曲梁臂板弹簧、弹性支撑件和压缩机的制作方法

1.本公开涉及弹簧技术领域，尤其涉及一种曲梁臂板弹簧、弹性支撑件和压缩机。


背景技术：

2.板弹簧支撑技术是线性压缩机的关键技术之一。相对于传统的圆柱弹簧，板弹簧具有较大的径向刚度，使得活塞在运动中不会由于振动而产生径向位移，避免了活塞和气缸之间的直接接触；且板弹簧的轴向刚度远小于其径向刚度，可以使活塞在气缸中自由的往复运动。
3.目前常用的板弹簧主要有两种形式：直臂式板弹簧和涡旋臂板弹簧。直线臂板弹簧虽然径向刚度大，但由于受到应力变形限制，其无法具有较大的行程，往往无法满足行程要求。涡旋臂板弹簧将簧臂做成多圈式涡旋结构，可以降低弹簧臂根部的应力集中，但仍然无法消除根部的应力集中现象，经过长时间的使用，应力集中处容易发生断裂。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种曲梁臂板弹簧、弹性支撑件和压缩机。
5.本公开提供了一种曲梁臂板弹簧，包括多条弹簧臂，多条所述弹簧臂呈涡旋型绕同一中心沿周向方向间隔设置，
6.所述弹簧臂自起始端向中部宽度逐渐减小，且所述弹簧臂的根部设有两块第一夹板，所述第一夹板的刚度大于所述弹簧臂的刚度；
7.和/或，所述弹簧臂自中部向末端宽度逐渐增大，且所述弹簧臂的端部设有第二夹板，所述第二夹板的刚度大于所述弹簧臂的刚度。
8.可选的，所述第一夹板包括中心夹持部和簧臂夹持部，所述簧臂夹持部的数量与所述弹簧臂的数量相等，多个所述簧臂夹持部沿所述中心夹持部的周向间隔设置，且与多个所述弹簧臂一一对应设置。
9.可选的，所述中心夹持部设有内固定孔，且所述中心夹持部的外边缘包括多段与所述内固定孔同心设置的第一圆弧线，多段所述第一圆弧线沿所述内固定孔的周向间隔设置；所述簧臂夹持部的内边缘的起始端和所述簧臂夹持部的外边缘的起始端分别与相邻的两段所述第一圆弧线的端部连接，所述簧臂夹持部的内边缘的末端与所述簧臂夹持部的外边缘的末端连接。
10.可选的，所述簧臂夹持部的外边缘包括第一涡旋线，所述第一涡旋线与所述弹簧臂的外边缘平滑连接，且所述第一涡旋线与所述第一圆弧线的连接处通过所述第二圆弧线平滑过渡，所述第二圆弧线为向远离相邻的所述弹簧臂方向设置的凹曲线，以使所述簧臂夹持部与相邻的所述弹簧臂的内边缘之间形成的缝隙的宽度大于任意相邻的两条所述弹簧臂之间的间隙。
11.可选的，所述簧臂夹持部的内边缘包括第一边缘线边缘线，所述第一边缘线边缘
线与所述弹簧臂的中心线之间形成第一夹角α，30
°
≤α≤150
°
。
12.可选的，所述第二夹板包括第二涡旋线、第三涡旋线、第一端线和第二端线，所述第二涡旋线沿所述弹簧臂的内边缘的延伸方向设置，所述第三涡旋线沿所述弹簧臂的外边缘的延伸方向设置，所述第一端线连接在所述第二涡旋线的起始端和所述第三涡旋线的起始端之间，所述第二端线连接在所述第二涡旋线的末端和所述第三涡旋线的末端之间。
13.可选的，所述第一端线与所述弹簧臂的内边缘在交叉处形成第二夹角为γ，30
°
≤γ≤100
°
。
14.可选的，所述第一端线与所述弹簧臂的外边缘在交叉处形成第三夹角为β，30
°
≤β≤100
°
15.可选的，还包括配重块，所述配重块与所述第一夹板一体成型，或所述配重块与所述第一夹板可拆卸连接。
16.本公开还提供了一种弹性支撑件，包括如上述任一项所述的曲梁臂板弹簧，所述曲梁臂板弹簧的数量为多个，多个所述曲梁臂板弹簧层叠设置，相邻的所述曲梁臂板弹簧之间设有垫片。
17.本公开还提供了一种压缩机，包括上述的弹性支撑件。
18.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本公开实施例提供的曲梁臂板弹簧包括多条弹簧臂，多条弹簧臂呈涡旋型绕同一中心沿周向间隔设置，弹簧臂自起始端向中部宽度逐渐减小，且弹簧臂的起始端设有第一夹板，第一夹板的刚度大于弹簧臂的刚度；和/或弹簧臂自中部向末端宽度逐渐增大，且弹簧臂的末端设有第二夹板，第二夹板的刚度大于弹簧臂的刚度。该曲梁臂板弹簧在弹簧臂的起始端设置第一夹板或在末端设置第二夹板，并且弹簧臂的起始端或末端较中部宽度较宽，故而刚性较强，可以消除弹簧臂应力集中的现象，在径向方向上也具有良好的支撑效果，具有可靠性好，使用寿命长的优点。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
21.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本公开实施例所述曲梁臂板弹簧的结构示意图。
23.其中，1、弹簧臂；2、第一夹板；3、第二夹板；4、缝隙；101、弹簧臂的内边缘；102、弹簧臂的外边缘；103、弹簧臂的中心线；103a、弹簧臂的中心线的切线；201、中心夹持部；201a、第一圆弧线；201b、内固定孔；202、簧臂夹持部；202a、第一涡旋线；202b第二圆弧线； 202c、第一边缘线；301、第一端线；302、第二涡旋线；303、第三涡旋线；304、第二端线。
具体实施方式
24.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可
以相互组合。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.如图1所述，本公开实施例提供了一种曲梁臂板弹簧，包括多条弹簧臂1，多条弹簧臂1呈涡旋型绕同一中心沿周向均匀间隔设置，相邻的弹簧臂1之间具有间隙，以使曲梁臂板弹簧在轴向上具有弹性。本文所述的“多条”为两条或两条以上，“多个”为两个或两个以上弹簧臂1自起始端向中部宽度逐渐减小，弹簧臂1的起始端设有第一夹板2，第一夹板2的刚度大于弹簧臂1的刚度。弹簧臂1自中部向末端宽度逐渐增大，且弹簧臂1的末端设有第二夹板3，第二夹板3的刚度大于弹簧臂1的刚度。本文中，定义靠近中心的一端为起始端，远离中心的一端为末端。本公开实施例的曲梁臂板弹簧在容易发生应力集中现象的起始端和末端分别设置第一夹板2和第二夹板3，这样一来，曲梁臂板弹簧在受到外力时，应力传递到弹簧臂起始端的第一夹板2 或弹簧臂末端的第二夹板3上，起到消除曲梁臂板弹簧起始端应力和末端应力的效果，第一夹板2和第二夹板3的刚度大于弹簧臂1的刚度，使得在受到应力时，不易发生断裂。
27.具体的，在本公开的一些实施例中，多条弹簧臂1之间可以是相互独立的或者是在起始端相互连接，当多条弹簧臂1之间相互独立时，弹簧臂1的内边缘101和弹簧臂1的外边缘102为同心的两条涡旋线，弹簧臂1的起始端通过第一连接线将两条同心涡旋线的起始端连接而成，弹簧臂1的末端通过第二连接线将两条同心涡旋线的末端连接而成，第一连接线和第二连接线可以是圆弧线也可以是直线。当多条弹簧臂1在起始端相互连接时，多条弹簧臂1的连接处形成用于与压缩机的活塞杆连接的第一固定孔，弹簧臂的内边缘好101和外边缘102 同样是同心的两条涡旋线，弹簧臂1的起始端由两条同心涡旋线的起始端和与第一固定孔同心的圆弧相连接而成。
28.进一步的，第一夹板2包括中心夹持部201和簧臂夹持部202，簧臂夹持部202的数量与弹簧臂1的数量相等，多个簧臂夹持部202沿中心夹持部201的周向间隔设置，且与多个弹簧臂1一一对应设置。具体的，在本公开的一些实施例中，弹簧臂1的数量为3条，簧臂夹持部202的数量也是3个，且一个簧臂夹持部202与一条弹簧臂1对应连接。簧臂夹持部202与弹簧臂1可以通过螺钉、胶粘、焊接、铆接、3d打印或一体成型的方式连接一起。
29.当多条弹簧臂1相互独立时，多条弹簧臂1的起始端可以通过两块第一夹板2夹设在弹簧臂1的两侧，将多条弹簧臂1分别与第一夹板2固定连接。或者也可以在一个中心夹持部201上设置两组簧臂夹持部202，通过两组簧臂夹持部202的夹持作用，将多条弹簧臂1与第一夹板2固定连接。
30.当多条弹簧臂1在起始端相互连接时，只能采用两块第一夹板2 夹设在弹簧臂1的两侧的方式，来实现第一夹板2和曲梁臂板弹簧的固定连接。
31.当多条弹簧臂1相互独立，且两块第一夹板2夹设在弹簧臂1的两侧时，两块第一夹板2的中心夹持部201相互配合，弹簧臂1夹设在两块第一夹板2的簧臂夹持部202之间。
32.当多条弹簧臂1相互独立，且第一夹板2的中心夹持部201上设置两组簧臂夹持部202时，中心夹持部201作为基板，不起到夹持的作用，仅采用设置在中心夹持部201上的两组簧臂夹持部202将弹簧臂1固定。
33.中心夹持部201设有内固定孔201b，且中心夹持部201的外边缘包括多段与内固定孔201b同心设置的第一圆弧线201a，多段第一圆弧线201a沿内固定孔201b的周向间隔设置；簧臂夹持部202的内边缘的起始端和簧臂夹持部202的外边缘的起始端分别与相邻的两段第一圆弧线201a的端部连接，簧臂夹持部202的内边缘的末端与簧臂夹持部202的外边缘的末端连接。
34.具体的，簧臂夹持部202的外边缘包括第一涡旋线202a，当簧臂夹持部202与弹簧臂1连接时，第一涡旋线202a与弹簧臂的外边缘102 对应连接，且在第一涡旋线202a和弹簧臂的外边缘102在连接处相切，以使第一涡旋线202a与弹簧臂的外边缘102平滑过渡。第一涡旋线 202a与第一圆弧线201a的连接处通过第二圆弧线202b平滑过渡，第二圆弧线202b为向远离相邻的弹簧臂1的方向设置凹曲线，以使簧臂夹持部202与相邻的弹簧臂的内边缘101之间形成的缝隙4的宽度大于任意相邻的两条弹簧臂1之间的间隙。如图1所示，第一涡旋线202a、第二圆弧线202b和第一圆弧线201a相连接形成曲线为类似波浪形的曲线，以使在减小弹簧臂1的起始端的宽度的前提下，簧臂夹持部202 的外边缘与相邻的弹簧臂1之间的缝隙4的宽度尽可能的大，一方面可以减少高速运行时气流阻力，另一方面可以调节动质量，以调节共振频率，提高系统效率。
35.进一步的，簧臂夹持部202的内边缘包括第一边缘线202c，第一边缘线202c与弹簧臂的中心线103不垂直也不平行，具体的，第一边缘线202c与弹簧臂的中心线103之间具有第一夹角α，30
°
≤α≤ 150
°
。第一边缘线202c可以是直线或曲线，当第一边缘线为曲线时，一般为弧形线或锯齿形线。具体的，当第一边缘线202c是直线时，第一夹角α是第一边缘线202c和弹簧臂的中心线103的切线形成的夹角；当第一边缘线202c是弧形线或锯齿形线时，第一夹角是在第一边缘线202c与弹簧臂的中心线103的交叉点处，第一边缘线202c的切线与弹簧臂的中心线103的切线形成的夹角。将簧臂夹持部202的内边缘设置为与弹簧臂的中心线103不垂直也不平行，尽可能的增大了簧臂夹持部202尾端的长度，可以有效的分散弹簧臂1上的应力，降低应力集中带来的损坏。在本公开的一些实施例中，第一边缘线202c 的一端与第一涡旋线202a的末端连接，第一边缘线202c的另一端与第一圆弧线201a的端部连接。
36.在本公开的另一些实施例中，簧臂夹持部202c的内边缘还包括内涡旋线，内涡旋线与弹簧臂的内边缘101相切连接，第一边缘线202c 的一端与第一涡旋线202a的末端连接，第一边缘线202c的另一端通过内涡旋线与第一圆弧线201a的端部连接。当簧臂夹持部202的内边缘包括内涡旋线时，内涡旋线的末端可以比第一涡旋线202a的末端长，这时，第一边缘线202c的倾斜角度与图1中的倾斜角度是相反的。
37.第二夹板3包括第二涡旋线302、第三涡旋线303、第一端线301 和第二端线304，第二涡旋线302沿弹簧臂的内边缘101的延伸方向设置且与弹簧臂的内边缘101相切，第三涡旋线303沿弹簧臂的外边缘 102的延伸方向设置且与弹簧臂的外边缘102相切，第一端线301连接在第二涡旋线302的起始端和第三涡旋线303的起始端之间，第二端线304连接在第二涡旋线302的末端和第三涡旋线303的末端之间。第二夹板3夹设在弹簧臂1的两侧，或者设置在弹簧臂1的延伸方向上，或者与弹簧臂1的末端部分重叠。
38.第一端线301所在直线与弹簧臂1的内边缘101在交叉处形成第二夹角γ，30
°
≤γ≤100
°
，这样设置使得第一端线尽可能长，以分散应力，降低应力集中现象发生的可能性。
第一端线301可以是直线或曲线，当第一端线301为曲线时，一般为弧形线或锯齿形线。具体的，当第一端线301是直线时，第二夹角是第一端线301与弹簧臂1 的内边缘的切线形成的夹角；当第一端线301是弧形线或锯齿形线时，第二夹角是在第一端线301和弹簧臂1的内边缘在交叉处，第一端线301的切线与弹簧臂的内边缘的切线形成的夹角。
39.第一端线301所在直线与弹簧臂1的外边缘102在交叉处形成第三夹角为β，30
°
≤β≤100
°
。在此范围内，弹簧臂1的起始端和末端的应力小于弹簧臂的中段的应力，可以有效的消除起始端和末端局部应力集中。当第一端线301是直线时，第二夹角是第一端线301与弹簧臂1的外边缘的切线形成的夹角；当第一端线301是弧形线或锯齿形线时，第二夹角是在第一端线301和弹簧臂1的外边缘在交叉处，第一端线301的切线与弹簧臂的外边缘的切线形成的夹角。
40.进一步的，本公开的一些实施例中，曲梁臂板弹簧还包括配重块，配重块设置在第一夹板2上，可以通过配重块对第一夹板2的质量进行调节，进而实现动质量调节。配重块可以与第一夹板2一体成型，也可以与第一夹板2可拆卸连接。具体的在第一夹板2上设置凹槽，配重块可拆卸的嵌设在凹槽内，以实现对第一夹板2的质量的调节，为了保证第一夹板2的质量均匀，凹槽设置围绕内固定孔201b设置的环形槽，配重块也设置为环形配重块。
41.如图1所示，在本公开的其中一个实施例中，曲梁臂板弹簧包括3 条弹簧臂1，3条弹簧臂1相互独立，围绕第一夹板2设置，第一夹板 2包括中心夹持部201和簧臂夹持部202，中心夹持部201的形状为圆形，且中心夹持部201的中心设置内固定孔201b，中心夹持部201的外边缘包括多段间隔设置的第一圆弧线201a，多段第一圆弧线201a以内固定孔201b的周向均匀布置。簧臂夹持部202由第一涡旋线202a 和第一边缘线202c组成，第一涡旋线202a的末端与第一边缘线202c 的末端相连接，第一涡旋线202a的起始端与第一边缘线202c的起始端分别与相邻的两条第一圆弧线201a的端部连接；第一涡旋线202a 在于第一圆弧线201a的连接处通过第二圆弧线202b光滑过渡，避免造成应力集中现象，第二圆弧线202b为向远离相邻的弹簧臂方向设置的凹曲线，以增大与相邻的弹簧臂1之间的距离。
42.弹簧臂1由同心的两条涡旋线组成，两条同心的涡旋线包括第四涡旋线和第五涡旋线，其中，第四涡旋线形成弹簧臂的内边缘101，第五涡旋线形成弹簧臂1的外边缘102，第四涡旋线的始端和第五涡旋线的始端通过第一连接线连接，第四涡旋线的末端和第五涡旋线的末端通过第二连接线连接，第四涡旋线与第五涡旋线之间的距离，自起始端至末端，先逐渐减小，再逐渐增大，形成的弹簧1的起始端和末端都比中部要宽，以此来提高曲梁臂板弹簧的强度，使得弹簧臂1即使在做的比较短的情况下，也能起到良好的支撑效果，具有更大的径轴刚度比。
43.由于内固定孔201b开设在第一夹板2上，第一夹板2的刚度又大于弹簧臂1的刚度，而且，弹簧臂1可以做的比较短，这样一来，可以将内固定孔201b开设的相对较大，曲梁臂板弹簧不仅可以套设在气缸的活塞杆上，还可以在内固定孔201b内安装其他部件，更少的占用压缩机的内部空间。
44.进一步的，本公开的一些实施例中，还提供了一种弹性支撑件，弹性支撑件包括多块曲梁臂板弹簧，多块曲梁臂板弹簧层叠设置，且相邻的两块曲梁臂板弹簧之间设置垫片。相互重叠设置的多块曲梁臂半弹簧在轴向方向上具有更强的刚度，可以起到更理想的轴向弹性支撑以及径向支撑的效果。垫片可以进一步增强弹性支撑件的支撑的刚性。
45.本公开实施例还提供了一种压缩机，压缩机包括电机内定子、电机外定子、电机动子、活塞、气缸缸体以及本公开任一实施例提供的弹性支撑件，其中：
46.电机动子与活塞固定连接，气缸缸体与电机外定子或电机内定子固定连接。活塞的其中一部分嵌于气缸缸体内，且该部分与气缸缸体的内壁之间形成压缩腔。电机动子介于电子外定子与电机内定子形成的闭合交变此路上，且闭合交变此路能驱动电机动子带动活塞相对于气缸缸体作往复运动。弹性支撑件的曲梁臂板弹簧的各个弹簧臂的起始端通过第一夹板固定连接在一起，第一夹板上的内固定孔套设在活塞上与活塞可拆卸的固定连接，各个弹簧臂的外端分别与气缸缸体可拆卸固定连接。电机动子带动活塞响度与气缸缸体作往复运动的过程中可以实现气体的吸入，压缩和排出的过程。气体经壳体吸气口或壳体吸气管达到一定时，排气阀打开，高压气体经内排气管排到压缩机壳体外。
47.压缩机适宜采用本公开以确保活塞的轴向弹性支撑的同时也具有较高的径向支撑效果。此外，本公开还可以减小压缩机活塞的等效质量，满足空调直线压缩机高频、低谐振质量的要求。
48.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。