CN102124223B - 往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

在压缩机中，电机包括定子和进行往复运动的运动构件。框架支撑定子，并且传导构件使得从定子流走的磁通的至少一部分流回到定子。因此，往复式压缩机的能量效率提高了。

Description

往复式压缩机

技术领域

本发明涉及一种包括电机的往复式压缩机，且更具体地，涉及一种通过减少从定子经由框架泄漏到汽缸的磁通量并通过致使泄漏的磁通返回定子来防止由于磁损造成的效率降低。

背景技术

一般地，当活塞在汽缸内进行线性往复运动时，往复式压缩机用于吸入、压缩和排出制冷剂。往复式压缩机根据活塞的驱动方法被分为连接型往复式压缩机和振动型往复式压缩机。在连接型往复式压缩机中，活塞在被连接到连接杆的同时在汽缸内进行往复运动，由此压缩制冷剂，其中连接杆被连接到旋转电机的旋转轴。另一方面，在振动型往复式压缩机中，活塞在与往复式电机的动子连接的同时在汽缸内进行往复运动和振动，由此压缩制冷剂。以下，仅为了公开的目的，将参照振动型往复式压缩机作为在下面的部分中的往复式压缩机。

往复式压缩机通常包括往复式电机，往复式电机包括外定子、内定子和设置在两个定子之间并进行往复运动的动子；汽缸，其被插入到往复式电机的内定子中并被固定到框架上，或被固定地插入到内定子中；活塞，其结合到动子，当动子在汽缸内往复运动时，该活塞压缩制冷剂；以及多个共振（resonant）弹簧，其设置在活塞的前侧和后侧，通过使往复式电机的往复运动发生共振而致使活塞相对于汽缸进行相对运动。在活塞内形成用于使吸入的制冷剂通过的吸入通路。吸入阀设置在吸入通路（或活塞）的端部，而排出阀设置在汽缸的前端。

在传统的往复式压缩机中，当使用往复式电机产生的驱动力使活塞相对于汽缸进行往复运动时，制冷剂被吸入、压缩、然后被排出。以上的过程被重复地执行。

发明内容

技术问题

在传统的往复式电机中，框架由无磁性的物质—铝构成，以最小化泄漏的磁通量。然而，因为铝具有传导性，磁通可以由于框架的涡流而被泄漏到汽缸。于是，往复式电机和具有该往复式电机的往复式压缩机的效率被降低了。

技术方案

因此，本公开内容披露了一种能够通过减少从定子经由框架泄漏到汽缸的磁通量并通过诱导（induce）泄漏的磁通返回到电机来防止由于磁损造成的效率降低的往复式压缩机的多个实施例。

为了实现这些及其他优点并依照本公开内容的目的，如在这里具体实施和广义描述的，在一个实施例中，设置一种往复式压缩机，包括：往复式电机，其包括分离为其间具有气隙的第一定子和第二定子、以及设置在第一定子与第二定子之间并且用以执行往复运动的动子；框架，其支撑第一定子和第二定子；汽缸，其结合到框架，插入到第二定子中，并在内部形成压缩空间；以及活塞，其插入到汽缸的压缩空间内以执行往复运动，并连接到动子，以及磁通引导构件，其设置在第二定子的前表面与框架的沿动子的往复运动方向面向第二定子的前表面的后表面之间，以引导磁通。磁通引导构件的一个侧面沿动子的往复运动方向接触第二定子，并且磁通引导构件的另一个侧面沿动子的往复运动方向接触框架的一个侧面，第二定子的最内部径向表面全部与汽缸直接接触，并且磁通引导构件由传导率比框架更高的材料构成。

从结合附图的本公开内容的如下详细描述，本发明的前述和其他目的、特征、方案及优点将变得更明显。

有益效果

在压缩机中，电机包括定子和往复运动的运动构件。框架支撑定子，并且传导构件使得从定子流走的磁通的至少一部分流回到定子。因此，该往复式压缩机提高了能量效率。

附图说明

所包含的附图提供了对本公开内容的进一步理解，其被并入到本说明书中，构成本说明书的一部分，示出了本发明的多个实施例，并且连同文字描述一起来解释本发明的原理。

在附图中：

图1是显示根据本发明的一个实施例的往复式压缩机的纵向剖视图；

图2是显示图1的往复式压缩机的框架单元、往复式电机和压缩单元相互间的结合状态的放大的纵向剖视图；

图3是显示图1的往复式压缩机的框架单元、往复式电机和汽缸的分解立体图；

图4是显示具有磁通引导构件的往复式压缩机的示意图，其中泄漏到第一框架的磁通被引导至图1的往复式压缩机中的往复式电机；以及

图5和图6是显示往复式压缩机的其他实施例的纵向剖视图，其分别显示了易于将磁通引导构件的组装位置设于往复式压缩机上的结构，当磁通引导构件单独形成时，使所应用的结构组装到往复式压缩机。

具体实施方式

现在将详细参考本公开内容的优选实施例，这些示例在附图中示出。

在下文中，将参考附图更详细地解释往复式压缩机的实施例。

图1是显示根据本发明的一个实施例的往复式压缩机的剖视图。

如图1所示，往复式压缩机包括：机壳10，吸气管SP和排气管DP连接到机壳10；框架单元20，其被弹性地支撑在机壳10内；往复式电机30，其由框架单元20支撑，用于使将在后面解释的动子33进行线性往复运动；压缩单元40，其由框架单元20支撑，并包括将在后面解释的结合到往复式电机30的动子33的活塞42；以及多个共振单元50，共振单元50用于通过在活塞42的运动方向上弹性地支撑往复式电机30的动子33和压缩单元40的活塞42而致使活塞42进行共振运动。

框架单元20包括第一框架21、第二框架22和第三框架23，第一框架21支撑往复式电机30的前侧和压缩单元40，第二框架22结合到第一框架21，用于支撑往复式电机30的后侧，第三框架23结合到第二框架22，用于支撑将在后面解释的多个第二共振弹簧53。

第一至第三框架21、22和23中的每一个均可由例如铝的无磁性物质构成，以减少磁损。

参考图1到图3，第一框架21形成为具有环形形状，并设置有固定凸部21a，固定凸部21a具有圆柱形状，用以在后表面（即，往复式电机30被支撑的一侧表面）支撑外定子31的前表面。第一框架21的中央部分形成为是平坦的，使得将在后面解释的磁通引导构件24可附着于此。

磁通引导构件24可形成为具有圆形或弧形形状。磁通引导构件24可形成为具有渐缩的（锥形，shaped）截面，因此磁通引导构件24的外周表面可具有朝向第一框架21内表面处的内定子32逐渐变窄的截面积。

为了使用磁通引导构件24的一侧表面支撑内定子32的前表面，磁通引导构件24可具有类似于内定子32前表面的形状。因此，如图2和图3所示，磁通引导构件24可形成为具有渐缩的截面积。根据内定子32的形状，磁通引导构件24也可形成为具有相同的截面积。

如图4所示，磁通引导构件24优选由具有比第一框架21的传导率更高的传导率的材料构成，以使泄漏到第一框架21的磁通被诱导到内定子32。第一框架21和磁通引导构件24都可由硬铝构成。此外，第一框架21可由铸铝（ingot aluminum）构成，而磁通引导构件24可由硬铝构成。然而，考虑到传导性和造价，优选地，第一框架21由铸铝构成，而磁通引导构件24由铜构成。

为了顺利地诱导磁通，磁通引导构件24优选形成为具有相应于第一框架21厚度的至少1/3的厚度。

当磁通引导构件24由与第一框架21相同的材料构成时，磁通引导构件24可与第一框架21一体地构成。然而，当磁通引导构件24由与第一框架21不同的材料构成时，磁通引导构件24可通过使用例如嵌入式压铸法（insert diecasting method）的方法与第一框架21一体地构成。

磁通引导构件24可与第一框架21单独地构成并组装到第一框架21。如图5所示，为了在相对于第一框架21的合适位置处结合磁通引导构件24，对齐凸部24a和对齐凹部21b可形成为彼此面向相应的第一框架21和磁通引导构件24。当往复式电机30在往复式压缩机中施力时，在磁通引导构件24和第一框架21处可形成油路等。因此，期望的是，在合适的位置将磁通引导构件24组装到第一框架21，以便简化整个组装过程。

如图6所示，在第一框架上可形成具有环形形状的插入凸部21c，而在磁通引导构件24的一侧可形成用于插入第一框架21的插入凸部21c的具有环形形状的插入凹部24b。因此，磁通引导构件24可在合适位置结合到第一框架21。

往复式电机30包括第一定子31（在下文，将被称作为外定子），第一定子31被支撑在第一框架21与第二框架22之间，并具有缠绕于其上的线圈34；第二定子32（在下文，将被称作为内定子），其以一定间隙结合到外定子31的内部，将在后面解释的汽缸41被插入到第二定子32内；以及动子33，其具有响应于外定子31的线圈34的磁体35，并根据往复式电机30产生的交变磁通在外定子31与内定子32之间进行线性往复运动。外定子31和内定子32形成有叠置为圆柱形状的多个薄定子铁芯，或形成有互相径向叠置的多个定子块（stator block）。在这里，每个定子块形成为叠置成块状的多个薄定子铁芯。

压缩单元40包括：汽缸41，其一体地形成于第一框架21或单独地形成以插入到第一框架21中；活塞42，其结合到往复式电机30的动子33，并在汽缸41的压缩空间P内执行往复运动；吸入阀43，其安装在活塞42的前端，通过打开和关闭活塞42的吸入通路42a来控制制冷剂气体的吸入；排出阀44，其设置在汽缸41的排出侧，通过打开和关闭汽缸41的压缩空间P来控制压缩气体的排出；阀弹簧45，用于弹性地支撑排出阀44；以及排出封盖46，其在汽缸41的排出侧固定到第一框架21，以覆盖排出阀44并接纳阀弹簧45。

每个共振单元50包括结合到动子33与活塞42之间的连接部分的弹簧支架51、被支撑在弹簧支架51的前侧的第一共振弹簧52和被支撑在弹簧支架51的后侧的第二共振弹簧53。

未解释的附图标记D表示排出空间。当给往复式电机30供电而在外定子31与内定子32之间形成磁通时，共振单元50使设置在外定子31与内定子32之间的气隙处的动子33共振，同时动子33根据往复式电机30产生的交变磁通运动。当活塞42在汽缸41内向后运动时，机壳10内的制冷剂经由活塞42的吸入通路42a和吸入阀43吸入到汽缸41的压缩空间P。当活塞42在汽缸41内向前运动时，吸入到压缩空间P中的制冷剂被压缩，然后当排出阀44打开时被排出。重复执行以上步骤。

在这里，由往复式电机30产生的磁通必需仅被施加到外定子31与内定子32之间，以便提高往复式电机的效率。然而，第一框架21、汽缸41等等被设置在外定子31和内定子32的外围部分。为了提高往复式电机30的效率，必须最小化由往复式电机30产生的通过第一框架21到汽缸41的磁通的泄漏量。因此，作为示例，在第一框架21与内定子32之间的接触部分，也就是，在第一框架21的内侧，设置具有比第一框架21的传导率更高的传导率的磁通引导构件24。因此，泄漏到第一框架21的磁通被磁通引导构件24引导至内定子32，由此减少由于涡流而泄漏到汽缸41的磁通泄漏量。因此，减少了往复式电机的铁损，并提高了具有往复式电机的往复式压缩机的效率。

当第一框架21由铸铝构成，而磁通引导构件24由铜构成时，铁损和铁损电阻分别比第一框架21和磁通引导构件24都由铸铝构成的情形减少大约22%和2Ω。因此，往复式电机的能量效率（EER）被提高大约0.06%。

当第一框架21和磁通引导构件24分别由铸铝和铜构成时，由于只由磁体产生磁通而导致的磁损，即所谓的“穿梭损失（shuttle loss）”，被减少大约91.3%。因此，往复式电机的能量效率（EER）被提高大约0.03%。

此外，在往复式电机中，当第一框架21和磁通引导构件24分别由铸铝和铜构成时，AC电阻（Rac）比第一框架21和磁通引导构件24分别由铸铝构成的情形减少大约1.83Ω。因此，往复式压缩机的能量效率（EER）被提高大约0.07%。

如前面提到的，在根据这些实施例的往复式压缩机中，支撑两个定子的框架由铝构成，在两个定子之间具有磁体，铜被设置在框架与定子之间的接触构件上。因此，从定子泄漏到例如汽缸的相邻构件的铁损被减少了，并且通过防止磁通从第一框架施加到汽缸来减少穿梭损失。因此，能分别提高往复式电机和具有该往复式电机的往复式压缩机的能量效率。

前述实施例和优点仅仅是示例性的，不应解释为限制本发明。本教导能够容易地应用到其他类型的装置。本说明书是说明性的，并不限制权利要求的范围。许多替换、更改和变化对本领域技术人员而言将是明显的。这里描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以各种方式被组合在一起，以获得另外的和/或可选择的示例性实施例。

当这些特征可以多种形式实施而不背离其特性时，还应理解的是，除非另有规定，以上描述的实施例不受前述描述的任何细节限制，而应在所附权利要求限定的范围内被广义地解释，因此所有的变化和更改均落入权利要求的范围内，或此范围的等同范围因此也应被认为由所附权利要求涵盖。

Claims (7)

1.一种往复式压缩机，包括：

往复式电机，其包括第一定子和第二定子，所述第一定子和所述第二定子相互分离为在所述第一定子与所述第二定子之间具有气隙；以及动子，其设置在所述第一定子与所述第二定子之间，以执行往复运动；

框架，其支撑所述第一定子和所述第二定子；

汽缸，其结合到所述框架，插入到所述第二定子中，并在内部形成压缩空间；以及

活塞，其插入到所述汽缸的所述压缩空间内以执行往复运动，并连接到所述动子，以及

磁通引导构件，其设置在所述第二定子的前表面与所述框架的沿所述动子的往复运动方向面向所述第二定子的前表面的后表面之间，以引导磁通，

其中所述磁通引导构件的一个侧面沿所述动子的往复运动方向接触所述第二定子，并且所述磁通引导构件的另一个侧面沿所述动子的往复运动方向接触所述框架的一个侧面，

其中所述第二定子的最内部径向表面全部与所述汽缸直接接触，并且

其中所述磁通引导构件由传导率比所述框架更高的材料构成。

2.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述框架由铝构成，并且所述磁通引导构件由铜构成。

3.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述磁通引导构件形成为具有相应于所述框架的厚度的至少1/3的厚度。

4.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述磁通引导构件形成为具有与所述第二定子的相应表面相同或相似的形状。

5.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述磁通引导构件与所述框架一体地构成。

6.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述磁通引导构件与所述框架单独地形成，并且所述磁通引导构件被装配到所述框架。

7.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中在所述磁通引导构件的一个侧面上形成一个或多个对齐凸部或对齐凹部，并且在所述框架的一个侧面上形成一个或多个相应的对齐凹部或对齐凸部，以便彼此接合。

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