具有磁性往复运动活塞的低温制冷机制造技术

描述了一种低温制冷机，该低温制冷机可以包括压力波发生器以及制冷装置(例如，冷头)，在气体暴露于该制冷装置的表面时该制冷装置能够用于液化气体。压力波发生器可以包括一个或多个马达。每个马达可以包括定子以及围绕所述定子的一部分缠绕的至少一个通电线圈。在交变电流穿过所述通电线圈时，所述通电线圈可以产生反向磁场。所述马达还包括可以放置在由所述定子封闭的空间内的加压容器，以及可以放置在所述加压容器内侧的活塞。所述定子可以放置在所述加压容器的外部。所述活塞通过组合具有相反且横向极性的磁铁而制成，并且所述磁铁在共同的往复轴线上相邻地组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有磁性往复运动活塞的低温制冷机相关申请当前的专利申请要求2013年8月2日提交的名称为“外部驱动低温制冷机”的美国临时专利申请系列号第61/861,588号的优先权，该临时申请的内容通过引用整体结合于此。
在此描述的主题涉及低温制冷机，其包括压力波发生器和制冷装置(例如，冷头(coldhead)，在气体暴露于制冷装置的表面时，该制冷装置可以用于液化气体。更具体地说，压力波发生器包括一个或多个往复运动马达，且电磁定子在加压容器的外部，每个马达包括磁铁制成的磁性活塞，该磁铁具有横向相对的极，所述活塞被构造成在加压容器之内滑动，同时使得活塞和加压容器之间的摩擦最小。
技术介绍
大量的病人遭受呼吸疾病，如，慢性阻塞性肺病(COPD)。由于这种病人的肺的有效性降低，为了舒适和活动，这些病人需要补充氧气支持。典型地，这些病人使用的氧气作为加压气体或作为液化氧来提供，这使得能够比气态氧更紧凑和轻量地存储，并且在病人活动期间特别有益。虽然大部分液态氧从中心来源输送，氧的现场液化已经被已知通过传统低温制冷机来进行。这种传统的低温制冷机包括马达供能的制冷循环。这种马达包括定子和活塞，二者与多个其他元件(例如，高渗透性材料(如铁、电工钢、磁轭和其他类似材料)制成的各种元件)一起结合在加压容器中，以将高纯度工作气体包含在典型的超纯的氦中，所述超纯的氦在所有其他物质变成液体或固体时在低温下仍保持气态。这个传统马达的结构非常复杂，并且会在导线或它们的绝缘方面存在故障的电磁定子仅能够通过破裂或打开加压容器才能修理或更换。于是，传统马达和相关的低温制冷机是非常昂贵的。【
技术实现思路
】在一个方面，描述了一种马达，该马达包括定子，通电线圈、加压容器和活塞。所述定子能够限定中断高透磁性材料的回路的空间。所述通电线圈能够围绕定子的一部分缠绕。在交变电流穿过通电线圈时，所述电磁线圈能够在定子和所述定子限定的所述空间内中产生反向磁场。所述加压容器能够被放置在所述定子封闭的空间内。所述活塞能够被放置在所述加压容器内侧。所述活塞能够响应于所述反向磁场在所述加压容器之内滑动。在一些变型中，以下特征中的一个或多个可以被单独或以任何可行的组合实现。所述活塞能够包括具有相对和横向极性的第一磁铁和第二磁铁的组合。所述第一磁铁和第二磁铁可以结合在共同的轴线上。所述第一磁铁和第二磁铁中的每一个可以是圆柱形的。加压容器的相当大部分可以是圆筒形的。第一磁铁和第二磁铁中每一个的直径可以基本上等于所述加压容器的圆筒形部分的内径。由所述定子限定的所述空间的表面和所述第一磁铁和第二磁铁中的至少一个的外表面之间的距离可以小于两毫米。所述活塞的至少圆周部分可以涂覆有低摩擦材料，当所述活塞在所述加压容器之内滑动时，该低摩擦材料能够使得所述活塞的外表面和所述加压容器的内表面之间的摩擦最小。所述活塞在所述加压容器之内的滑动可以是谐振往复运动。所述加压容器可以连接到冷头上，所述冷头包括移相网络(phasing network)。所述活塞在所述加压容器之内的谐振往复运动可以导致所述加压容器和所述移相网络之内的工作流体的振荡流。所述工作流体在所述移相网络之内的振荡流可以导致所述冷头的至少一些部分的温度的降低。所述冷头的至少一些部分的降低的温度可以导致暴露于所述冷头的外表面的气体的液化。所述工作流体可以包括氦、氢、二氧化碳和氩中的至少一种。通过暴露于所述冷头的外表面而液化的气体可以是氧。所述加压容器可以由低传导率和非铁磁性材料制成。所述低传导率和非铁磁性材料可以是不锈钢、铬镍铁合金玻璃、碳和钛合金中的一种。活塞可以包括多个磁铁，所述多个磁铁与所述定子联接，以产生趋于将活塞返回到活塞的中间行程位置的回复力。在由于反向磁场导致所述活塞在加压容器中滑动时所述定子和通电线圈可以位于环境空气中。所述定子可以是可去除的和可更换的，而不必打开或断开加压容器。在另一方面，描述了一种系统，该系统能够包括压力波发生器以及与所述压力波发生器流体耦接的声学负载。该压力波发生器可以包括一个或多个马达。所述一个或多个马达中的至少一个马达包括定子、通电线圈、加压容器和活塞。所述定子可以限定中断高透磁性材料的回路的空间。所述通电线圈可以围绕所述定子的一部分缠绕。在交变电流穿过所述通电线圈时所述通电线圈可在所述定子和由所述定子限定的空间内产生反向磁场。所述加压容器可以放置在由所述定子封闭的空间内。所述活塞可以放置在所述加压容器的内侧。响应于所述反向磁场，所述活塞可以在所述加压容器内往复运动。在一些变型中，以下特征中的一个或多个可以单独或以任何可行组合实现。所述声学负载可以是斯特林循环制冷器和脉冲管声学斯特林制冷器中的至少一个。在一个示例中，所述声学负载可以是压缩机头。所述一个或多个马达可以包括至少两个马达。当包括所述至少两个马达时，它们可以在功能上相组合以抵消在压力波发生器内的机械振动。所述加压容器可以是仅向所述声学负载开放的气密外壳的一部分。所述声学负载可以是冷头(coldhead)。所述冷头可以包括移相网络。所述加压容器可以连接到冷头。所述活塞在所述加压容器之内的往复运动可以导致工作流体在加压容器和冷头之内的振荡流。所述工作流体在声学负载之内的振荡流可以导致所述声学负载的一部分的温度的降低。所述声学负载的一部分的降低的温度可以导致暴露于所述声学负载的外部表面的气体的液化。在再一方面，描述了一种系统，该系统包括被构造成将气体与气体混合物分离的气体源以及被构造成从所述气体源接收被分离的气体以便液化该气体的低温制冷机。所述低温制冷机可以包括压力波发生器和制冷装置，在气体暴露于该制冷装置的外表面时该制冷装置液化该气体。所述压力波发生器可以包括至少一个往复马达。所述至少一个往复马达可以包括限定一空间的定子。通电线圈可以围绕所述定子的一部分缠绕。当交变电流穿过所述通电线圈时所述通电线圈可以在所述定子内和所述定子限定的空间内产生反向磁场。所述至少一个往复运动马达还可以包括加压容器，该加压容器能够被放置在由定子限定的空间之内。所述加压容器能够封闭所述活塞，使得所述活塞响应于所述反向磁场通过在所述加压容器内滑动而往复运动。在一些变型中，以下特征中的一个或多个可以单独或以任何可行组合实现。所述制冷装置可以包括移相网络。所述活塞在所述加压容器之内的往复运动可以导致工作流体在所述加压容器和所述制冷装置之内的振荡流。所述工作流体在所述制冷装置之内的振荡流可以导致所述制冷装置的一部分的温度的降低。所述制冷装置的一部分的降低的温度可以导致暴露于包括所述移相网络的声学负载的外部表面的气体的液化。所述系统还包括存储容器，该存储容器收集并存储被液化的气体。所述气体源可以是将气体从气体混合物中分离的空气分离装置。在一个示例中，所述空气分离装置可以是分子筛。在另一示例中，所述空气分离装置可以包括热交换器，该热交换器包括多个热交换器通道。所述气体的混合物可以包括由压缩机压缩的气体。所述气体源可以从压缩机接收气体的混合物。所述气体的混合物可以是环境空气。被分离的气体可以是气态氧。所述被液化的气体可以是液体氧，该液体氧要被提供到一个或多个病人使用的至少一个医疗装置。要指出的是，在此处描述的低温制冷机的背景下，术语冷头、声学负载和制冷装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达，包括：限定空间的定子；通电线圈，该通电线圈被构造成围绕所述定子的一部分缠绕，所述通电线圈被构造成当交变电流穿过所述通电线圈时在定子和由定子限定的空间内产生反向磁场；加压容器，所述加压容器被构造成放置在由所述定子封闭的空间内；以及活塞，所述活塞被构造成放置在所述加压容器之内，所述活塞响应于所述反向磁场在所述加压容器内滑动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA科里，DA威尔科克斯，
申请(专利权)人：查特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US