CN100595998C - 用于压缩机特别是制冷剂压缩机的电动机的转子结构 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩机特别是制冷剂压缩机的电动机的转子结构，其包括转子(15)和轴(8)，所述转子具有由薄板叠置成的转子叠片(20)，所述轴插入在该转子叠片(20)的轴向凹口(18)内并且不可旋转地与该转子叠片(20)连接，该凹口由邻近薄板(23，25)的开口形成。为了简化这种转子结构的制造，本发明确保：在薄板(23，25)中设有不同尺寸的开口(24，26)，至少两个薄板(23)形成第一组，每一薄板具有开口(24)，该开口比该轴(8)的横截面小，其余的薄板(25)形成第二组，每一薄板具有开口(26)，该开口比该轴(8)的横截面大。

Description

用于压缩机特别是制冷剂压缩机的电动机的转子结构

技术领域

本发明涉及一种压缩机特别是制冷剂压缩机的电动机的转子结构，其包括转子和轴，所述转子具有由薄板叠置成的转子叠片，所述轴插入在转子叠片的轴向凹口内并且不可旋转地与转子叠片连接，该凹口由邻近薄板的开口形成。

背景技术

在诸如冰箱和冰柜这样的经常应用于家庭制冷装置中的制冷剂压缩机中，最常用的电动机是异步电动机，这种电动机包括定子和由内部的鼠笼式转子形成的转子。这种转子主要由转子叠片组成。上述转子叠片可以有凹槽，这些凹槽例如可以通过模塑法用导电性材料例如铝填充满。将按这种方式形成的导体借助短路环在两个轴向端部连接。在转子叠片的径向中心设有凹口，该凹口用来容纳轴。初始，凹口按照下述方式形成，即在形成转子叠片的薄板上设置中心开口。举例来说这个开口可以通过穿孔的方式形成。为了使转子叠片以张紧锁定的方式与轴连接，可以使用不同的工艺。例如，可以将转子叠片挤压、热压或者胶合到轴上。然而，由于需要将轴设置得尽可能靠近中心，这意味着随后可以将电动机中的气隙保持得尽可能小，因此就必须严格监测上述工艺的配合公差。这就使得有必要对转子叠片的凹口进行加工。这样，首先必须制成转子叠片，并且如果可以话应配置所需的导体。接着，必须加工凹口，加工凹口最简单的方案需要采用钻孔工艺。

发明内容

本发明的目的基于简化转子结构的制造。

在本文开始部分提到的转子结构中，通过在薄板中设置不同尺寸的开口来实现这个目的，至少两个薄板形成第一组，每一个具有比轴的横截面小的开口，剩余的薄板形成第二组，每一层具有比轴的横截面大的开口。

这使得转子叠片与轴之间仅在第一组薄板处连接。结果证明这种方式通常足以确保不可旋转的连接。由于第一组至少有两个薄板，转子叠片在轴上的支撑点在两个轴向不重合的位置。因此，转子可以相对轴稳定地定位，也就是说，转子不会倾斜。为了在轴上安装转子，只有第一组薄板需要变形。第二组薄板实际上不与轴接触。这意味着第二组薄板在转子和轴之间不提供支撑力。然而，这也意味着第二组薄板无需加工。由于横截面比轴的横截面小的开口可以通过穿孔的方式以足够的精度加工而成，所以也无须加工第一组薄板。上述精度不需要与容许公差一样高，而直到现在在大量转子叠片的挤压或者热压工艺中仍然要求达到上述容许公差。利用第一组的薄板，可以确保转子叠片的外径和内径之间充足的位置公差，从而确保电动机良好地同心运转。这能够使转子和定子之间的气隙缩小，从而再次提高电动机的效率。也不需要热压工艺中通常所需的加热转子的过程，这在热压方面是经常需要的步骤。这节约了安装过程中的时间和费用。也可以使用带永久磁体的转子，这种磁体通常不能受热。

由于将转子叠片的薄板压在轴上需要较少的力，因此可以使用结构强度较低的轴。例如，可以使用由薄板盘绕的管制成的轴。这可以降低压缩机的重量，特别是移动部分的重量。

优选的实施，至少第一组薄板的开口和轴的横截面是圆形的，这简化了制造工艺。也不再需要保证转子叠片和轴相对于彼此以预定的角度朝向安装。原则上可以将轴以任意角度插入到转子叠片中。

有利的是第一组薄板的开口比轴小一预定的减小尺寸，当将薄板推到轴上时，在该开口处薄板的变形不会超出薄板材料的屈服极限。因为开口比轴的外径小，所以当将转子叠片推到轴上时，第一组薄板在它们的中心开口区域内变形。变形会立刻使第一组薄板卡压到轴上。因此，第一组的薄板产生挠性变形，从而将转子夹紧在轴上。

优选地，将第一组薄板的开口边缘逆推入方向钩在轴的表面上。当将第一组薄板推入轴中时，其不仅膨胀，而且以相对有限程度呈圆锥形地变形。这使得可以将第一组薄板的开口边缘设置成与轴的圆周表面成相对小的角度，也就是说，开口边缘切入轴的圆周表面。在制冷剂压缩机中，电动机经常设置有垂直的转子轴。第一组薄板钩入或者切入轴中的结构可以确保克服转子叠片的重力，使其在轴上固定不动。

优选地，将第一组薄板设置在转子叠片的轴向端部区域内。因此转子叠片在轴上的支撑点出现在沿轴向互相间隔最远的两个点上。这是确保转子不会相对于轴倾斜的一个简单方式。

在优选的实施例中，可以保证第一组的至少一个薄板设置在转子叠片的轴向中心区域内。从而可以抵消运行过程中驱动轴的偏移。

在特别优选的实施例中，确保轴至少有一个缺口，在这个缺口中插入第一组的一个薄板。这样，与第一组的其它薄板相比，这层薄板与轴之间可能没有或者只有力量非常小的张紧锁定地进行连接，这层薄板也可以称为“安全薄板”，第一组的其它薄板可以称为“连接薄板”。尽管第一组其它的薄板与轴之间的张紧锁定连接松脱，但仍然可以防止转子从轴上滑落。如上所述，制冷剂压缩机的电动机通常设有垂直的转子轴。与缺口接合的薄板形成一个形状匹配的防护物以防止转子从轴上滑落。上述转子滑落的状况例如为发生所谓的“互锁”情况的危险，在这种情况下，压缩机在停机后马上再次启动(例如在短暂的停电期间)而制冷系统的高压还没有降低，这时，电动机试图克服高压启动压缩机。然而，电动机的启动转矩通常不足以启动压缩机。在这种情况下，转子中的感应电流会导致转子内温度非常迅速和非常大地上升。此温升可能导致转子的内径增大很多，以至于第一组薄板与轴分离并且转子向下滑落。尽管施加了电压源，而电动机仍然会因为其它原因断流，例如在启动过程中只给定子的主线圈输送电流，而没有给辅助线圈输送电流的情形，此时轴与转子的转子叠片通过第一组薄板的连接仍然也会失效。这时，与轴上缺口接合的安全薄板确保转子不能与轴分离并且滑落。相反地，安全薄板克服转子的重力作用将其托住。也就是说安全薄板的下边缘区域将置靠在由轴上的缺口形成的台阶表面上。在馈送电压转向之后，转子再次冷却，转子和轴之间的卡压连接将再次恢复到最大强度。

优选地，缺口为环形凹槽形状。在这个实施例中，不必再保持转子和轴之间预定的角度朝向。安全薄板可以在任意角度位置实现它的功能。

优选地，缺口设置在转子叠片的端部，其首先与轴重叠。由于设有制冷剂压缩机的电动机，这个缺口和垂直的轴一起使用并且通过这个缺口将轴从上面插入到转子中，因此，缺口设置在转子叠片的上端部。这样做的好处有第一组剩余的薄板不必滑过缺口。在那种情况下，必须首先将上述薄板插入缺口，当进一步推动这些薄板的时候，将使它们再次增大变形。最后，会使得作用在轴上的卡压力变小。然而当缺口仅在安装方向上与第一组的“第一层”薄板相互作用时，那么必须只将这一个薄板插入缺口。然后将第一组剩余的薄板挤入轴的周围区域。

优选地，第一组薄板成对地支撑在彼此之上。当能够确保卡压力增加时，在将转子叠片安装到轴上时，不仅可以使一层薄板变形，而且可以使两层薄板同时都变形。当将转子安装到轴上时这就需要更大的力。然而，该实施例中第一组薄板的弹性力将大大增加。

优选地，在转子叠片和轴之间设置一个转矩支承件。这个转矩支承件可以，例如通过与凸出部接合的方式形成，该凸出部形成在一层或者更多层的薄板上并且在轴表面的轴向凹槽内突入开口中。但是也可以通过冲压、焊接、钎焊或者胶合的方式来连接传递转矩。然而，也可以不需要该转矩支承件。

附图说明

下面将以优选实施例为基础，结合附图对本发明进行说明，附图示出：

图1是制冷剂压缩机局部剖面示意图；

图2是转子的第一实施例的截面图；

图3示出了第一实施例中带轴的转子；

图4示出了带轴转子的第二实施例；

图5示出了带轴转子的第三实施例；

图6示出了带轴转子的第四实施例。

具体实施方式

图1所示为制冷剂压缩机的示意图，该制冷剂压缩机包括电动机2，电动机2驱动压缩机，图中没有详细的示出该压缩机，其在现有技术中本身被认为是一缸体，在这个缸体中活塞做往复运动。借助连接杆，将活塞与驱动轴8的曲柄销7连接。借助弹簧9，整个制冷剂压缩机1与封闭式压缩机外壳相连，图中没有详细的示出该压缩机外壳。这种制冷剂压缩机普遍应用于家庭制冷装置中。

当轴8旋转时，它的旋转运动通过曲柄销7转化成活塞的往复运动。

电动机2包括定子10，这个定子支撑着压缩机座14，压缩机安装在这个压缩机座上面。定子10包围转子15，该转子不可旋转地与轴8连接。将轴8设置成直立的。在电动机2的两侧，通过下支撑部件16和上支撑部件17沿径向支撑该轴8。支撑部件16、17都固定在压缩机座14上。上支撑部件17还在轴向上支撑轴8，也就是克服轴的重力。

当组装制冷剂压缩机1时，首先将压缩机座14与定子10连接并将上支撑部件17插入。接着，将轴8从上面插入支撑部件17。在安装下支撑部件16之前，必须将转子15与轴8连接。为了达到这个目的，将转子15从下面推到轴8上。如后面的图2到图6所示，转子具有一个通孔形式的凹口18。如后面将要描述的那样，该中心凹口18的直径稍小于轴8的外径，至少在局部是这样的。这样，将转子推到轴8上，直到轴8支撑在上支撑部件17上。在此安装过程中，轴8保持不动。有利的是，在上支撑部件17和轴8的曲柄盘19之间设置有间隔片，该曲柄盘支撑着曲柄销7。在将转子15装配到轴8上之后，将间隔片取走，从而在转子15和上支撑部件17之间形成一定的轴向间隔。

图2所示为转子15的放大图。转子15包括转子叠片20，该叠片由多个叠置的薄板形成。转子叠片20具有凹槽，这些凹槽中填充有导电性的填充物21。填充物21在轴向端部由短路环22彼此连接。这里，填充物21和短路环22都只是示意性的在图中示出。

转子叠片20的薄板包括第一组薄板23，这组薄板的每一薄板都有中心开口24，这些开口的内径都比轴8的外径稍微小一点。而且，转子叠片还包括第二组薄板25。这些薄板也有中心开口26。这个开口的内径比轴8的外径稍微大一点。为了清晰起见，图中示出的开口24、26的直径都过大。如果假定轴直径的范围在近似10到20mm之间，则开口24的直径比轴8的外径小十分之几毫米，而开口26的直径比轴8的外径大约大20到50μm。

现在当将转子15从下面(该方向指附图中的观察视角)推到轴8上时，转子叠片20将不再沿其整个轴向长度支撑在轴8上，而只有第一组薄板23的两个薄板支撑在轴8上。剩下的第二组薄板25距离轴8的圆周表面有很小的间隔。

从图3中可以看出第一组薄板23在区域27内变形，该区域置靠在轴8上。这里，薄板23的区域27以稍微呈“圆锥形”的方式逆转子15的运动方向变形，因此，也可以说环绕开口24的薄板23的唇形部的上边缘28置入轴8的圆周表面。转子叠片20“钩住”轴8。

基于转子15不再与轴在其整个内表面上连接并且第一组薄板23的区域27可以弹性变形的实际情况，这大大地减小了将转子15推到轴8上所需的安装力。只要确保薄板的变形不会超出薄板的屈服极限，就可以保证安全的卡压。可以借助薄板23的边缘28，在薄板23上设置一种倒钩以防止转子进行与安装方向相反的运动。

使用壁相对薄的轴8是非常有利的，在安装的过程中这样的轴可以以其它方式变形。然而，上述转子也可以与常用的烧结金属轴一起使用。

另外，通过利用图中所示的转子-轴的结构，由于大多数的薄板即第二组薄板25不再与轴8接触，因此不需要加工通常所需的转子15的内部凹口18，这减少了制造费用。

从图2和图3中可以看出，第一组薄板23设置在转子叠片20的两个轴向端部。因此，转子叠片20相对于轴8支撑在两个位置处，这两个位置彼此距离较远，从而使得转子15相对于轴倾斜的风险较小。

另外，当只有第一组的两个薄板23用来将转子叠片20固定在轴8上时，薄板23提供的卡压力通常足够用来克服由电动机的启动转矩产生的扭转力。

然而，在不利的情况下，电动机2和转子15也会相对快地升温到一个温度，在该温度下开口24的直径增大得很多，以至于作用到轴8上的卡压力变得很小甚至完全消失。由于轴8的直立设置方式会导致转子15从轴8上滑落，这将导致整个压缩机不能使用。在通常所知的转子-轴的结构中，将借助充分大的卡压表面和卡压力来避免这种情况的发生。

由于可以按图示方式将转子15安装到轴8上，这种情况也可以通过其它的方式来避免，如图4和图5所示。相同的元件用与图2和图3相同的附图标记表示。第一组薄板另外增加了一层薄板23a，这层薄板在图4所示的实施例中设置在接近中心的位置。这层薄板23a可以称之为“安全薄板”，其嵌在轴8圆周上的凹口29中。做为示例，可以将这个凹口做成环形的凹槽。第一组中的安全薄板23a可以提供比第一组中的其它薄板23更小的卡压力甚至完全没有卡压力。然而，这组薄板可形成与轴8的配合连接。在不利的条件下，当转子15升温较高，以至于薄板23和轴8之间的卡压力完全消失时，转子15下滑的距离仅仅使得安全薄板23a置靠在台阶30的位置处，台阶30形成在凹口29的底部。这样可以可靠地防止转子15从轴8上滑下或落下。

在安装的过程中，必须使第一组的第一层薄板23在安装方向上横穿过凹口29。但这不是特别地关键。在安装的过程中，将安全薄板23a推进时其即刻产生变形，然而，由于安全薄板的弹性，当它一进入凹口29，就再次大致地恢复了原来的形状。

在图4中，安全薄板23a设置在接近转子叠片20中部的位置处。图5示出一实施例，其中缺口29设置在转子叠片20的上端部。因此在安装方向上，安全薄板23a是转子叠片20的第一薄板，从而使得无须先将第一组的其它薄板23插入凹口29，而且接着，当将安全薄板23a推入时，其再次产生明显的变形。这也使得更容易预测最后作用在轴8上的卡压力。

此外，在图5中设置有第一组的第三薄板23b。这个薄板23b位于接近转子叠片20中部的位置处，在运行中这层薄板可以抵消轴8的弯曲。

图6示出另一个实施例，在这个实施例中相同的部件有相同的附图标记。

为了增加转子15和轴8之间的卡压力，首先转子叠片20包括数量增加的第一组薄板23。图中所示总共有12个第一组薄板23，这些薄板分成6对。也就是说，在第一组中，薄板23两两地支撑在彼此之上。只要安装力足以使它们的端部区域27产生挠性变形，就可以设置两层直接相邻的薄板23。

在单层的薄板23之间或者成对叠置的薄板23之间，设置有至少一个第二组薄板25。单层或者多层薄板25提供的自由空间可以容纳第一组薄板23变形的端部区域27。

这里，也设置了第一组的安全薄板23a，这层薄板插入在轴8的缺口29中以防止转子15从轴8中滑落。

Claims (11)

1.一种用于压缩机的电动机的转子结构，其包括转子和轴，所述转子具有由薄板叠置成的转子叠片，所述轴插入在该转子叠片的轴向凹口内并且不可旋转地与该转子叠片连接，该凹口由邻近薄板的开口形成，其特征在于：在薄板(23，25)中设有不同尺寸的开口(24，26)，至少两个薄板(23)形成第一组，每一薄板具有开口(24)，该开口比该轴(8)的横截面小且有弹性地扩张并环绕该轴呈圆锥形地变形，其余的薄板(25)形成第二组，每一薄板具有开口(26)，该开口比该轴(8)的横截面大。

2.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：至少第一组薄板(23)中的开口(24)和轴(8)的横截面是圆形的。

3.如权利要求1或2所述的转子结构，其特征在于：第一组薄板(23)中的开口(24)小于轴(8)一预定的减小尺寸，当将所述第一组薄板(23)推到轴(8)上时，所述第一组薄板(23)的变形不超出薄板材料的屈服极限。

4.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：第一组薄板(23)的开口边缘(24)逆推入方向钩在轴(8)的表面上。

5.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：第一组薄板(23)设置在转子叠片(20)的轴向端部区域内。

6.如权利要求5所述的转子结构，其特征在于：第一组的至少一个薄板(23b)设置在转子叠片(20)的轴向中心区域内。

7.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：轴(8)具有至少一个缺口(29)，第一组的一层薄板(23a)接合在该缺口中。

8.如权利要求7所述的转子结构，其特征在于：所述缺口(29)具有环形凹槽形状。

9.如权利要求7所述的转子结构，其特征在于：所述缺口(29)设置在转子叠片(20)的端部，在安装到轴(8)上的过程中，其首先与轴(8)重叠。

10.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：第一组薄板(23)成对地支撑在彼此之上。

11.如权利要求1所述的转子结构，其特征在于：转矩支撑件设置在转子叠片(20)和轴(8)之间。

Images