CN105190046A - 压缩机 - Google Patents

Abstract

压缩机包括框架，转子组件和散热器组件。转子组件包括轴，叶轮、轴承组件和转子芯部被固定到该轴。轴承组件包括一对轴承，散热器组件包括套筒，其中一个或多个散热器固定到该套筒。该套筒于是被固定到轴承，且散热器被固定到框架。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机。

背景技术

持续努力被付出以设计小尺寸压缩机。较小的压缩机可以通过使用较小的叶轮的实现。然而，较小的叶轮需要在较高的速度下旋转以便于实现相同的质量流量。较高的旋转速度通常降低轴承的寿命，其往往是压缩机失效的第一个部件。因此，设计较小的压缩机的努力往往困扰于寿命问题。

发明内容

本发明提供了一种压缩机，包括框架、转子组件和散热器组件，其中转子组件包括轴，其中叶轮、轴承组件和转子芯部被固定到该轴，轴承组件包括一对轴承，散热器组件包括套筒，其中一个或多个散热器固定到该套筒，该套筒被固定到轴承，且散热器被固定到框架。

转子组件由此通过散热器组件固定到框架。散热器组件提供了从轴承组件移除热量的附加益处。结果，轴承组件以及由此压缩机的寿命被延长。

散热器组件可包括具有多个腿部的散热器,每个腿部从套筒径向延伸。压缩机可被配置为使得空气流流动通过压缩机内部。通过使用具有腿部的散热器，流动通过压缩机内部的空气可以在腿部之间自由流动，以便于提高散热器且由此轴承的冷却。

腿部可绕套筒均匀地间隔开。这于是具有益处在于转子的振动在腿部之间被均匀地分布。结果，振动及其产生的固有噪声被减小。此外，热量可以更均匀地从散热器传递到周围空气。

每个腿部的宽度沿远离套筒的方向逐渐变小。每个腿部的温度且由此热量传递速率随着运动远离套筒而降低。因此，通过使得腿部的宽度逐渐变小，散热器的质量可以被减小，而没有不利地影响冷却。结果，更轻和便宜的压缩机可以被实现。

散热器组件可包括大体碟形的散热器。碟形散热器具有提供相对大的表面积的益处，在其上热量可以传递到周围空气。

散热器可以定位在叶轮的紧下方。此外，散热器可以具有大于叶轮的直径的直径。散热器的径向延伸超过叶轮的部分于是可以固定到框架。这于是具有益处在于散热器和框架能更好地对抗由叶轮产生的轴心推力。

散热器可突入到叶轮的下侧。这于是具有降低在叶轮下方的腔体的尺寸的益处。结果，风力和/或其它寄生损耗可被降低。

框架可以包括孔，其具有大于叶轮的直径和小于散热器直径的直径。这则有助于压缩机的组装。例如，转子组件可以作为完整单元被平衡，即在叶轮、轴承和转子芯部被固定到轴的情况下。散热器组件于是可固定到转子组件。转子-散热器组件于是可以插入到框架，使得叶轮穿过孔。散热器，其大于孔，于是在孔处邻接框架并被固定到框架。

散热器组件可包括第一散热器和沿套筒与第一散热器间隔开的第二散热器。这于是具有益处在于在两个轴向间隔开的平面处对抗转子组件相对于框架的运动。结果，转子组件的振动和其导致的固有噪声被减小。此外，由于具有两个散热器，改善的冷却效果可以被实现。

第一散热器可以靠近叶轮且为大体碟形形状。附加地或替代地，第二散热器可靠近转子芯部且包括多个腿部,每个腿部从套筒径向延伸。这两个散热器的益处已经在上文描述。

散热器组件可以由金属形成。金属通常具有高结构强度和高导热系数。因此，散热器组件能够提供对转子组件的运动相对良好的对抗，由此减小振动和噪音，以及提供对轴承组件相对良好的冷却。

散热器组件可以由具有与轴的热膨胀系数大体匹配的热膨胀系数的材料形成。因此，散热器组件和轴的不均匀的热膨胀(其否则将导致轴承组件负载的不利改变)可以被避免。

附图说明

为了本发明可被更容易地理解,本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中：

图1是示出依照本发明的压缩机的等角视图；

图2是压缩机的分解视图；

图3是压缩机的框架的第一等角视图；

图4是压缩机的框架的第二等角视图；

图5是压缩机的护罩的等角截面视图；

图6是压缩机的转子组件的等角视图；

图7是压缩机的散热器组件的侧视图；

图8是散热器组件的第一等角视图；

图9是散热器组件的第二等角视图；

图10是压缩机的定子组件的等角视图；

图11是压缩机的子组件的等角视图；

图12是合并有压缩机的产品的等角视图；

图13是穿过容纳压缩机的产品的一部分的截面视图；以及

图14是如图13的相同截面视图，突出了由流动穿过产品的空气所采取的路径。

具体实施方式

图1到11的压缩机1包括框架2、护罩3、转子组件4、散热器组件5、定子组件6和电路组件7。

框架2为大体圆柱形形状且包括侧壁20、端壁21、绕侧壁20定位的多个入口孔22、定位在侧壁20内侧上的多个通道24和多个容座23、定位在端壁21中的中心孔25，以及绕端壁21定位的多个扩散器翼片26。容座23和通道24采用沿侧壁20的内侧径向地延伸的凹部的形式。凹部在一个端部(远离端壁21)处敞开，且在相对端部(靠近端壁21)处封闭。端壁21定位在侧壁20的一个端部处，且像一个环，扩散器翼片26绕其定位。侧壁20的相对端部敞开且终止于多个尖头28。

护罩3包括入口30，向外张开的内部区段21、平面形外部区段32和多个孔33，其延伸穿过外部区段32。内部区段31覆盖转子组件4的叶轮41，且外部区段32覆盖框架2的端壁21。每个扩散器翼片26包括突起部，其延伸穿过护罩3中的相应的孔33。一圈粘接剂34然后将护罩3固定到翼片26，且密封孔33。护罩3和端壁21由此限定围绕叶轮41的扩散器35。

转子组件4包括轴40，叶轮41、轴承组件42和转子芯部43被固定到该轴。轴承组件42定位在叶轮41和转子芯部43之间且包括一对轴承44、45和弹簧46。弹簧46定位在两个轴承44、45之间且施加预负载到每个轴承44、45。

散热器组件5包括圆柱形套筒50、在一个端部处固定到套筒50的第一散热器51和在相对端部处固定到套筒50的第二散热器52。第一散热器51为大体碟形形状且包括升高的穹顶形中心53和平坦的外凸缘54。第二散热器52像马刺的小齿轮，且包括中心毂55，其中多个腿部56从中心毂径向向外延伸。腿部56绕毂55均匀地间隔开。也就是说，在相邻腿部56之间的角度对于散热器52的所有腿部都是相同的。在本实施例中，散热器52具有六个腿部56，其间隔开60度。每个腿部56的宽度沿远离毂55的方向成锥形(即逐渐减小)。

散热器组件5被固定到转子组件4。更具体地，套筒50围绕轴承44、45两者且通过粘合剂固定到轴承44、45的每个。叶轮41下的下侧是凹入的，其帮助降低叶轮41的质量。散热器组件5于是固定到转子组件4，使得第一散热器51的穹顶形中心部53突入到叶轮41的下侧。这于是降低了在叶轮41下方的腔体的尺寸。结果，风力和/或其它寄生损耗被降低。

定子组件6包括一对定子芯部60、61，每个定子芯部包括线轴62，电绕组63绕线轴62缠绕且一对端子连接器64连接到绕组63。定子组件6被固定到散热器组件5。每个线轴62通过粘合剂固定到第二散热器52的两个腿部56。线轴62的粘接点不与散热器52的腿部56完美对齐。因此，固定有定子组件6的四个腿部56的每个包括小隆起57，其用作用于在线轴62的散热器52之间的粘接剂的锚点。

包括转子组件4、散热器组件5和定子组件6的子组件8固定在框架2内。第一散热器51的外凸缘54通过一圈粘接剂固定到框架2的端壁21。第二散热器52的每个腿部56通过一粒粒的粘接剂固定在相应的容座23内。最终，定子芯部60、61的拐角处通过位于通道24中的粘接剂而被固定到框架2。子组件8由此绕第一散热器51的外凸缘54、在第二散热器52的腿部56的端部处、以及在定子芯部60、61的拐角处固定到框架2。

电路组件7包括电路板70，用于控制压缩机1操作的电气部件71被安装到电路板上。电路组件7被固定到框架2和固定到定子组件6。更具体地，电路板70被通过粘接剂固定到框架2的尖头28，且定子组件6的端子连接器64被焊接到电路板70。

现在将描述组装压缩机1的方法。

散热器组件5被首先固定到转子组件4。这通过绕靠近叶轮41的轴承44施加一圈粘接剂，绕套筒50内部邻近第一散热器51的端部处施加一圈催化剂，以及绕套筒50内部邻近第二散热器52的端部处施加另一圈粘接剂来实现。转子组件4然后被插入到套筒50直到套筒50围绕轴承44、45两者。套筒50中的催化剂使得围绕邻近叶轮41的轴承44的粘接剂固化。UV灯然后被用于使得围绕邻近转子芯部43的轴承45的粘接剂固化。最终结果是套筒50被粘接到轴承44、45两者。

定子组件6于是被固定到散热器组件5。这是通过将定子组件6安装在夹具的一部分中，以及将转子-散热器组件4、5安装在夹具的另一部分中实现的。夹具确保在转子组件4和定子组件6之间的相对对齐，且更特别地在转子芯部43和定子芯部60、61之间的相对对齐。两个粘接剂小珠然后被施加到每个线轴62，且夹具的两部分到一起使得线轴62接触第二散热器52的腿部56。粘接剂于是使用UV灯固化。

包括转子组件4、散热器组件5和定子组件6的子组件8然后被固定到框架2。子组件8被安装在夹具的一部分中，且框架2被安装在夹具的另一部分中。夹具确保在转子组件4和框架2之间的相对对齐，且更具体地在叶轮41和端壁21(扩散器翼片26定位在其上)之间的相对对齐。一圈可热固化的粘接剂于是被施加到框架2的端壁11的内表面。可热固化的粘接剂珠还被施加到框架2的每个容座23。夹具的两个部分于是移动到一起，使得子组件8经由敞开端部插入到框架2中。第一散热器51的外径大于叶轮41的外径，且由此散热器51的外凸缘54径向延伸超过叶轮41。框架2的端壁21的中心孔25的直径大于叶轮41的直径但是小于第一散热器51的直径。当夹具的两个部分到一起时，叶轮41穿过中心孔25。第一散热器51的外凸缘54于是接触绕端壁21形成的粘接剂环。此外，第二散热器52的每个腿部56插入相应的容座23。UV可固化的粘接剂于是被施加到散热器52的没有固定到定子组件6的两个腿部56上。这两个粘接剂珠于是被固化以暂时保持子组件8到框架2。其它可热固化粘接剂被注入到框架2的通道24，其用于将定子芯部60、61的角部固定到框架2。框架2和子组件8于是被从夹具移除且防止到烤箱中以固化可热固化的粘接剂。

护罩3然后被固定到框架2。同样地，护罩3被安装在夹具的一部分中，且框架2和子组件8被安装在夹具的另一部分中。夹具确保在护罩3和转子组件4之间的相对对齐，且更特别地在护罩3和叶轮41之间的相对对齐。夹具还确保在护罩3中的孔33和框架2的扩散器翼片26之间的相对对齐。夹具的两个部分于是移动到一起，使得护罩3覆盖叶轮41和框架2的端壁21。护罩3的外部区段32接触且置于扩散器翼片26的顶部上，且每个突起部突出穿过相应的孔33。一圈粘接剂34然后被绕护罩3施加，其用于将护罩3固定到突起部，以及密封孔33。然后，允许粘接剂在空气中固化。

最后，电路组件7被固定到框架2和固定到定子组件6。电路组件7被安装在夹具的一部分中，且护罩3、框架2和子组件8被安装在夹具的另一部分中。一些粘接剂珠被施加到绕电路板70周边的点处。夹具的两个部分然后移动到一起，使得端子连接器64穿过电路板70中的孔，且电路板70接触框架2的尖头28。粘接剂然后被固化，且端子连接器64被焊接到电路板70。完整的压缩机1于是被从夹具移除。

存在与该组装方法相关的一系列益处。

首先，转子组件4可以在固定转子组件4到框架2中之前作为完整单元被平衡。这由于转子组件4通过散热器组件5固定到框架2而变得可能。此外，第一散热器51具有大于叶轮41的外直径，且框架2的端壁21中的孔25具有大于叶轮41但是小于第一散热器51的直径。这于是使得转子组件4能够作为完整单元插入且于是固定到框架2。在传统压缩机中，往往需要在框架内组装转子组件的各个部件。因此，尽管各个部件可以被平衡，但是完整的转子组件通常没有被平衡。

其次，转子组件4可以被更好地与定子组件6、扩散器35和护罩3对齐。在传统压缩机的情况下，转子组件和定子组件通常需要作为独立的组件固定到框架。然而，一旦转子组件已经被固定在框架内，通常难以做到将定子组件固定在框架内同时将定子组件相对于转子组件对齐。作为转子组件和定子组件对齐误差的结果，在转子芯部和定子芯部之间需要更大的空气隙，以便于确保在误差极限内转子芯部能够自由地旋转而不会接触定子芯部。然而，较大的空气隙缺点在于增大了磁阻。利用上述组装方法，定子组件6被首先与转子组件4对齐，然后被固定到散热器组件5。包括转子组件4、散热器组件5和定子组件6的子组件8然后被固定到框架2，在此时转子组件4相对于端壁21和扩散器翼片26对齐。由于散热器组件5被固定到转子组件4和定子组件6两者，散热器组件5保持在转子组件4和定子组件6之间的相对对齐。因此，当转子组件4被相对其框架2对齐时，与定子组件6的对齐被保持。较小的空气隙由此在转子芯部45和定子芯部60、61之间被使用。

压缩机1的操作现在将参考图12到14的产品100来进行描述，该产品在该特定实例中为手持式真空吸尘器。

产品100包括壳体101，压缩机1通过轴向安装件110和径向安装件120安装在壳体中。每个安装件110、120由弹性材料形成，且用于将壳体101从由压缩机1产生的振动隔离。轴向安装件110在形状上类似于护罩3，且被固定到护罩3的顶部。径向安装件120包括套筒121、定位在套筒121的一个端部处的唇部密封件122、和沿套筒121延伸并绕套筒121间隔开的多个轴向肋部123。径向安装件120绕压缩机1的框架2固定。更具体地，套筒121围绕框架2的侧壁20，使得唇部密封件122定位在侧壁2的入口孔22的下方。

壳体101包括前部区段102和后部区段103，其一起限定大体圆柱形凹部104，压缩机1安装在该凹部104中。前部区段102包括入口105，空气被通过该入口接收到压缩机1中，且后部区段103包括多个排气孔106，空气通过该排气孔从压缩机1排出。径向安装件110邻接前部区段102的端壁107，以在压缩机1和入口105之间产生密封。径向安装件120邻接前部区段102的端壁108，以在压缩机1和入口108之间建立密封。

在操作期间，空气通过护罩入口30进入压缩机1。空气被叶轮41离心向外，且流动通过限定在框架2和护罩3之间的扩散器35。空气然后经由环形开口36排出压缩机1，该环形开口36由在框架2和护罩3之间在周边处的轴向间隙限定。离开压缩机1后，空气经由位于框架2侧壁20上的入口孔22重新进入压缩机1。空气然后流动通过压缩机1的内部，由此空气用于冷却散热器组件5。空气在第一散热器51上径向地流动且在套筒50和第二散热器52上轴向地流动。第二散热器52的腿部56直接延伸到流动通过压缩机1的空气所采取的路径中。结果，第二散热器52的冷却是非常有效的。在穿过散热器52的腿部56之后，空气流动到定子组件6上方并冷却定子组件6。最终，空气被电路组件7重新定向为沿径向方向，由此空气经由在电路板70和框架2的侧壁20之间的间隙72离开压缩机1。在电路组件7上流动时，空气冷却电路组件7的电气部件71。特别地，电路组件7包括功率开关，其用于空气通过定子组件6的绕组63的电流的流动。由于由开关承载的电流的幅度，开关往往产生相对高水平的热量。

散热器组件5提供至少三个有用功能。

首先，散热器组件5支撑转子组件4在框架2中。关于这一点，应注意到转子组件4没有通过任何其它装置固定到框架2。散热器组件5的提供使得转子组件4能够在被固定到框架2之前作为完整单元被平衡。此外，散热器组件5在提供了对转子组件4的良好支撑的同时，简化了压缩机1的组装。关于这一点，注意到转子组件4包括定位在叶轮41和转子芯部43之间的轴承组件42。这具有益处在于可以实现转子组件4相对短的轴向长度。此外，轴承组件42包括两个间隔开的轴承44、45。这于是具有增加转子组件4的刚性的进一步益处(与定位在轴的相对端部处的两个轴承相比)。如果散热器组件5被省略且转子组件4直接固定到框架2，于是将需要固定每一个轴承44、45到框架2。这于是将被证明难以或甚至不可能将转子组件4作为完整单元插入到框架2中。

散热器组件5包括两个散热器51、52，其每一个固定到框架2。散热器51、52轴向间隔开且由此转子组件4相对于框架2的径向运动在轴向间隔开的两个平面中被阻止。结果，转子组件4的振动和其导致的固有噪声被减小。第二散热器52的腿部56绕套筒50均匀地间隔开。因此，转子组件4的振动在腿部56之间均匀地分布。这于是避免了过度的振动沿特定方向发生。第一散热器51被固定到框架2的端壁21的内侧，且第二散热器52被固定在框架2的容座23中。因此，除了阻止径向运动，散热器组件5抵抗由叶轮41产生的轴向推力。

第二，散热器组件5将热量从轴承组件42移除。结果，轴承组件42以及由此压缩机1的寿命被延长。第一散热器51为碟形，且由此提供相对大的表面积，在其上热量可以传递到周围空气。第二散热器52，在另一方面，包括多个腿部56。这于是使得空气能够在散热器52的腿部56之间流动。在本实施例中，腿部56径向延伸到轴向穿过压缩机1流动的空气的路径中。结果，在第二散热器52和周围空气之间实现相对良好的热传递。散热器52的腿部56在流动路径中产生限制。限制的尺寸影响从散热器组件5到空气的热量传递的速度，以及压缩机1的性能(例如质量流量和/或效率)。腿部56的数量、尺寸和布置由此被选择以便于在没有不利地影响压缩机1的性能的情况下最大化冷却。腿部56绕套筒50均匀地间隔开，其有助于确保热量更均匀地从散热器52传递到周围空气。此外，腿部56的宽度沿远离套筒55的方向逐渐变小。每个腿部56的温度且由此热量传递速率随着运动远离套筒而降低。通过使得腿部56的宽度逐渐变小，散热器52的质量可以被减小，而没有不利地影响轴承组件42的冷却。结果，更轻和便宜的压缩机1可以被实现。

第三，当将子组件8固定到框架2时，散热器组件5保持在转子组件4和定子组件6之间的对齐。结果，转子组件4可以在保持与定子组件6对齐的同时与框架2对齐。相对良好的对齐可由此实现在转子组件4和定子组件6之间和转子组件4和扩散器35和护罩3之间。

散热器组件5由钢制成，且被选择以遵循不同需求的平衡：结构强度、导热系数、热膨胀系数和成本。由于散热器组件5被用于将转子组件4固定到框架2，散热器组件5的结构强度对于最小化转子组件4的振动是重要的。散热器组件5的导热系数显然对于传递热量远离轴承组件42是重要的。轴承44、45被固定到轴40和散热器组件5的套筒50。因此，轴40和套筒50的不均匀的热膨胀将导致每个轴承44、45的内圈相对于外圈运动。这进而将导致轴承44、45的预负载的不利改变。因此，散热器组件5的热膨胀系数在确定轴承组件42的寿命中也起到重要作用。为此，有利地是使用具有与轴40紧密匹配的热膨胀系数的材料来形成散热器组件5。尽管在本实施例中钢被使用，其它材料可以被使用以满足压缩机1的特定设计需求。

尽管到此为止已经描述了特定实施例，可以在不背离由权利要求限定的本发明的范围的情况下对压缩机及其组装方法进行各种修改。例如，在上述实施例中，散热器组件被描述为提供三个有用功能。可以想象，压缩机可以包括仅提供一个或两个有用功能的散热器组件。例如，不是将定子组件固定到散热器组件，定子组件可以在转子散热器组件固定到框架之后固定到框架。又例如，上述压缩机被配置为使得空气被抽吸通过压缩机内部和散热器组件上方。然而，散热器组件可以用在没有空气被抽吸通过内部和散热器组件上方的压缩机中。此外，尽管上述散热器组件包括两个散热器，通过使用单个散热器可以实现上述的一个或多个益处。

Claims (11)

1.一种压缩机，包括框架、转子组件和散热器组件，其中转子组件包括轴，其中叶轮、轴承组件和转子芯部被固定到该轴，轴承组件包括一对轴承，散热器组件包括套筒，其中一个或多个散热器固定到该套筒，该套筒被固定到轴承，且散热器被固定到框架。

2.如权利要求1所述的压缩机,其中散热器组件包括具有多个腿部的散热器,每个腿部从套筒径向延伸。

3.如权利要求2所述的压缩机,其中腿部绕套筒均匀地间隔开。

4.如权利要求2或3所述的压缩机,其中每个腿部的宽度沿远离套筒的方向逐渐变小。

5.如前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中散热器组件包括大体碟形的散热器。

6.如权利要求5所述的压缩机,其中该散热器定位在叶轮下方，且具有比叶轮直径更大的直径。

7.如权利要求6所述的压缩机,其中该散热器突入到叶轮的下侧。

8.如权利要求6或7所述的压缩机,其中框架包括孔，该孔具有大于叶轮直径且小于该散热器直径的直径，转子组件延伸穿过该孔，且该散热器在该孔处固定到框架。

9.如前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中散热器组件包括第一散热器和沿套筒与第一散热器间隔开的第二散热器。

10.如权利要求9所述的压缩机,其中第一散热器靠近叶轮且为大体碟形形状。

11.如权利要求9或10所述的压缩机,其中第二散热器靠近转子芯部且包括多个腿部,每个腿部从套筒径向延伸。