一种电机驱动GM制冷机的制作方法

本发明涉及低温制冷机，尤其涉及一种电机驱动gm制冷机。

背景技术：

1、gm制冷机主要应用于获得极低温温度,主要分为4k,10k和20k-77k区间gm制冷机,可应用于核磁共振, 超导磁体，低温系统，半导体及泛半导体真空镀膜设备等。 gm制冷机主要由电机,配气结构,回热器活塞和气缸五大部件组成。为了在不同低温温区获得较优性能，gm制冷机的运行频率一般范围为1.0 hz至3.0hz。4k温区gm制冷机一般运行在1.0hz左右，但在一些降温过程中，如频率能达到1.4hz或以上，则可以加速被冷却对象的降温过程，缩短降温时间。例如对于无液氦超导磁体，采用1hz降温一般需要30天左右时间，如果在降温过程中提高制冷机频率到1.4hz或以上，则可以将降温时间缩短20-40%。对于20k的制冷温区，其较优运行频率为1hz；对于60-77k的制冷温区，其较优运行频率为2hz-3hz。

2、对于工作频率在1.4hz-3.0hz的gm制冷机，目前国内外产品都采用气动gm制冷机设计，但这种类型的制冷机振动大，且无法有效控制制冷机活塞运行行程，同时由于压缩机产生的高压氦气部分能量用于驱动活塞上下运动，使得在相同压缩功耗的情况下，制冷性能较低。

3、而目前采用电机驱动的gm制冷机，一般是用在4k-20k温区的制冷机上，其运行频率在1.0hz-1.4hz之间，在此运行频率范围，4k-20k制冷机的制冷效率较优。

4、电机驱动的gm制冷机随着运行频率的提升，其稳定性变差，一般其最大安全运行频率为1.4hz，超过1.4hz，现有电机驱动的gm制冷机会出现运行异响，失效等情况，主要原因在于活塞在电机和配气结构的驱动下，运行频率越高，越容易出现失稳，引起活塞和气缸壁碰撞，引发异响，进而导致整体运动稳定性下降、电机扭矩不够，制冷机失效。

5、综上所述，现有电机驱动的gm制冷机，无法有效运行在1.4hz以上，使得在一些工况，如在降温过程中，无法进行高频运行以加快降温速度；同时，20k-77k温区gm制冷机必须运行在1.4hz-3.0hz, 现有电机驱动gm制冷机结构无法在此频率区间稳定运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种高稳定性运行的gm制冷机，使得电机驱动的gm制冷机在1.0-3.0hz区间均可以稳定运行。具体如下：

2、一种高稳定性运行的电机驱动gm制冷机，包括外部罩体、电机、电机驱动套、驱动轴承、曲柄连杆、曲柄连杆上端导向套、曲柄连杆下端导向套、活塞连接板、活塞连接板销座和活塞；其中，电机的输出轴与电机驱动套连接，电机驱动套与驱动轴承连接，驱动轴承连接在曲柄连杆的安装空间中以通过其自身的转动带动曲柄连杆上下往复移动；在曲柄连杆的上下分别具有曲柄连杆上端导向套和曲柄连杆下端导向套；电机通过电机驱动套输出动力以驱动驱动轴承转动，进而带动曲柄连杆上下往复运动；曲柄连杆穿过活塞连接板与活塞连接板销座通过连接销组装到一起，曲柄连杆通过连接销将作用力传递到活塞连接板销座，活塞连接板销座与活塞连接板固定连接以将作用力传递到活塞连接板，活塞连接板接着将作用力传递到活塞，使得活塞跟随曲柄连杆上下往复运动；在曲柄连杆一侧开设凹槽，在凹槽里安装有与其间隙配合的限位轴承，同时在外部罩体上安装有与限位轴承配合的限位轴承固定杆，限位轴承固定杆一端与限位轴承连接固定，另一端固定连接到外部罩体上。

3、进一步地，限位轴承与限位轴承固定杆一端通过过盈配合安装。

4、进一步地，限位轴承与限位轴承固定杆一端通过间隙配合安装。

5、进一步地，限位轴承与限位轴承固定杆一端直接通过胶水粘接。

6、进一步地，限位轴承与曲柄连杆侧面凹槽壁面的间隙设定在0.05mm至0.5mm之间。

7、进一步地，在外部罩体气体连接口处设计有一道环形槽，在环形槽安装有层流化孔板，层流化孔板开有多处小孔，小孔使气流均匀化，进而使得气流对活塞的冲击力更加均衡。

8、进一步地，层流化孔板通过螺栓或其他连接形式固定在环形槽中。

9、进一步地，活塞盖板和活塞进通过两个以上定位销进行定位，使得曲柄连杆和活塞在运动时始终处于同心状态。

10、本发明的高稳定性运行的电机驱动gm制冷机，通过在曲柄连杆一侧开设凹槽以安装限位轴承，同时在外部罩体上安装有与限位轴承配合的限位轴承固定杆，限位轴承与曲柄连杆侧面凹槽壁面间隙配合，可在曲柄连杆发生左右晃动，通过凹槽壁面和轴承间的滚动摩擦设置，降低摩擦力，使曲柄连杆上下运动更顺滑，不易产生振动。进一步地，通过在外部罩体气体接口处的环形槽内安装层流化板，使得气体流动对于活塞的冲击力更加均衡，制冷机运行更加顺滑。更进一步，通过在活塞连接盖板和活塞上开1个或多个定位销孔，采用定位销精密装配，使得活塞和曲柄连杆在上下运动时始终处于同心状态，进一步降低振动。

技术特征：

1.一种电机驱动gm制冷机，包括外部罩体（41）、电机、电机驱动套（31）、驱动轴承（32）、曲柄连杆（33）、曲柄连杆上端导向套（34）、曲柄连杆下端导向套（35）、活塞连接板（36）、活塞连接板销座（39）和活塞（38）；其中，电机的输出轴与电机驱动套（31）连接，电机驱动套（31）与驱动轴承（32）连接，驱动轴承（32）连接在曲柄连杆（33）的安装空间中以通过其自身的转动带动曲柄连杆（33）上下往复移动；在曲柄连杆（33）的上下分别具有曲柄连杆上端导向套（34）和曲柄连杆下端导向套（35）；电机通过电机驱动套（31）输出动力以驱动驱动轴承（32）转动，进而带动曲柄连杆（33）上下往复运动；曲柄连杆（33）穿过活塞连接板（36）与活塞连接板销座（39）通过连接销（48）组装到一起，曲柄连杆（33）通过连接销（48）将作用力传递到活塞连接板销座（39），活塞连接板销座（39）与活塞连接板（36）固定连接以将作用力传递到活塞连接板（36），活塞连接板（36）接着将作用力传递到活塞（38），使得活塞（38）跟随曲柄连杆（33）上下往复运动；

2.如权利要求1所述的一种电机驱动gm制冷机，其中限位轴承（37）与限位轴承固定杆（42）一端通过过盈配合安装。

3.如权利要求1所述的一种电机驱动gm制冷机，其中限位轴承（37）与限位轴承固定杆（42）一端通过间隙配合安装。

4.如权利要求1所述的一种电机驱动gm制冷机，其中限位轴承（37）与限位轴承固定杆（42）一端直接通过胶水粘接。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种电机驱动gm制冷机，其中限位轴承（37）与曲柄连杆（33）侧面凹槽（43）的壁面的间隙设定在0.05mm至0.5mm之间。

6.如权利要求1-4任一项所述的一种电机驱动gm制冷机，其中在外部罩体（41）气体连接口处设计有一道环形槽，在环形槽安装有层流化孔板（45），层流化孔板（45）开有多处小孔（46）。

7.如权利要求6所述的一种电机驱动gm制冷机，其中层流化孔板（45）通过螺栓固定在环形槽中。

8.如权利要求1-4任一项所述的一种电机驱动gm制冷机，其中活塞连接板（36）和活塞（38）通过两个以上定位销（49）进行定位。

技术总结
本发明公开了一种电机驱动GM制冷机，通过在曲柄连杆一侧开设凹槽以安装限位轴承，同时在外部罩体上安装有与限位轴承配合的限位轴承固定杆，限位轴承与曲柄连杆侧面凹槽的内壁面间隙配合，可在曲柄连杆发生左右晃动，通过凹槽的内壁面和轴承间的滚动摩擦设置，降低摩擦力，使曲柄连杆上下运动更顺滑，不易产生振动。进一步地，通过在外部罩体气体接口处的环形槽内安装层流化孔板，使得气体流动对于活塞的冲击力更加均衡，制冷机运行更加顺滑。更进一步，通过在活塞连接盖板和活塞上开1个或多个定位销孔，采用定位销精密装配，使得活塞和曲柄连杆在上下运动时始终处于同心状态，进一步降低振动。

技术研发人员：杜希阳,梁志炜
受保护的技术使用者：氢合科技（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20