CN103459849B - 涡旋压缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用磁性体制平衡块能应对更大的排除容积的涡旋压缩装置。在机壳(3)的内部收容有压缩制冷剂的涡旋压缩机构(11)、及通过驱动轴(15)与涡旋压缩机构(11)连结并驱动该涡旋压缩机构(11)的驱动马达(13),涡旋压缩机构(11)通过主框架(21)支承在机壳(3)上,驱动马达(13)的转子(39)与驱动轴(15)连结,该驱动轴(15)通过承重板(8)支承在机壳(3)上,在驱动轴(15)的比定子(37)更靠上的轴上安装有磁性体制的上平衡块(63),在转子(39)的下端安装非磁性体制的下平衡块(77),在转子(39)的上端与上平衡块(63)之间的间隙中安装非磁性体制的辅助平衡块(64)。
Description
技术领域
本发明涉及通过固定涡旋盘和摆动涡旋盘的啮合来进行压缩的涡旋压缩装置。
背景技术
以往,已知一种涡旋压缩装置,在密闭的机壳内,包括由具有相互啮合的涡旋状的涡卷的固定涡旋盘和摆动涡旋盘构成的压缩机构,通过驱动马达来驱动该压缩机构,使摆动涡旋盘相对于固定涡旋盘进行圆周运动而不进行自转,由此进行压缩(例如,参照专利文献1)。在涡旋压缩装置中,摆动涡旋盘被插入到与驱动马达的驱动轴的轴心偏心地设置的偏心轴部中。因此,在涡旋压缩装置中,通常,将与伴随着摆动涡旋盘的圆周运动的离心力相对的上平衡块设置在驱动轴的驱动马达上方,并且将相对于该上平衡块指向反向的下平衡块设置在驱动轴的驱动马达下方。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平05-312157号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在使用由廉价的铁等磁性体形成的平衡块的情况下,为了防止来自驱动马达的转子的漏磁通,需要为了使转子和平衡块相互绝缘而将它们分离规定值以上的距离进行安装。若要在转子和平衡块之间设置间隙,不能增大平衡块,在使用由磁性体形成的平衡块的情况下,存在不能增大排除容积的问题。
本发明解决上述的现有技术所具有的问题,其目的是提供一种使用磁性体制平衡块能够应对更大的排除容积的涡旋压缩装置。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的,本发明的特征在于,在机壳的内部收容有压缩制冷剂的涡旋压缩机构、以及通过驱动轴与所述涡旋压缩机构连结并驱动该涡旋压缩机构的驱动马达,所述涡旋压缩机构通过主框架被支承在所述机壳上,所述驱动马达的定子直接或间接地被支承在所述机壳上,所述驱动马达的转子与所述驱动轴连结,该驱动轴通过承重板被支承在所述机壳上,在所述驱动轴的比所述定子更靠上的轴上安装有磁性体制的上平衡块,在所述转子的下端安装有非磁性体制的下平衡块,并且在所述转子的上端与所述上平衡块之间的间隙中安装有非磁性体制的辅助平衡块。
在本发明中,为了防止转子的漏磁通,能够在设置在磁性体制的上平衡块与转子之间的间隙中安装非磁性体制的辅助平衡块,因此,即使增大排除容积,驱动轴也能够与偏心地进行圆周运动的摆动涡旋盘取得平衡的同时进行旋转,因此,能够提供使用磁性体制平衡块能够应对更大的排除容积的涡旋压缩装置。
在该结构中,也可以构成为所述下平衡块和所述辅助平衡块使用铆钉被铆接在所述转子上。另外,也可以构成为所述辅助平衡块仅安装在所述上平衡块的正下方。另外,也可以构成为所述驱动马达的定子通过分隔环被支承在所述机壳上。
发明效果
根据本发明,在驱动轴的比定子更靠上的轴上安装有磁性体制的上平衡块,在转子的下端安装有非磁性体制的下平衡块,并且在转子的上端与上平衡块之间的间隙中安装有非磁性体制的辅助平衡块,因此,为了防止转子的漏磁通,能够在设置在磁性体制的上平衡块与转子之间的间隙中安装非磁性体制的辅助平衡块,因此,即使增大排除容积,驱动轴也能够与偏心地进行圆周运动的摆动涡旋盘取得平衡的同时进行旋转,因此,能够提供使用磁性体制平衡块能够应对更大的排除容积的涡旋压缩装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的涡旋压缩装置的剖视图。
图2是示出下平衡块的形式的图。
图3是示出辅助平衡块的形式的图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。
在图1中,1表示内部处于高压的涡旋压缩装置,该压缩机1被连接到使制冷剂循环来进行制冷循环运转动作的图外的制冷剂回路,由此压缩制冷剂。该压缩机1具有纵长圆筒状的密闭圆顶型的机壳3。
该机壳3由机壳主体5、碗状的上盖7和碗状的下盖9构成为压力容器,机壳主体5是具有沿上下方向延伸的轴线的圆筒状的主体部,碗状的上盖7通过气密地焊接而被一体地接合在机壳主体5的上端部,并具有向上突出的凸面,碗状的下盖9通过气密地焊接而被一体地接合在机壳主体5的下端部,并具有向下突出的凸面。该机壳3的内部是空腔。在机壳3的外周面上设置有端盖52,在该端盖52的内部具有向后述的定子37供给电源的电源供给端子53。
在机壳3的内部收容有压缩制冷剂的涡旋压缩机构11、和配置在该涡旋压缩机构11的下方的驱动马达13。这些涡旋压缩机构11和驱动马达13通过以沿上下方向延伸的方式配置在机壳3内的驱动轴15连结。另外,在这些涡旋压缩机构11和驱动马达13之间形成有间隙空间17。
在机壳3的内部上方收纳有主框架21,在该主框架21的中央形成有向心轴承部28和凸起收容部26。向心轴承部28用于轴支承驱动轴15的前端(上端)侧,并从该主框架21的一个面(下侧的面)的中央向下突出地形成。凸起收容部26用于收容后述的摆动涡旋盘25的凸起25C,通过使主框架21的另一个面(上侧的面)的中央向下凹陷而形成。在驱动轴15的前端(上端)形成有偏心轴部15A。该偏心轴部15A被设置为其中心与驱动轴15的轴心偏心,并经由旋转轴承24以能够旋转驱动的方式被插入凸起25C中。
上述涡旋压缩机构11由固定涡旋盘23和摆动涡旋盘25构成。固定涡旋盘23被紧贴地配置在主框架21的上表面。主框架21被安装在机壳主体5的内表面上,固定涡旋盘23通过螺钉34被紧固地固定在主框架21上。摆动涡旋盘25与固定涡旋盘23啮合,并被配置在形成于固定涡旋盘23和主框架21之间的摆动空间12内。机壳3内被划分成主框架21的下方的高压空间27和主框架21的上方的排出空间29。各空间27、29经由纵槽71连通,该纵槽71是在主框架21及固定涡旋盘23的外周上纵向延伸而形成。
将制冷剂回路的制冷剂向涡旋压缩机构11引导的吸入管31被气密地贯穿固定在机壳3的上盖7上,另外,将机壳3内的制冷剂向机壳3外排出的排出管33被气密地贯穿固定在机壳主体5上。吸入管31在排出空间29中沿上下方向延伸,其内端部贯穿涡旋压缩机构11的固定涡旋盘23而与压缩室35连通,并通过该吸入管31将制冷剂吸入压缩室35内。
驱动马达(DC驱动马达)13是接受来自直流电源的输入而驱动的DC(DirectCurrent:直流)马达,并具有环状的定子37和以旋转自如的方式被构成在该定子37内侧的转子39。驱动马达13接受恒定的输入电压,并通过PWM(PulseWidthModulation:脉宽调制)转换器控制旋转扭矩而驱动,所述PWM转换器对脉冲波的占空比、即输出脉冲波的周期和输出时的脉冲宽度进行控制。
涡旋压缩机构11的摆动涡旋盘25经由驱动轴15与转子39进行驱动连结。定子37由定子铁芯37A和定子线圈18构成。定子铁芯37A是将薄的铁板重叠而形成的,在定子铁芯37A的内部具有省略了图示的多个槽。定子线圈18是卷绕多相的定子绕组而形成的,并被嵌入到形成于定子铁芯37A内部的槽中,从而在定子铁芯37A的上下设置有定子线圈18。定子线圈18被收容在绝缘子19的内部。定子线圈18经由未图示的导线与电源供给端子53连接。
转子39由铁氧体磁铁或者钕磁铁形成,并通过施加磁而被磁化。作为使转子39磁化的方法,有绕组磁化或者外部磁化,所述绕组磁化是将转子39插入到定子37内之后,使形成定子37的定子线圈18的定子绕组中流通电流来进行磁化;所述外部磁化是使用外部的磁化装置使转子39磁化之后,将转子39插入到定子37内。在驱动轴15的内部压入保持架(销保持架)58,保持架58在进行转子39的绕组磁化时用于转子39的定位,其详细内容在后面叙述。
定子37通过环状的分隔环38被支承在机壳3的内壁面上。分隔环38通过热装被固定在机壳3的内壁面上,定子37通过热装被固定在分隔环38的内壁面上。分隔环38的上端面被设置在比定子37的上端面更靠下方的位置。
在驱动马达13的下方具有承重板8,承重板8以使驱动轴15的下端部能够旋转的方式嵌入支承驱动轴15的下端部。如图2所示,承重板8具有凸起部8A以及臂部8B,所述凸起部8A形成为圆筒状并嵌入有驱动轴15,所述臂部8B大致等间隔地设置在该凸起部8A的周围且沿四个方向延伸,并被固定在机壳主体5上。也就是说,驱动轴15通过承重板8被支承在机壳3上。承重板8具有形成在各臂部8B之间、并连通上下的空间的开口部8E。
图1所示的、承重板8的下方的下部空间(贮油部)40被保持在高压,在与下部空间40的下端部相当的下盖9的内底部贮存有油。在承重板8和贮油部40之间,环状板59被固定地设置在承重板8上。另外,在环状板59的上方,挡板14被支承并设置在环状板59上。挡板14例如由具有多个小孔14D的例如薄板状的冲压金属形成。
在驱动轴15内形成有作为高压油供给单元的一部分的供油路径41,该供油路径41在驱动轴15的内部沿上下延伸,并与摆动涡旋盘25的背面的油室43连通。该供油路径41与设置在驱动轴15的下端的油杓45连结。在油杓45的内侧设置有沿驱动轴15的径向延伸并贯穿供油路径41的横孔57。上述的保持架58被压入该横孔57中。油杓45在转子39磁化后被压入驱动轴15中。
油杓45具有设置在下端的吸入口42以及形成在该吸入口42的上方的叶片44。油杓45的下端被浸渍于贮存在贮油部40中的润滑油中,该供油路41的吸入口42在润滑油内开口。当驱动轴15旋转时,贮存在贮油部40中的润滑油从油杓45的吸入口42进入供油路径41中,并沿该供油路径41的叶片44向上被汲取。然后,被汲取的润滑油经由供油路径41被供应给向心轴承部28和旋转轴承24等的涡旋压缩机构11的各滑动部分。而且,润滑油经由供油路径41被供应给摆动涡旋盘25背面的油室43,并从该油室43经由设置在摆动涡旋盘25上的连通路径51向压缩室35被供给。
在主框架21上形成有返回油路47,该返回油路47从凸起收容部26沿径向贯穿主框架21,并向纵槽71开口。经由供油路径41向涡旋压缩机构11的各滑动部分和压缩室35供给的润滑油中的成为过剩部分的润滑油,经由该返回油路47返回贮油部40。在返回油路47的下方设置有集油器46,集油器46延伸到分隔环38的上端附近。在定子37的外周面上形成有遍及定子37的上下的多个缺口54。经由返回油路47、集油器46从供油路径41返回的润滑油经由该缺口54和承重板8的各臂部8B之间返回贮油部40。此外,在图1的剖视图中,为便于说明,用虚线表示排出管33,但排出管33以与集油器46错开相位的方式配置。
固定涡旋盘23由端板23A和形成在该端板23A的下表面上的涡旋状(渐开线状)的涡卷23B构成。另一方面,摆动涡旋盘25由端板25A和形成在该端板25A的上表面上的涡旋状(渐开线状)的涡卷25B构成。并且,固定涡旋盘23的涡卷23B和摆动涡旋盘25的涡卷25B相互啮合,由此,在固定涡旋盘23和摆动涡旋盘25之间,通过两个涡卷23B、25B形成多个压缩室35。
摆动涡旋盘25经由欧式环(oldhamring)61被支承在固定涡旋盘23上,在该端板25A的下表面的中心部突出设置有有底圆筒状的凸起25C。另一方面,在驱动轴15的上端设置有偏心轴部15A,该偏心轴部15A以能够旋转的方式嵌入摆动涡旋盘25的凸起25C中。
而且,在驱动轴15的比定子37更靠上的轴上,在主框架21的下侧,设置有例如廉价的铁等磁性体制的上平衡块63。另外,在转子39的下端安装有黄铜等非磁性体制的下平衡块77。为了防止转子39的漏磁通,在转子39的上端与磁性体制的上平衡块63之间设置有6mm以上的间隙。在该间隙中安装有非磁性体制的辅助平衡块64。驱动轴15通过这些上平衡块63、下平衡块77以及辅助平衡块64而与摆动涡旋盘25或偏心轴部15A等取得动平衡,详细内容在后面叙述。
油杯48以包围配重部63的周围的方式通过螺栓49被固定在主框架21的下侧。油杯48防止从主框架21和驱动轴15之间的间隙漏出的润滑油由于配重部63的旋转而向排出管侧飞溅。
在固定涡旋盘23的中央部设置有排出孔73,从该排出孔73排出的气体制冷剂经由排出阀75向排出空间29排出,并经由设置在主框架21及固定涡旋盘23的各外周上的纵槽71,向主框架21的下方的高压空间27流出,该高压制冷剂经由设置在机壳主体5上的排出管33向机壳3外排出。
对该涡旋压缩装置1的运转动作进行说明。
当驱动马达13驱动时,转子39相对于定子37旋转,由此驱动轴15旋转。当驱动轴15旋转时,涡旋压缩机构11的摆动涡旋盘25相对于固定涡旋盘23仅进行公转而不进行自转。由此,低压的制冷剂经由吸入管31从压缩室35的周缘侧被吸引到压缩室35,该制冷剂伴随压缩室35的容积变化而被压缩。然后,该被压缩的制冷剂处于高压,从压缩室35经由排出阀75被排出到排出空间29,并经由设置在主框架21及固定涡旋盘23的各外周上的纵槽71向主框架21的下方的高压空间27流出,该高压制冷剂经由设置在机壳主体5上的排出管33排出到机壳3外。被排出到机壳3外的制冷剂在省略了图示的制冷剂回路中循环之后,再次经由吸入管31被吸入压缩机1而被压缩,反复进行这样的制冷剂的循环。
接下来,对润滑油的流动进行说明。贮存在机壳3中的下盖9的内底部的润滑油通过油杓45被吸起,该润滑油经由驱动轴15的供油路径41,向涡旋压缩机构11的各滑动部分和压缩室35被供给。在涡旋压缩机构11的各滑动部分和压缩室35中成为过剩部分的润滑油从返回油路47被收集到集油器46,并经由设置在定子37的外周上的缺口54返回驱动马达13的下方。
接下来,对上平衡块63、下平衡块77、以及辅助平衡块64的结构进行说明。
在转子39上设置有沿上下贯穿转子39的铆钉孔66。下平衡块77以及辅助平衡块64使用插入该铆钉孔66中的铆钉被铆接在转子39上。辅助平衡块64仅安装在上平衡块63的正下方,由非磁性体形成的辅助平衡块64利用上平衡块63和转子39之间的间隙而被安装,并发挥辅助上平衡块63的作用。因此,辅助平衡块64与上平衡块63一起与伴随摆动涡旋盘25的圆周运动的离心力相对,下平衡块77指向与上平衡块63以及辅助平衡块64相反的方向。
驱动轴15通过这些上平衡块63、下平衡块77、以及辅助平衡块64与摆动涡旋盘25、偏心轴部15A等取得动平衡的同时进行旋转。驱动轴15通过这些上平衡块63、下平衡块77、以及辅助平衡块64取得重量的平衡的同时进行旋转,由此摆动涡旋盘25相对于固定涡旋盘23公转。并且,伴随着该摆动涡旋盘25的公转,两个涡卷23B、25B之间的容积向中心收缩,由此压缩室35压缩从吸入管31吸入的制冷剂。另外,在下平衡块77的下表面上设置有限制板55,该限制板55使用铆钉65与下平衡块77一体地铆接在转子39上。限制板55用于在进行转子39的绕组磁化时限制转子39的旋转。
图2是从下侧观察转子39的图。如图2所示,铆钉孔65以距离驱动轴15的轴心相同的距离,在转子39的圆周方向上以大致相等的间隔设置有四个。下平衡块77包括插入驱动轴15的轴孔77A、以及插入铆钉65的四个安装孔77B。下平衡块77具有形成在两个位置上的安装孔77B,并具有形成为以驱动轴15的轴心为中心的大致扇形的大径部77C、以及其余的两个安装孔77B,并且下平衡块77包括以驱动轴15的轴心为中心且以比大径部77C小的直径形成的小径部77D。下平衡块77由一块黄铜等的非磁性体形成。下平衡块77以使在驱动轴15旋转时起作用的离心力的方向指向与上平衡块63相反方向的方式,并以使大径部77C和小径部77D与上平衡块63相对应地配置的方式,被安装在转子39上。根据该结构,能够将与上平衡块63相对应地形成为非对称形状的下平衡块77用一块非磁性体的部件形成,例如,与使用重量不同的两个平衡块的组合来构成下平衡块的情况相比,能够简化下平衡块77的安装作业。
图3是从上侧观察在辅助平衡块64的位置处剖开的涡旋压缩装置1的转子39的图。辅助平衡块64由黄铜等非磁性体的材料形成,并且形成为以驱动轴15的轴心为中心的大致半圆形状。辅助平衡块64为了避开驱动轴15,其内周侧沿圆周方向被切除。在辅助平衡块64上,在两个位置上设置有插入铆钉65的安装孔64A。贯穿下平衡块77的小径部77D的铆钉65被插入到辅助平衡块64的安装孔64A中。由此,辅助平衡块64被设置在与下平衡块77的大径部77C对称的位置上,并发挥辅助上平衡块63的作用。
根据上述的结构,由于利用上平衡块63和转子39之间的间隙来安装非磁性体制的辅助平衡块64,因此能够防止转子39的漏磁通,并且通过使用由黄铜等比重较大的材料形成的辅助平衡块64,即使增大涡旋压缩装置1的排除容积,也能够使驱动轴15与摆动涡旋盘25或偏心轴部15A等取得动平衡的同时被旋转驱动。
另外,辅助平衡块64和下平衡块77通过被插入到转子39的铆钉孔66中的铆钉65被安装在转子39上,并与转子39一体地固定,由此能够被安装在涡旋压缩装置1上。
如上所述,根据应用了本发明的实施方式,在机壳3的内部收容有压缩制冷剂的涡旋压缩机构11、和通过驱动轴15与涡旋压缩机构11连结并驱动该涡旋压缩机构11的驱动马达13,涡旋压缩机构11通过主框架21被支承在机壳3上,驱动马达13的定子37直接或间接地被支承在机壳3上,驱动马达13的转子39与驱动轴15连结,该驱动轴15通过承重板8被支承在机壳3上,在驱动轴15的比定子37更靠上的轴上安装有磁性体制的上平衡块63,在转子39的下端安装有非磁性体制的下平衡块77,并且在转子39的上端与上平衡块63之间的间隙中安装有非磁性体制的辅助平衡块64。由此,在上平衡块63和转子39之间设置用于防止转子39的漏磁通的间隙,从而能够利用该间隙来安装非磁性体制的辅助平衡块64,因此辅助平衡块64发挥辅助上平衡块63的作用,即使增大排除容积,也能够使驱动轴15与偏心地进行圆周运动的摆动涡旋盘取得平衡的同时进行旋转。因此,能够提供以下的涡旋压缩装置:即使使用例如廉价的铁等磁性体制的上平衡块63,也能够防止转子39的漏磁通,并且能够应对更大的排除容积。
另外,根据应用了本发明的实施方式,由于下平衡块77和辅助平衡块64使用铆钉65铆接在转子39上,因此,下平衡块77和辅助平衡块64能够使用铆钉65被安装在转子39上,从而被一体地固定在驱动马达13上。由此,能够将下平衡块77和辅助平衡块64与驱动马达13一体地安装在涡旋压缩装置1上,用于使驱动轴15与偏心地进行圆周运动的摆动涡旋盘取得平衡的同时进行旋转的平衡块的安装操作性提高。
另外,根据应用了本发明的实施方式,由于辅助平衡块64仅安装在上平衡块63的正下方,因此,通过在由廉价的铁等形成的上平衡块63与转子39之间的间隙中安装非磁性体制的辅助平衡块64,能够防止转子39的磁通泄漏。另外,辅助平衡块64能够被形成为使用铆钉65被固定在转子39上,该铆钉65被插入到形成在转子39上的、位于上平衡块63的正下方的两个位置处的铆钉孔66中。因此,与使用被插入到形成在转子39上的四个位置处的铆钉孔66中的铆钉65全体来固定辅助平衡块64那样的形状相比,能够减少辅助平衡块64的材料,并且能够减少辅助平衡块64的制造成本。
另外,根据应用了本发明的实施方式,由于驱动马达13的定子37通过分隔环38被支承在机壳3上,因此,通过仅改变分隔环38的厚度,而不改变机壳3的尺寸,能够形成搭载了具有不同的输出功率的驱动马达13的涡旋压缩装置1。由此,当要增大排除容积而需要搭载输出功率较大的驱动马达13的情况下,能够减小分隔环13的厚度或者拆卸分隔环13来安装容积较大的驱动马达13,并且能够实现涡旋压缩装置1的部件的通用化。
另外,根据应用了本发明的实施方式,由于驱动马达13是通过PWM转换器来控制旋转扭矩并驱动的DC驱动马达,所以通过使用输出效率好的DC马达,能够实现驱动马达13的小型化,而且,通过利用转换器来驱动,能够防止由驱动马达13的电压的上升/下降引起的无用的发热,能够提高驱动效率。
附图标记说明
1:涡旋压缩装置
3:机壳
8:承重板
11:涡旋压缩机构
13:驱动马达(DC驱动马达)
15:驱动轴
37:定子
39:转子
63:上平衡块
64:辅助平衡块
65:铆钉
77:下平衡块
Claims (4)
1.一种涡旋压缩装置,其特征在于,
在机壳的内部收容有压缩制冷剂的涡旋压缩机构、以及通过驱动轴与所述涡旋压缩机构连结并驱动该涡旋压缩机构的驱动马达,
所述涡旋压缩机构通过主框架被支承在所述机壳上,
所述驱动马达的定子直接或间接地被支承在所述机壳上,
所述驱动马达的转子与所述驱动轴连结,该驱动轴通过承重板被支承在所述机壳上,
在所述驱动轴的比所述定子更靠上的轴上安装有磁性体制的上平衡块,在所述转子的下端使用沿上下贯穿所述转子的铆钉进行铆接而安装有非磁性体制的下平衡块,并且在所述转子的上端与所述上平衡块之间的间隙中使用所述铆钉而安装有非磁性体制的辅助平衡块,
所述辅助平衡块形成为以所述驱动轴的轴心为中心的半圆形状,并且所述辅助平衡块为了避开所述驱动轴,其内周侧沿圆周方向被切除,
所述下平衡块包括插入所述驱动轴的轴孔、以及插入所述铆钉的多个安装孔,并具有设置在与所述辅助平衡块对称的位置上的扇形的大径部、以及分别包围至少两个所述安装孔的小径部,
所述辅助平衡块使用贯穿所述小径部的铆钉而安装在所述转子上。
2.如权利要求1所述的涡旋压缩装置,其特征在于,所述辅助平衡块仅安装在所述上平衡块的正下方。
3.如权利要求1或2所述的涡旋压缩装置,其特征在于,所述驱动马达的定子通过分隔环被支承在所述机壳上。
4.如权利要求1或2所述的涡旋压缩装置,其特征在于,所述驱动马达是通过转换器驱动的直流驱动马达。
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