CN101230859A

CN101230859A - 旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置

Info

Publication number: CN101230859A
Application number: CNA2008100046847A
Authority: CN
Inventors: 知念武士; 平山卓也
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: KR20080069123A; JP2008175188A; KR100992249B1; CN101230859B

Abstract

本发明提供一种抗振性优良的旋转式压缩机以及抗振性优良的制冷循环装置。在旋转式压缩机中，对固接有电动机部的转子的转轴予以轴支撑的轴承部件仅设置在电动机部的压缩机构部侧，由转子、转轴和滚筒构成的旋转体总成的重心的轴向位置位于从主轴承的两端朝着内侧离开与转轴的主轴部的直径相当的距离以上的范围内。制冷循环装置具有上述结构的旋转式压缩机。

Description

旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置(refrigeration cycle apparatus)，尤其涉及仅在电动机部的压缩机构部侧设有对转轴予以轴支撑的轴承部件的旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置。

背景技术

以往的旋转式压缩机一般为仅在电动机部的压缩机构部侧设有对转轴予以轴支撑的轴承部件的单侧支撑构造，因此存在容易产生振动的问题。

因此，在日本专利特开2001-323886号公报(下面称作专利文献1)中提出了一种在电动机部的与压缩机构部相反的一侧也设有轴承部件的双侧支撑构造的旋转式压缩机。

然而，在专利文献1所记载的双侧支撑构造中，零件数目增加，而且需要高精度地对两侧的轴承部件进行调心，因此存在成本上升的不良问题。

另外，在单侧支撑构造的旋转式压缩机中，在日本专利特开2002-130171号公报(下面称作专利文献2)中提出了一种在电动机部的转子上设置飞轮而使转子的重心靠近轴承侧、使转子的振摆幅度减小的密闭型旋转式压缩机。

然而，专利文献2所记载的旋转式压缩机并未考虑由转子、转轴和滚筒(roller)构成的旋转体总成(日文：全回転体)的重心位置，无法充分地减小振动。

专利文献1：日本专利特开2001-323886号公报

专利文献2：日本专利特开2002-130171号公报

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种抗振性优良的旋转式压缩机。

本发明的目的还在于提供一种具有旋转式压缩机且抗振性优良的制冷循环装置。

为了实现上述目的，本发明的旋转式压缩机包括：密闭壳体、收容在该密闭壳体内的电动机部、以及通过转轴与该电动机部连结的压缩机构部，对所述转轴予以轴支撑的轴承部件仅设置在所述电动机部的所述压缩机构部侧，所述电动机部包括定子以及可旋转地配置在该定子内周部的转子，而且，所述压缩机构部包括：具有缸室的缸；与所述转轴的偏心部卡合、在所述缸室内偏心旋转的滚筒；以及对所述转轴的主轴部予以支撑的主轴承，其特征在于，由所述转子、所述转轴和所述滚筒构成的旋转体总成的重心的轴向位置位于从所述主轴承的两端朝着内侧离开与所述转轴的主轴部的直径相当的距离以上的范围内。

另外，本发明的制冷循环装置，其特征在于，包括：具有上述结构的旋转式压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器。

若采用本发明的旋转式压缩机，则可提供抗振性优良的旋转式压缩机。

另外，若采用本发明的制冷循环装置，则可提供一种具有旋转式压缩机且抗振性优良的制冷循环装置。

附图说明

图1是本发明一实施例的旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置的示意图。

(符号说明)

1旋转式压缩机

2密闭容器

3电动机部

4转轴

4a偏心部

4c主轴部

5压缩机构部

21制冷循环装置

22冷凝器

23膨胀装置

24蒸发器

31定子

32转子

32a埋头孔

51缸

52主轴承

52b轴承部

52d下端

52e下表面

52f上轴承部

52g下轴承部

53副轴承

54缸室

55滚筒

56叶片

61旋转体总成

62退入部

具体实施方式

下面参照附图对本发明一实施例的旋转式压缩机及具有旋转式压缩机的制冷循环装置进行说明。

如图1所示，在本发明的制冷循环装置21中，本实施例的旋转式压缩机1、冷凝器22、膨胀装置23和蒸发器24用配管连接成环状。

旋转式压缩机1具有密闭容器2，并包括：收容在该密闭容器2内的电动机部3、以及通过转轴4与该电动机部3连结的压缩机构部5。

电动机部3包括：被压入密闭容器2内的定子31、以及可旋转地配置在该定子31的内周部并与转轴4的上端部固接的转子32，在该转子32上设置有中空状的埋头孔(counterbore)32a，该埋头孔32a的深度达到所述转子32高度的一半以上。

压缩机构部5具有配置在电动机部3的下方并位于转轴4下部的缸51。在该缸51的上表面部安装固定有主轴承52，在下表面部安装固定有副轴承53，在由缸51、主轴承52和副轴承53包围的空间部内形成缸室54。

若将主轴承52和副轴承53的整个高度设为H1和H2，则设定成满足H1＞3×H2的关系。

在缸室54内配置有：与转轴4设成一体的偏心部4a、以及与该偏心部4a的周面卡合的滚筒55。

滚筒55沿其周向的壁厚全部相同，随着转轴4的旋转而与偏心部4a一起偏心旋转。滚筒55的沿轴向的外周壁的一部分与缸51的内周壁大致接触，随着滚筒55的偏心旋转，该接触位置沿着缸51的周向逐渐变位。

另外，叶片56沿轴向抵接在滚筒55的外周壁上。

叶片56的一端部被收容在弹簧收容孔57内的弹簧部件58弹性地推压施力，由此，叶片56的另一端部与滚筒55的周面弹性抵接。

叶片56突出到缸室54中并在叶片槽59内滑动，该叶片槽59的一端在缸室54内开口，另一端在背面孔(未图示)内开口，所述叶片56将缸室54分隔成与设在主轴承52上的输出部52h连通的压缩室侧、以及与吸入孔(未图示)连通的吸入室侧。

另外，主轴承52被具有通气孔(未图示)并起着消音功能的主轴承盖体60覆盖。输出部52h与冷凝器22连通，吸入孔与蒸发器24连通。

如上所述，上端部固接有转子32、在设于下端部附近的偏心部4a上卡合着滚筒55的转轴4由单侧支撑构造支撑。

例如，转轴4的上轴端4b处于未被任一部件支撑的自由状态，转轴4由仅设在压缩机构部5侧的轴承部件、例如构成压缩机构部5的构成部件的一部分的主轴承52及副轴承53支撑。

主轴承52包括：大致圆板形状的轴承基部52a、以及从该轴承基部52a竖起并对贯穿的转轴4的主轴部4c予以支撑的轴承部52b。

主轴承52即轴承部52b与埋头孔32a留有间隙地嵌合，轴承部52b的上端52c到达转子32的高度的一半以上，下端52d到达轴承基部52a的下表面52e。

在这种轴承构造中，由转子32、转轴4和滚筒55构成的旋转体总成61的重心的轴向位置Zg设定成处于从主轴承52的上端52c、下端52d分别朝着内侧离开与转轴4的主轴部4c的直径D相当的距离以上的范围Z(Z＝H1-2×D)内。重心的径向(水平)位置最好是在转轴的轴心上，但只要能保持旋转体总成在旋转时的平衡即可，并不局限于在轴心上。

另外，在主轴承52的范围Z内的内周面及与其相对的主轴部4c的外周面中的至少一方上设置退入部(日文：逃げ部)62。副轴承53对转轴4的副轴部4d予以支撑。

在具有上述构造的旋转式压缩机1中，(1)通常，稳定旋转的旋转式压缩机1的主轴承52为流体润滑或边界润滑。在此，流体润滑是指仅以存在于主轴承52与转轴4之间的间隙中的油膜的压力来支撑转轴4，边界润滑是指产生个体接触部分的支撑。主轴承52内部的油膜压力分布在轴的长度方向上并不相同，而是集中在主轴承52的两端附近。

另外，(2)从可靠性、机械效率方面来说，轴承高度(长度)HO/轴径D存在最佳值，一般设定成0.6～1.0。

基于上述(1)，考虑将主轴承52分成轴承上端附近和下端附近的两个轴承部、即上轴承部52f和下轴承部52g。基于上述(2)，可认为具有轴径D的宽度的轴承面具有足够的负载容量。

若考虑上述内容，则旋转式压缩机1的构造为：旋转系统的重心被夹在两个具有足够负载容量的轴承部、即上轴承部52f和下轴承部52g之间。

因此，在上述构造下，旋转式压缩机实质上可用双侧支撑构造来支持由振动等产生的惯性力，且可用主轴承52两端侧的轴承面大致均等地支撑该惯性力，可实现抗振性优良的旋转式压缩机。

在上述轴承构造中，为了实现将主轴承52分成轴承上端附近和下端附近的两个轴承部、即上轴承部52f和下轴承部52g，加长主轴承是最容易的构造，但由于即使是几乎未支撑轴负载的轴承面也会产生滑动摩擦损耗，所以加长轴承面会使滑动面积变大，导致滑动摩擦损耗增大，因此不好。另外，还会产生供油阻力增加等缺点。

为了消除这些不良问题，如上所述，最好在主轴承52的范围Z内的轴承内周面及与其相对的转轴4的主轴部4c外周面中的至少一方上形成退入部62。

由此，在退入部62处，轴表面与轴承面之间的间隙大，该部分的油膜剪切速度梯度变小，滑动摩擦损耗急剧减少，因此即使加长主轴承52(轴承部52b)也可减小滑动面的面积，可大幅度抑制滑动摩擦损耗的增加。另外，滑动部的宽度变得合适，可改善可靠性和机械效率。

另外，在具有上述构造的旋转式压缩机1中，转子32在其整个长度的一半以上设置有埋头孔32a。通常，由于转子32占据了旋转体质量的大部分，因此最好是延长主轴承52的长度，并设置埋头孔32a来减小转子32的实质高度。由此，容易将旋转体总成61的重心的轴向位置设定在主轴承52的范围内的、从主轴承52的两端朝着内侧离开与主轴部4c的直径D相当的距离以上的范围内。再者，可消除旋转式压缩机1的大型化、重心变高、在电动机部3产生无用空间等加长主轴承52引起的缺点。

另外，在具有上述构造的旋转式压缩机1中，设定成H1＞3×H2的关系。由此，可抑制“转子的磁极数×运行频率”附近的频率的噪音(在采用四磁极的转子时为4×f(运行频率)的噪音)的产生，可降低旋转式压缩机运行时的噪音。

该噪音降低的原因如下。

在用高度不足的主轴承来对转轴予以轴支撑的以往的单侧支撑构造的旋转式压缩机中，用主轴承下侧的轴承部和副轴承大致均等地支撑压缩负载，并用紧靠着转子的主轴承上侧的轴承部来支撑旋转驱动部的振摆回转负载，一般而言，若设主轴承的整个高度为H1、设副轴承的整个高度为H2，则满足下式的关系。

[数学式1] H1＝H2+α

在构造上，α越大，则对于旋转驱动部的旋转不平衡就越有利(轴负载、振摆回转量)。其理由是，当对过大(overflow)的负载进行支撑时，最好是以尽可能离开的两个以上的支撑点来支撑。从力矩(moment)的平衡式来看，支撑点之间的距离越长或者负载点与支撑点之间的距离越短，则在支撑点上产生的力越小。

近年来，由于追求节能性，所以上述“转子的磁极数×运行频率”附近的频率的噪音问题在一年年深化。即，追求节能性的具体对策例如为通过增加匝数来增大电磁力、采用稀土类磁体、使副轴(countershaft)细径化、使偏心部细径化等。

上述噪音与转子的振摆回转密切相关，减小转子的振摆回转成了重要课题。

该噪音的产生机理如下。

转子的磁体与定子的齿(teeth)之间的距离不均→作用于各磁体上的力的径向成分无法彼此抵消→转子和定子分别产生径向激振力→定子变形→壳体表面振动→“转子的磁极数×运行频率”附近的频率的噪音产生。

作为所述磁体与齿之间的距离变得不均的主要原因，除了装配精度和零件精度外，与转子的振摆回转也有很大的关系，转子的振摆回转由“轴承上的轴的姿态”、“轴的刚性”和“作用在转子上的力的合力(作用点的位置和大小)”来确定。

因此，抑制转子的振摆回转作为上述噪音对策是有效的，可通过设定成H1＞3×H2来实现。

采用本实施例的旋转式压缩机，可提供一种抗振性优良的旋转式压缩机。

另外，采用本发明的制冷循环装置，可提供一种具有旋转式压缩机且抗振性优良的制冷循环装置。

Claims

1.一种旋转式压缩机，包括：

密闭壳体、

收容在所述密闭壳体内的电动机部、以及

通过转轴与所述电动机部连结的压缩机构部，

对所述转轴予以轴支撑的轴承部件仅设置在所述电动机部的所述压缩机构部侧，

所述电动机部包括定子以及可旋转地配置在该定子内周部的转子，

所述压缩机构部包括：具有缸室的缸；与所述转轴的偏心部卡合、在所述缸室内偏心旋转的滚筒；以及对所述转轴的主轴部予以支撑的主轴承，

其特征在于，

由所述转子、所述转轴和所述滚筒构成的旋转体总成的重心的轴向位置位于从所述主轴承的两端朝着内侧离开与所述转轴的主轴部的直径相当的距离以上的范围内。

2.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，在从所述主轴承的两端离开与所述主轴部的直径相当的距离以上的轴承内周面以及与该轴承内周面相对的所述转轴的所述主轴部外周面中的至少一方上设置有退入部。

3.如权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述转子设置有埋头孔，该埋头孔的长度在所述转子的整个长度的一半以上。

4.一种制冷循环装置，其特征在于，包括：权利要求1或2所述的旋转式压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器。

5.一种制冷循环装置，其特征在于，包括：权利要求3所述的旋转式压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器。