CN100335782C - 电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种总高低、高效且可靠性高的电动压缩机，该电动压缩机由以定子和转子组成的电动机部、被该电动机部驱动的压缩机构部、和收纳这些的密闭容器构成。压缩机构部具有包括压缩室和活塞的缸体，并由主轴承和副轴承两轴承支撑用于驱动该活塞的与转子直接连接的旋转轴。从而，能够防止旋转轴的倾斜，同时能够降低滑动损耗和噪音。

Description

电动压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于冷冻冷藏设备和空调设备等上的电动压缩机。

背景技术

近年，对用于家庭用冷冻冷藏库等的冷冻装置上的电动压缩机而言，为了降低电力消耗，而促进了其润滑油的低粘度化和因采用变压器驱动、同步马达带来的高效率化。另外，为了提高冷冻冷藏库的容积效率，期望更小型的压缩机。

作为现有的电动压缩机，为了改善效率，往往改善定子和主轴承，如日本专利申请的特开2001-73948号公报所公开的电动压缩机。

图5是这种现有的电动压缩机的纵剖视图。在图5中，电动压缩机的密闭容器1，在底部贮存有润滑油12，并且收容着由定子13及转子14组成的电动机部3和由其驱动的压缩机构部2。

其次，以下对压缩机构部2进行详细说明。在形成有构成压缩机构部2的大致圆筒形缸(cylinder)7的缸体(cylinder heak)5上，设置有轴支(可旋转支撑)旋转轴4并且与缸7几乎呈直角、由非磁性体材料的铝系材料制成的轴承部6。具备偏心部4a的旋转轴4嵌装在轴承部6上并且用以固定转子14。

在缸7内滑动的活塞9，形成压缩室10，并通过作为连接装置的连结杆8与偏心部4a连结。在偏心部4a的前端安装有供油管11。

接下来，以下对电动机部3作详细说明。电动机部3是2极感应电动机，其由在以层叠电磁钢板制成的定子铁心上缠绕绕线的定子13、和在以层叠电磁钢板制成的转子铁心15中内置永久磁铁15b的转子14构成。另外，在转子铁心15的与压缩机构部2对向侧的端部设置有中空的腔部(bore)16，轴承部6延伸设置在该中空的腔部16的内侧。

关于如上构成的现有的往复式电动压缩机，接下来进行操作说明。伴随着电动机部3的转子14的旋转，使旋转轴4旋转，并通过连结杆8将旋转轴4的偏心部4a的旋转运动传递给活塞9，而由此活塞9在压缩室10内往复运动。来自冷却系统(没有图示)的制冷气体被吸入·压缩到压缩室10内后，再向冷冻冷藏设备和空调设备等的冷却系统连续喷出。

另外，伴随旋转轴4的旋转，安装于旋转轴4下端的供油管11旋转，并依靠其离心力的泵作用，向上方抽起润滑油，而向压缩机构部2的轴承部6、缸7、缸体8及活塞9等各滑动部供油。

不过，在上述现有的构成中，若在转子14与定子13的空间距离上存在偏移，则在空间距离小的一方产生拉近转子14的力、即产生磁吸引力。特别是，在内置于转子铁心15中的永久磁铁15b为稀土类等磁力强的永久磁铁时，若上述空间距离的偏差大则该磁吸引力更大并发挥作用。

其结果，固定在转子14中并嵌装于轴承部6中的旋转轴4在轴承部6中倾斜，轴承部6和旋转轴4之间产生一端接触。若处于这种一端接触状态的旋转轴4在轴承部6中旋转滑动，则会发生轴承部6和旋转轴4双方的滑动面的磨损。

另外，在上述现有的技术中所记载的其他现有例中，公开了一种铁系材料的主轴承端面和转子铁心的压缩机构部侧端面不重叠的结构。此时，若维持单轴承型的轴承部6的必要轴承长，则旋转轴4的全长变长，随之转子14的重心与轴承部6的距离也变长，因此，其缺点是存在着可能在轴承部6和旋转轴4双方的滑动面发生磨损。这是因为发生于转子14和定子13之间的磁吸引力在轴承部6内以强力矩工作，于是，产生于轴承部6和旋转轴4之间的一端接触的力更大。

发明内容

本发明是为解决此类现有例的问题而做出的，其目的在于提供一种效率高且可靠性高的电动压缩机。

本发明的往复式电动压缩机具有以下构成。

电动压缩机包含：

(a)由具有绕线的定子、具有转子铁心和永久磁铁的转子组成的电动机部；

(b)由上述电动机部驱动的压缩机构部；

(c)贮藏润滑油同时收纳上述电动机部和上述压缩机构部的密闭容器。

上述压缩机构部包括：

(b-1)具有偏心轴部、主轴部和副轴部的旋转轴，上述主轴部和上述副轴部夹着上述偏心轴部上下配置在同一轴上；

(b-2)具备压缩室的缸体；

(b-3)在上述缸体中与上述压缩室的轴心垂直而配置、轴支上述主轴部的主轴承；

(b-4)配置于上述缸体、轴支上述副轴部的副轴承；

(b-5)在上述压缩室内往复运动的活塞；

(b-6)连结上述活塞与上述偏心轴部的连接装置。

并且，上述永久磁铁由稀土类制成，上述定子具有多个齿部，上述绕线是通过绝缘构件缠绕在上述齿部上的直接绕线，上述电动机部配置在下方、上述压缩机构部配置在上方，上述电动机部，在启动时作为感应电动机启动，当达到同步旋转附近时、牵入同步、进行同步运转

附图说明

图1是本发明的实施例1的电动压缩机的纵剖视图。

图2是本发明的实施例2的电动压缩机的纵剖视图。

图3是本发明的实施例3的电动压缩机的纵剖视图。

图4是本发明的实施例4的电动压缩机的纵剖视图。

图5是现有例的电动压缩机的纵剖视图。

具体的实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是本发明的实施例1的电动压缩机的纵剖视图。

如图1所示，在密闭容器101中收容有压缩机构部102和驱动该压缩机构部的电动机部103。

封入密闭容器101的制冷剂是以臭氧破坏系数为零的R134a或R600a为代表的温暖化系数(Glbal Warming Potential：GWP)低的碳氢系制冷剂等。并且，在密闭容器101内贮存与制冷剂具有相溶性的粘度为5～10[cts]的润滑油112。

接下来，对压缩机构部102作以下详细说明。旋转轴104具有偏心轴部117、主轴部116和副轴部118。主轴部116和副轴部118夹着偏心轴部117以上下同轴状配置。形成于旋转轴104上的供油机构111，一端连通在润滑油112中，另一端连通并开口在旋转轴104的上端。

缸体105由铸铁制成，一体形成大致圆筒形的压缩室110及轴支主轴部116的主轴承120，另外，轴支副轴部118的副轴承121被固定。活塞109可自由往复滑动插入压缩室110内，活塞109与偏心轴部117通过作为连接装置的连结杆108进行连结。

接下来，对电动机部103作以下详细说明。电动机部103由定子113和转子114组成，是以30[HZ]、50[HZ]、70[HZ]、80[HZ]的任意的多个运转频率驱动的变压器驱动式马达。定子113在铁心113a上具有形成放射状的多个齿部113b，同时，通过绝缘构件113c在齿部上施行直接绕线113b，集中缠绕形成马达。转子114被固定于旋转轴104的主轴部116上，具备内置于转子铁心115中的永久磁铁115a。

永久磁铁115a由例如稀土类磁铁的钕、铁、硼系的强磁性体构成。并且，在假定有包含转子铁心115的压缩机构部侧端部115b且与主轴部116的轴心大致垂直的平面时，主轴承120不与该平面相交。

关于如以上构成的电动压缩机，对其操作进行以下说明。

若对定子113进行通电，则转子114带动旋转轴104旋转，偏心轴117的偏心运动通过缸体108传递给活塞109，由此活塞109在压缩室110内往复运动。从而，制冷气体从冷却系统(没有图示)被吸入·压缩到压缩室内，之后再向冷却系统喷出。

另外，依靠形成于旋转轴104上的供油机构111，抽起润滑油112，从旋转轴104的上端部排出。

在此，内置于转子铁心115的永久磁铁115a由稀土类等磁力强的材料制成，因此，在转子114和定子113的距离小的部分产生极强的磁吸引力。

不过，在旋转轴104承受这种转子114和定子113之间发生的磁吸引力而带来的偏负载时，在现有的单轴承中以相对于主轴承内壁的旋转轴104的中心轴呈对角方向的上下端为支点承受偏负载，反之，该双轴承的结构，以主轴承内壁的副轴承相反侧端部和相对于旋转轴104的中心轴呈对角方向的副轴承内壁的主轴承相反侧端部为支点承受偏负载，其支点间距离约加长为2倍。

该支点间距离的延长使旋转轴104在轴承部中倾斜角度减小，其结果，在轴承部和旋转轴104之间难发生一端接触，能够避免由于一端接触带来的滑动损耗，维持稳定的效率。同时，能够抑制因一端接触而产生的滑动声，能够实现噪音低的电动压缩机。另外，以承受来自活塞109的压缩负载的偏心轴部117(支点)为中心利用上下两方保持压缩机运转中加在旋转轴104上的负载，因此，相对于该支点能够几乎平均分配负载，与负载只集中在单侧轴承部的单支撑型相比能够提高旋转轴104的滑动部的可靠性。

再有，由于磨损少(切削少)且以大面积承受压缩机运转中的旋转轴104施加的负载，故主轴承120、副轴承121的面压降低，较之单轴承能够缩短主轴承120的长度，能够减小压缩机的总高。再有，伴随着滑动长度的减小能够降低在滑动部的粘性阻力，其结果是能够实现高效率。

再有，为了与缸体105一体形成主轴承120，而由属铁系材料的铸铁制成，转子铁心115和主轴承120不接触，而内置于转子铁心115中的永久铁心115a的磁力线几乎与主轴承没有干扰。因此，几乎不发生在主轴承部的涡电流损耗，能够获得高效率。

另外，由变压器驱动电动机部103，在对应负荷进行70～80HZ的高速运转时，磁吸引力增强，而使旋转轴104倾斜的力增强。此时，成为由主轴承120和副承轴121的双方轴承旋转支撑旋转轴104的双轴承结构，因此，能够防止该旋转轴104的倾斜，同时能够使滑动损耗的降低。从而，能够维持高效率，同时能够防止由旋转轴的倾斜带来的一端接触，提高可靠性。

另外，在由变压器驱动电动机部103而进行30HZ这样的低速运转时，因由主轴承120和副承轴121的双方轴承构成轴支旋转轴104的双轴承而能够防止倾斜，谋求滑动损耗的降低。因此，即使放入润滑油112的粘度为5～10[cts]的低粘度润滑油，也能够获得足够的可靠性。

再有，定子113在铁心113a上有形成放射状的多个齿部113b，同时，在上述齿部113b上，通过绝缘构件113c施行直接绕线113d，因此，在绕线分布上没有必需的绕线端。从而，定子113和转子114的总高可以降低，可以进一步降低电动压缩机的总高。并且，由于定子113及转子114的总高降低，因此，容易谋求定子113和转子114的间距尺寸的均匀化，其结果是难以产生磁吸引力，能够避免由于磨损带来的输入电流的增加和噪音的增加等。

还有，在本实施例中，使用连结杆108作为连结活塞和偏心轴的连接装置，也可以适用球接头和止转棒轭(scotch yoke)等连接装置。

实施例2

图2是本发明的实施例2的电动压缩机的纵剖视图。还有，与实施例1同一构成的使用同一符号，并省略详细说明。

在图2中，电动机部203是2极同步马达，其由在以层叠电磁钢板组成的定子铁心上缠绕绕线的定子213和在以层叠电磁钢板组成的转子铁心215上设置次级导体的转子214构成。转子铁心215中内置例如由稀土类磁铁的钕、铁、硼系的强磁性体构成的永久磁铁215a。并且，其他构成与实施例1相同。

关于如上构成的电动压缩机，对其操作进行以下说明。

电动机部203，在启动时作为感应电动机进行启动，接近同步转数时牵入同步而实现同步运转。

在此，内置于转子铁心215中的永久磁铁215a由稀土类等磁力强的材料构成，故磁力特别强，在转子214和定子213的距离小的部分发生极强的磁吸引力。不过，基于与实施例1同样的构成能够避免由强磁吸引力而带来的问题点，其结果是，能够有效利用同步马达的高效率，能够获得高能效率，同时能够防止由于旋转轴的倾斜而带来的一端接触，提高可靠性。

实施例3

图3是本发明实施例3的电动压缩机的纵剖视图。还有，与实施例1同一构成的使用同一符号，并省略详细说明。

如图3所示，在密闭容器101中收容有压缩机构部302和驱动该压缩机的电动机部303。

构成压缩机构部302的缸体305由铸铁构成，形成大致圆筒形的压缩室110，并且在缸体305上固定轴支旋转轴104的主轴部116的主轴承320及轴支副轴部118的副轴承121。

电动机部303由定子113和转子314组成，是以多个运转频率驱动的变压器驱动式马达。转子314固定在旋转轴104的主轴部116上，具备内置于转子铁心315中的永久磁铁315a。永久磁铁315a例如由稀土类磁铁的钕、铁、硼系的强磁性体构成。另外，转子铁心315在压缩机构部302侧的端面部形成中空的腔部306。主轴承320由属非磁性体材料的铝合金构成，同时，延伸设置在转子铁心315的腔部306的内侧。

关于如以上构成的电动压缩机，对其操作进行以下说明。

若对定子113进行通电，则转子314带动旋转轴104旋转，偏心轴部117的偏心运动通过连结杆108传递至活塞109，由此活塞109在压缩室110内往复运动。基于此，制冷气体从冷却系统(没有图示)被吸入·压缩至压缩室110内，之后，再向冷却系统喷出。另外，依靠形成于旋转轴104上的供油机构111，抽起润滑油112，从旋转轴104的上端部排出。

在此，内置于转子铁心315中的永久磁铁315a由稀土类等磁力强的材料构成，因此磁力特别强，在转子314和定子113的距离小的部分产生极强的磁吸引力。

若旋转轴104受到由这种发生于转子和定子之间的磁吸引力而产生的偏负载，则在现有的单轴承中以相对于主轴承内壁的旋转轴104的中心轴呈对角方向的上下端为支点承受偏负载，反之，该双轴承，是以主轴承内臂的副轴承相反侧端部和相对于旋转轴104的中心轴呈对角方向的副轴承内壁的主轴承相反侧端部为支点承受偏负载。该支点间距离相对于现有的单轴承长得多。并且，主轴承320延伸在腔部306内侧，因此，其支点间距离更长。

该支点间距离的延长导致旋转轴104在轴承部中倾斜角度减小，其结果是，在轴承部和旋转轴104间难以发生一端接触，能够避免由于一端接触带来的滑动损耗。从而能够维持稳定的高效率，同时，能够抑制由于一端接触而产生的滑动声，能够实现噪音低的电动压缩机。

另外，以承载来自活塞109的压缩负载的偏心轴部117(支点)为中心在上下两方保持压缩机运转过程中加在旋转轴104上的负载，因此，相对于该支点能够几乎平均分配负载，较之负载只集中在单侧的轴承部的单支撑型能够提高旋转轴104的滑动部的可靠性。

此时，主轴承320由铝合金的非磁性体材料构成，因此，内置于转子铁心315中的永久磁铁315a的磁力线在主轴承320内不会发生涡电流，因此，几乎不发生涡电流损耗，能够谋求高效率化。

另外，由变压器驱动电动机部303，在对应于负载进行高速频率运转时，磁吸引力增强，使旋转轴104倾斜的力增强。此时，由主轴承320和副承轴121的双方轴承构成旋转支撑旋转轴104的双轴承，因此，能够防止该旋转轴104的倾斜，谋求滑动损耗的降低，能够维持高效率，同时能够防止由旋转轴的倾斜带来的一端接触，提高可靠性。

再有，定子113在铁心113a上有形成放射状的多个齿部113b，同时，在上述齿部113b上，通过绝缘构件113c施行直接绕线113d，因此，在绕线分布上没有必需的绕线端。从而，定子113和转子314的总高可以降低，电动压缩机的总高能够控制到更低。并且，由于定子113及转子314的总高降低，因此，容易求得定子113和转子314的间距尺寸的均等化，其结果是难以发生磁吸引力，能够避免由于磨损带来的输入和噪音的增加等。

实施例4

图4是本发明的实施例4的电动压缩机的纵剖视图。还有，与实施例3同一构成的附以同一符号，省略详细说明。

在图4中，电动机部403是2极同步马达，其由在以层叠电磁钢板组成的定子铁心上缠绕绕线的定子213和在以层叠电磁钢板组成的转子铁心415上设置次级导体的转子414构成。转子铁心415中内置例如由稀土类磁铁的钕、铁、硼系的强磁性体构成的永久磁铁415a。并且，其他构成与实施例3的形态相同。

关于如以上构成的电动压缩机，对其操作进行以下说明。

电动机部403启动时作为感应电动机启动，接近同步转数牵入同步，做同步运转。在此，内置于转子铁心415中的永久磁铁415a由稀土类等磁力强的材料构成，因此磁力特别强，在转子414和定子213的距离小的部分发生极强的磁吸引力。

不过，基于与实施例3同样的构成能够避免由强磁吸引力而带来的问题点，其结果是，能够有效利用同步马达的高效率，能够获得高能效率，同时，能够防止由于旋转轴的倾斜而带来的一端接触，提高可靠性。

Claims (6)

1.一种往复式电动压缩机，其特征在于：包括

由具有绕线的定子、及具有转子铁心与永久磁铁的转子构成的电动机部，和

由上述电动机部驱动的压缩机构部，和

贮存润滑油并且收纳上述电动机部与上述压缩机构部的密闭容器，

上述压缩机构部包括：

旋转轴，具有偏心轴部、主轴部和副轴部，且上述主轴部和上述副轴部夹着上述偏心轴部上下配置在同一轴上；

缸体，具备压缩室；

主轴承，与上述压缩室的轴心垂直地配置在上述缸体上、可旋转地支撑上述主轴部；

副轴承，配置于上述缸体上、可旋转支撑上述副轴部；

活塞，在上述压缩室内往复运动；

连接装置，连结上述活塞与上述偏心轴部，

上述永久磁铁由稀土类制成，

上述定子具有多个齿部，上述绕线是通过绝缘构件缠绕在上述齿部上的直接绕线，

上述电动机部配置在下方、上述压缩机构部配置在上方，

上述电动机部，在启动时作为感应电动机启动，当达到同步旋转附近时、牵入同步、进行同步运转。

2.如权利要求项1所述的往复式电动压缩机，其特征在于：上述主轴承，与包含上述转子铁心的压缩机构部一侧端部、且垂直于上述主轴部轴心的平面不相交。

3.如权利要求项2所述的往复式电动压缩机，其特征在于：上述主轴承由铁系材料制成。

4.如权利要求项1所述的往复式电动压缩机，其特征在于：上述转子铁心在压缩机构部侧端部具有中空的腔部，上述主轴承延伸设置在上述腔部的内侧。

5.如权利要求项4所述的往复式电动压缩机，其特征在于：上述主轴承由非磁性体材料制成。

6.如权利要求项1所述的往复式电动压缩机，其特征在于：以包含工业电源频率以上的频率的多个频率驱动上述电动机部。

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