腔12的长度；

[0052] 线圈绕组5，其安装于所述第一容纳腔11中；优选的，所述线圈绕组5表面经过浸漆、烘烤处理，且贴附有绝缘纸；

[0053] 以及定子磁性件8(如磁钢等)，其通过焊接或粘接等方式连接所述定子骨架1的外壁面，且位于所述第二容纳腔12中，同时与所述动子磁性件4相对设置；同时，所述定子磁性件8上、与所述定子骨架1接触的区域通过滚花及喷砂等工艺处理，以增加粗糙度，从而其与定子骨架1的连接强度；

[0054] 所述定子骨架1、外磁轭、线圈绕组5、定子磁性件8与所述气缸座6同轴(即轴向Y)设置。

[0055] 本实施例中，动子组件装配完毕后与气缸座6配合，再将定子组件连接气缸座6，即可完成压缩机的装配，该装配过程简单、易操作，有助于提高装配效率，同时，定子骨架1、气缸座6可采用如钛合金等不导磁材料制成，且活塞头72与气缸座6配合的表面具有自润滑涂层，以减轻磨损。

[0056] 上述轻量化直线压缩机的工作原理如下：

[0057] 当线圈绕组5通交流电后，内磁轭3产生的恒定磁场与线圈绕组5产生的交变磁场相互作用，产生电磁驱动力，驱动活塞7、内磁轭3、动子磁性件4在轴向Y上往复运动，以完成气体压缩等工作进程，实现制冷效果。

[0058] 运动过程中，动子组件会受到径向冲击力影响，活塞7的中心轴线将在径向上偏离气缸座6的中心轴线(与轴向Y重合)，此时定子磁性件8在径向上、对动子磁性件4施加排斥力，形成径向永磁轴承结构，以实现对动子组件的支撑，以在径向上对运动的动子组件进行缓冲，防止活塞7与气缸座6接触摩擦，从而避免产生磨损，以保证设备性能稳定、可靠。

[0059] 优选的，本实施例中，所述定子磁性件8的长度小于动子磁性件4的长度，使得在动子组件运动的行程范围内，整个定子磁性件8的投影始终可以完整投射到动子磁性件4上，保证在径向上两者的互斥面积始终相等，以此使得径向支撑刚度保持稳定，同时避免二者因发生错位产生额外的轴向力，从而对电机本身产生的电磁推力产生影响。

[0060] 由此，本实施例中的轻量化直线压缩机所需零件数量少、结构紧凑、装配工艺简单，其将活塞、内磁轭3及动子磁性件4做成一体结构，取消原有的动子磁性件4安装骨架以及将内磁轭3连接于气缸座6上的结构设计，使压缩机的径向尺寸进一步减小。

[0061] 同时，由于线圈绕组5不导磁，且定子磁性件8位于线圈绕组5、动子磁性件4之间，使得动子磁性件4的磁场集中在上下两端，因此几乎不会发生漏磁，可增大气隙间磁场强度，在相同电流下可以为动子磁性件4提供更大的电磁推力，从而提升直线电机的功率密度，提高做功效率。

[0062] 实施例2：

[0063] 本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图4‑6所示，所述外磁轭包括：

[0064] 第一外磁轭单元2，整体为圆筒状部件，且具有第一外磁轭开口端111以及第二外磁轭开口端112，且第一外磁轭开口端111的直径小于第二外磁轭开口端112的直径；同时，所述第一外磁轭开口端111沿轴向Y形成有第一延伸部113；所述第一延伸部113、第一外磁轭开口端111可一体成型；

[0065] 以及第二外磁轭单元10，整体为圆筒状部件，且其外壁上、沿径向形成有连接件101，所述连接件101与第二外磁轭单元10的外壁形成台阶部102；所述连接件101、第二外磁轭单元10可一体成型；

[0066] 所述第一外磁轭单元2、第二外磁轭单元10均套设在所述定子骨架1的外围，且通过焊接或粘接等方式连接所述定子骨架1的外壁面；且所述第一外磁轭单元2的第二外磁轭开口端112与所述第二外磁轭单元10的连接件101连接(如焊接、粘接等)；

[0067] 所述第一延伸部113、台阶部102的轴向延伸方向相对，以在第一延伸部113、台阶部102之间形成所述第二容纳腔12，径向上、位于第二容纳腔12外侧的区域为第一容纳腔11。

[0068] 由此，本实施例中采用新型的分体式外磁轭结构设计，其分成第一外磁轭单元2和第二外磁轭单元10两部分，通过轴向拼接即可，使得部件安装便捷，避免现有技术中，采用径向拼接方式导致的与定子骨架间隙过大等问题的发生，且使得电机的实际气隙有效减小，增加气隙磁场密度，提升电机性能。同时，动子磁性件4的轴向长度大于定子磁性件8的轴向长度，在相同的活塞行程下，则可以通过缩短定子骨架1长度的方式减小整个直线电机的轴向长度。

[0069] 且在Y方向，不增加外磁轭整体轴向长度的前提下，第一延伸部113、台阶部102通过向绕线区域(也即第一容纳腔11)延伸，由此增加与动子磁性件4的重合长度，在相同的有效行程内，可保证动子磁性件4的端部始终不超过第一外磁轭单元2、第二外磁轭单元10的端部，从而实现轴向尺寸更小。

[0070] 进一步的，通过T型腔体结构设计，线圈绕组5可独立在第一容纳腔11内绕制，同时第二容纳腔12内可设置定子磁性件8，由此大幅提高空间的利用效率以及提升电机槽满率。

[0071] 实施例3：

[0072] 本实施例与实施例1或2的不同之处仅在于，如图5所示，所述第一外磁轭开口端111沿轴向Y形成有第二延伸部114，且所述第一延伸部113、第二延伸部114的延伸方向相反，由此可通过第一延伸部113、第二延伸部114增加第一外磁轭单元2与定子骨架1的接触面积，进一步提高连接强度，类似的，所述第一延伸部113、第二延伸部114、第一外磁轭开口端111可一体成型。

[0073] 同时，如图6所示，所述连接件101上、朝向所述第一外磁轭单元2的一侧开设有台阶状的搭接部103，所述第二外磁轭开口端112与搭接部103连接，以增加结构连接强度。

[0074] 实施例4：

[0075] 本实施例与实施例1‑3任一项的不同之处仅在于，所述内磁轭3、动子磁性件4、外磁轭、定子磁性件8中的一项或几项的横截面为规则几何形状，如圆形、矩形、正N变形等。

[0076] 并且，所述所述内磁轭3、动子磁性件4、定子磁性件8中的一项或几项为呈环形的整体式结构，或为多个组成单元(如多个磁瓦)拼接而成的呈环形的分体结构。

[0077] 综上所述，本申请中的压缩机所需零件数量少、结构紧凑、装配工艺简单，其将活塞、内磁轭及动子磁性件做成一体结构，取消原有的动子磁性件安装骨架以及将内磁轭连接于气缸座上的结构设计，使压缩机的径向尺寸进一步减小。

[0078] 同时，定子磁性件位于线圈绕组、动子磁性件之间，因此几乎不会发生漏磁，从而提升直线电机的功率密度，提高做功效率。

[0079] 进一步的，本申请中的外磁轭分成第一外磁轭单元和第二外磁轭单元两部分，可避免采用径向拼接方式导致的与定子骨架间隙过大等问题的发生，使电机的实际气隙有效减小，同时增加气隙磁场密度，提升电机性能。同时，上述外磁轭还有助于缩短整个直线电机的轴向长度，由此大幅提高空间的利用效率以及提升电机槽满率。

[0080] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。