CN103216422B - 压缩机和真空机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机和真空机械。该压缩机包括：缸；布置在所述缸内的活塞；外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸内往复运动；和风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸的至少一部分。

Description

压缩机和真空机械

技术领域

本发明涉及压缩机和真空机械。

背景技术

已知一种压缩机和真空机械，所述压缩机和真空机械通过由马达使得在缸内往复运动的活塞压缩并排出吸入的空气。专利文献1公开了这样的压缩机。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2004-183498号公报。

发明内容

[本发明要解决的问题]

例如，活塞在缸的内表面上滑动，因此活塞和缸可能变热。此外，举例来说，空气在缸内绝热地压缩，使得绝热压缩空气的温度变高。在其中压缩机或真空机械以这样变热的方式连续地使用的情况下，例如，活塞磨损，从而对部件、压缩机本身或真空机械本身产生不利的影响。

在专利文献1中，用于冷却压缩机的风扇布置在马达的轴向方向上。然而，存在的问题是在轴向方向上的高度高。此外，在专利文献1中，使用的是内转子式马达。这样，存在的另一个问题是内转子式马达具有的转矩小于具有与该内转子式马达具有相同尺寸的外转子式马达的所具有的转矩。

因此，本发明的目的是提供一种压缩机和真空机械，从而抑制变热、减少厚度、保证转矩并且更有效形成压缩状态或真空状态。

[解决问题的手段]

根据本发明的一方面，提供了一种压缩机，所述压缩机包括：缸；布置在所述缸内的活塞；外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸内往复运动；和风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸的至少一部分。

根据本发明的另一个方面，提供了一种真空机械，所述真空机械包括：缸；布置在所述缸内的活塞；外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸内往复运动；和风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸的至少一部分。

因此，风扇可以冷却缸，从而抑制压缩机和真空机械变热。此外，风扇面向所述缸的至少一部分，从而减少压缩机和真空机械的厚度。另外，外转子式马达可以保证转矩，因此可以更有效地形成压缩状态或真空状态。

[本发明的效果]

根据本发明，可以提供一种压缩机和真空机械，从而抑制变热、减少厚度、保证转矩以及并且更有效形成压缩状态或真空状态。

附图说明

图1是压缩机的外观图；

图2是所述压缩机的外观图；

图3是马达的内部结构的视图；

图4是缸的内部结构的视图；

图5A和图5B是实验结果的图形，图示了通过风扇降低驱动噪声的效果；和

图6A和图6B是实验结果的图形，图示了通过风扇降低驱动噪声的效果。

具体实施方式

将描述作为本发明实施例的压缩机A。另外，真空机械具有与压缩机A相同的结构。图1和2是压缩机A的外观图。压缩机A包括：四个缸10；连接到四个缸10的曲轴箱20；布置在曲轴箱20的上侧的马达M；和附接到马达M的风扇F。该风扇F面对缸10的至少一部分。风扇F附接到马达M，风扇F根据马达M的旋转而旋转。风扇F的旋转可以冷却四个缸10和曲轴箱20。接下来将被描述的活塞25在缸10内往复运动。缸10和曲轴箱20由铝制成，所述铝具有良好的散热特征。

图3是马达M的内部结构的视图。马达M包括：线圈30、转子40、定子50和印刷电路板PB。定子50由金属制成。定子50通过未图示的支撑元件固定。多个线圈30绕定子50缠绕。线圈30与印刷电路板PB电气连接。至于印刷电路板PB，导电图案形成在具有刚度的绝缘板上。用于向线圈30供电的供电连接器E安装在印刷电路板PB上。此外，信号连接器C和未图示的电子零件安装在印刷电路板PB上。例如，电子零件是例如FET的输出晶体管(开关元件)或是电容器，FET用于控制线圈30的激励状态。线圈30被激励，因此定子50被激励。

转子40包括：旋转轴42；轭部44；和多个永磁体46。旋转轴42通过未图示的布置在曲轴箱20内的轴承被可旋转地支承。轭部44通过毂43固定到旋转轴42，因此轭部44与旋转轴42一起旋转。轭部44具有大体柱状形状并且由金属制成。多个永磁体46固定到轭部44的内周侧。永磁体46面向定子50的外周面。线圈30被激励，因此定子50被激励。这样，在永磁体46和定子50产生磁吸力和磁斥力。所述磁力使得转子40相对于定子50旋转。如上所述，马达M是外部转子式马达，其中转子40旋转。

风扇F包括：具有大体柱状形状的本体部FM；形成在本体部FM的径向外部的多个叶片部FB。风扇F的本体部FM通过例如压配合、粘结结合或者螺纹连接到具有转子40的毂43而固定到转子40的轭部44。具体地，本体部FM的内径配合到轭部44的外径。风扇F由树脂制成。

如图3所示，当从包括马达M的轴线的剖面看时，风扇F和马达M布置在风扇F的径向方向上。具体地，风扇F、线圈30、转子40和定子50布置在风扇F的径向方向上。这样，例如与其中风扇F布置在轴向前侧(在图3中的左侧)并且固定到旋转轴的前端的情况相比，根据本发明实施例的压缩机A在轴向具有减少的厚度。此外，风扇F靠近缸10，从而改进冷却效果。

另外，在其中风扇F沿轴向布置在马达M的前侧并且固定到旋转轴的前端DE的情况中，旋转轴必须是长的。如果旋转轴长，需要提供大的轴承或多个轴承以支撑旋转轴的旋转。在根据本发明实施例的压缩机A中，使用短的旋转轴42，从而通过小轴承或少数的轴承来支撑旋转轴42。因此，减少了压缩机A的总重量。

图4是缸10的内部结构的视图。缸10包括：缸体12；连接到缸体12的前侧的缸盖15。腔13形成在缸体12中。腔13由形成在缸体12内的空间和在该空间内往复运动的活塞25的远端限定。活塞25响应于马达M的旋转而往复运动，因此腔13的容量增大或减小。活塞25的近端定位在曲轴箱20内并且通过未图示的轴承连接到马达M的旋转轴42。具体地，活塞25的近端相对于旋转轴42的中心是偏心的，活塞25响应于旋转轴42沿单一方向的旋转而往复运动。布置在四个缸10内的四个活塞25之间的相位差是90度。

缸盖15形成有：进气口16；和进气腔17，所述进气腔与进气口16和腔13连通。而且，缸盖15还形成有：排气口19；和排气腔18，所述排气腔与排气口19和腔13连通。活塞25的往复运动改变腔13的容量。响应于此，空气通过进气口16和进气腔17被引入腔13并且在腔13内被压缩。压缩气体通过排气腔18和排气口19排放。进气口16和排气口19的每个都附接有例如管。

阀元件V设置用于打开和关闭开口H，进气腔17通过该开口与腔13连通。同样地，阀元件设置用于打开和关闭未图示的开口，排气腔18通过该开口与腔13连通。阀元件V例如由弹性材料制成。当活塞25往复运动时，阀元件V允许空气从进气腔17引入到腔13并且限制空气从腔13反向流动到进气腔17。此外，未图示的阀元件允许空气从腔13排放到排气腔18并且限制空气从排气腔18引入到腔13。

具体地，当腔13的容量由活塞25增加时，阀元件V打开开口H，空气通过进气口16和进气腔17引入到腔13。当腔13的容积由活塞25减少时，阀元件V关闭开口H，腔13通过该开口与进气腔17连通，而未图示的阀元件打开开口，腔13通过这个开口与排气腔18连通，因此压缩空气通过排气腔18和排气口19排放到外部。

具有环形形状的唇形密封件27设置在活塞25的远端处。唇形密封件27响应于活塞25的往复运动而在缸体12的内壁上滑动。唇形密封件27防止空气通过活塞25的远端和缸体12的内壁之间的间隙泄漏。唇形密封件27由树脂制成。

这样，活塞25的唇形密封件27在缸体12的内壁上滑动，因此缸体12和活塞25变热。此外，空气在腔13内绝热地压缩，因此腔13内的空气的温度变高。当保持这样的高温状态时，唇形密封件27或其他部件的寿命可能降低。在根据本发明实施例的压缩机A中，风扇F固定到马达M，以面向缸10。具体地，风扇F设置为面向缸10内的腔13。另外，优选的是，风扇F应当面向缸盖15。这样，风扇F响应于马达M的旋转而朝向缸10输送空气。这有助于缸10的冷却。因此，这可以抑制部件寿命的降低。

另外，风扇F固定到转子40，因此风扇F布置得靠近缸10。因此，缸10可以被有效地冷却。

空气从风扇F朝向曲轴箱20和马达M直接或间接地流动。这也可以冷却曲轴箱20和马达M。曲轴箱20的冷却可以抑制旋转轴42和活塞25的在曲轴箱20内彼此联接的部件之间的磨损，并且可以抑制旋转轴42的布置在曲轴箱20内的轴承的磨损。另外，马达M本身冷却以抑制热量传递到缸10和曲轴箱20。这样，整个压缩机A可以被冷却。

因此，风扇F可以冷却缸10、曲轴箱20和马达M。这样，它不需要提供多个风扇以分别冷却这些部件，这不同于利用常规的压缩机或常规的真空机械的设备。这样，对于利用根据本发明实施例的压缩机的设备，减少了部件的数目，减低了制造成本。

此外，考虑到空气的压缩效率，低温空气被引入并压缩，因此大量的空气可以引入腔13中。风扇F布置为面对腔13，从而冷却腔13内的空气和围绕腔13的部分。这样，防止高温空气引入到腔13中。因此，空气可以引入到腔13中并且可以被有效地压缩。

另外，根据本发明实施例的马达M是外转子式马达。不同于内转子式马达，转子由具有薄的且大尺寸的金属板制成。因此，金属板可能振动以在旋转时产生驱动噪声，因此可能需要采取相应措施，这在内转子式马达中是不需要的。如上所述，风扇F由树脂制成，与风扇F一起旋转的转子40和旋转轴42由金属制成。通常，树脂的振动衰减率大于金属振动衰减率。在其中具有大衰减率的树脂制成的风扇F固定到均具有小衰减率的金属制成的转子40和金属制成的旋转轴42的情况中，转子40、旋转轴42和风扇F的整体的衰减率大于转子40和旋转轴42的每个的衰减率。这样，在根据本发明实施例的压缩机A中，一起旋转的转子40、旋转轴42和风扇F的整体的衰减率增加，因此驱动噪声减小。另外，风扇F仅仅必要由具有比金属的衰减率大的衰减率的材料制成。例如，风扇F可以由弹性材料(例如，橡胶)制成。

图5A到图6B是实验结果的图形，图示了通过风扇F降低驱动噪声的效果。图5A和6A图示了不具有风扇F的压缩机或真空机械的实验结果，而图5B和6B显示了具有风扇F的压缩机A的实验结果。图5A和5B分别示出了不具有风扇F的压缩机或真空机械以及示出了具有风扇F的压缩机A在振动状态下的减振的程度。如图5A和5B所示，具有风扇F的压缩机A的振动较早地衰减。此外，图6A和6B分别示出了不具有风扇F的压缩机或真空机械以及示出了具有风扇F的压缩机A在驱动时的噪声的程度。如图6A和6B所示，具有风扇F的压缩机的噪声的峰值比不具有风扇F的压缩机或真空机械的由虚线围绕的噪声的峰值小。这样，实验结果意味着在减振和降噪方面的改进。

另外，根据本发明实施例的马达M是外转子式马达。如果具有相同的尺寸，外转子式马达比内转子式马达具有更高的转矩。因此，可以有效地产生压缩状态或真空状态。

尽管详细地解释了本发明的示意性的实施例，但是本发明不限制于上述的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下可以做出其他实施例、变化和修改。

缸10的数目不限于四个。风扇F可以面向缸盖15。此外，风扇F在实施例中面向缸体12。然而，叶片部FB等可以制造得大，使得风扇F面向缸盖15。

Claims (6)

1.一种压缩机，该压缩机包括：

缸，该缸包括缸体和连接到所述缸体的前侧的缸盖；

布置在所述缸体内的活塞；

设置在所述活塞的远端处的唇形密封件，该唇形密封件在所述缸体的内壁上滑动，并且所述唇形密封件由树脂制成；外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸体内往复运动；和

风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸体，

其中，所述风扇面向所述缸体内的腔，所述腔的容积响应于所述活塞的往复运动而增减，

所述风扇的振动衰减率比所述转子的振动衰减率大，

所述风扇由树脂制成，并且所述转子由金属制成，并且

所述风扇布置在所述转子的径向方向上，

其中，所述风扇的叶片部被制造得大，使得所述风扇还面向所述缸盖，

所述外转子式马达包括：线圈、所述转子、定子和印刷电路板；

所述线圈与所述印刷电路板电气连接；并且

用于向所述线圈供电的供电连接器安装在所述印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述风扇包括：固定到所述转子的轭的本体部；以及形成在所述本体部的径向外部的多个所述叶片部。

3.一种压缩机，该压缩机包括：

缸，该缸包括缸体和连接到所述缸体的前侧的缸盖；

布置在所述缸体内的活塞；

设置在所述活塞的远端处的唇形密封件，该唇形密封件在所述缸体的内壁上滑动，并且所述唇形密封件由树脂制成；外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸体内往复运动；和

风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸体，

其中，所述风扇面向所述缸体内的腔，所述腔的容积响应于所述活塞的往复运动而增减，

所述风扇的振动衰减率比所述转子的振动衰减率大，

所述风扇由树脂制成，并且所述转子由金属制成，并且

所述风扇布置在所述转子的径向方向上，

其中，所述缸的数量是四，

所述外转子式马达包括：线圈、所述转子、定子和印刷电路板；

所述线圈与所述印刷电路板电气连接；

用于向所述线圈供电的供电连接器安装在所述印刷电路板上；并且

布置在四个所述缸内的四个所述活塞之间的相位差是90度。

4.一种真空机械，该真空机械包括：

缸，该缸包括缸体和连接到所述缸体的前侧的缸盖；

布置在所述缸体内的活塞；

设置在所述活塞的远端处的唇形密封件，该唇形密封件在所述缸体的内壁上滑动，并且所述唇形密封件由树脂制成；

外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸体内往复运动；和

风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸体，

其中，所述风扇面向所述缸体内的腔，所述腔的容积响应于所述活塞的往复运动而增减，

所述风扇的振动衰减率比所述转子的振动衰减率大，

所述风扇由树脂制成，并且所述转子由金属制成，并且

所述风扇布置在所述转子的径向方向上，

其中，所述风扇的叶片部被制造得大，使得所述风扇还面向所述缸盖，

所述外转子式马达包括：线圈、所述转子、定子和印刷电路板；

所述线圈与所述印刷电路板电气连接；并且

用于向所述线圈供电的供电连接器安装在所述印刷电路板上。

5.根据权利要求4所述的真空机械，其中，所述风扇包括：固定到所述转子的轭的本体部；以及形成在所述本体部的径向外部的多个所述叶片部。

6.一种真空机械，该真空机械包括：

缸，该缸包括缸体和连接到所述缸体的前侧的缸盖；

布置在所述缸体内的活塞；

设置在所述活塞的远端处的唇形密封件，该唇形密封件在所述缸体的内壁上滑动，并且所述唇形密封件由树脂制成；

外转子式马达，所述外转子式马达使得所述活塞在所述缸体内往复运动；和

风扇，该风扇固定到所述外转子式马达的转子，并面向所述缸体，

其中，所述风扇面向所述缸体内的腔，所述腔的容积响应于所述活塞的往复运动而增减，

所述风扇的振动衰减率比所述转子的振动衰减率大，

所述风扇由树脂制成，并且所述转子由金属制成，并且

所述风扇布置在所述转子的径向方向上，

其中，所述缸的数量是四，

所述外转子式马达包括：线圈、所述转子、定子和印刷电路板；

所述线圈与所述印刷电路板电气连接；

用于向所述线圈供电的供电连接器安装在所述印刷电路板上；并且

布置在四个所述缸内的四个所述活塞之间的相位差是90度。