CN105370537B - 一种压缩机及其复合机架的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机及其复合机架的制造方法，该方法包括：形成具有通孔的轴承；在所述轴承通孔的内周，以粉末冶金烧结的方式形成具有内孔的衬套，并且烧结前在所述轴承的通孔内周面和所述衬套的外周面之间的间隙里填充焊料，其中所述烧结的温度低于所述轴承的材质熔点，但不低于所述衬套和所述焊料的材质熔点；以及冷却后形成具有所述衬套和所述轴承的复合机架坯件。采用本发明巧妙地将衬套的烧结成型过程以及衬套与轴承之间的焊接过程合二为一，一次烧结焊接成型，易于实施，简化了工艺，提高了生产效率，降低了生产成本，并且衬套与轴承之间具有较强的连接强度，衬套在后续加工的过程中，不易松动，保证了衬套内孔的加工精度。

Description

一种压缩机及其复合机架的制造方法

技术领域

本发明属于压缩机领域，涉及一种压缩机及其复合机架的制造方法。

背景技术

通常而言，封闭式压缩机包括用于在密封外壳的内部空间产生驱动力的电机，以及联接到所述电机用于压缩制冷剂的压缩部件。封闭式压缩机可以根据制冷剂压缩机构的不同而分类为往复式压缩机、涡旋式压缩机、滚动转子式压缩机等。往复式压缩机、涡旋式压缩机以及滚动转子式压缩机都是利用电机的旋转力。

例如，现有的利用旋转力的滚动转子式压缩机的电机具有一根曲轴，通过曲轴将电机的旋转力传递到压缩部件。如图1所示，滚动转子式压缩机的基本结构如下：

密封外壳2′的上、下两端分别焊接上盖1′和下盖7′。电机3′置于密封外壳2′内，电机3′包括套设于曲轴31′上的内转子32′和外定子33′。外定子33′与密封外壳2′固定。内转子32′插置于外定子33′中，在该内转子32′与外定子33′之间具有预定间隙，进而通过与外定子33′的相互作用而旋转该内转子32′。曲轴31′联接到所述内转子32′以将内转子32′的旋转力传递到压缩部件5′。

压缩部件5′可以包括：气缸，转动活塞和用于在气缸中隔绝高低压腔的叶片，以及多个用于与所述气缸共同限定压缩空间并支撑曲轴31′的轴承。

轴承通常位于电机3′的一侧以支撑曲轴31′，例如图1所示，轴承位于电机3′的下侧；在图1所示的立式的滚动转子式压缩机中，轴承包括上轴承4′和下轴承6′，两者分别设置在气缸的上侧和下侧；上轴承4′即主轴承，下轴承6′即副轴承。

曲轴31′的下部依靠轴承(上轴承4′和下轴承6′)定位于密封外壳2′的中轴线；上轴承4′通过内部凸台结构(图1中的内圆柱结构)与曲轴31′构成摩擦副。

如图1所示，在滚动转子式压缩机中采用轴承(上轴承4′和下轴承6′)和曲轴31′直接接触配合的方式，并且上轴承4′与密封外壳2′焊接。经发明人研究发现，现有技术的这种结构难以同时满足两方面的要求：一方面，由于轴承与曲轴构成摩擦副，因此要求两者咬合特性好，磨耗要满足相关标准；另一方面，轴承又要满足与壳体的焊接要求。

此外，发明人还发现该结构存在以下弊端：

(1)上轴承4′与曲轴31′的磨耗严重。具体而言，微型压缩机由于受尺寸所限，上轴承4′的高度要小于普通旋转式压缩机。曲轴31′又比较细，导致上轴承4′面压增大，局部工况较为恶劣，磨耗严重。此外，在上轴承4′与密封外壳2′焊接不当的情况下，曲轴31′的轴线可能倾斜，即便是很小的倾斜角度也可能致使磨耗集中在上轴承4′与曲轴31′之间。

(2)密封外壳2′与上盖1′、下盖7′的焊接容易造成密封外壳2′变形。具体而言，由于密封外壳2′一般是圆筒状结构，所以在与上盖1′、下盖7′的焊接时，受热容易发生形变，由此，不仅影响压缩机的整体气密性，而且致使电机的转子与定子间隙不均匀，进而影响电机与曲轴、轴承、气缸等的整体同轴度，降低压缩机工作效率和性能。

(3)内转子32′与外定子33′之间的间隙不良。具体而言，现有技术的滚动转子式压缩机，受部品加工精度和定转子定位基准的影响，一直无法从根源上消除定转子间隙不良问题。由于上轴承4′是安装在密封外壳2′内的，上轴承4′本身的轴承面与密封外壳2′的内壁之间的同轴度难以保证，上轴承4′的加工难度极高。外定子33′是基于密封外壳2′定位的；内转子32′是基于曲轴31′定位，曲轴31′又基于上轴承4′定位，所以当上轴承4′与密封外壳2′之间的同轴度不达标的时候，内转子32′与外定子33′之间的间隙就会变得很差，甚至造成内转子32′与外定子33′之间的磨损，缩短电机使用寿命，并且会产生大量噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩机及其复合机架制造方法，既能够满足轴承与曲轴构成摩擦副的磨耗要求，又能够满足轴承与壳盖的焊接要求，同时降低加工难度。

本发明进一步改进了衬套与轴承之间的配合连接，其中，所述制造方法易于实施，并且保证了衬套与轴承之间的连接强度，从而保证后续衬套内圆加工的精度。

本发明一方面提供了一种压缩机复合机架的制造方法，该制造方法至少包括如下步骤：形成具有通孔的轴承；在所述轴承通孔的内周，以粉末冶金烧结的方式形成具有内孔的衬套，并且烧结前在所述轴承的通孔内周面和所述衬套的外周面之间的间隙里填充焊料，其中所述烧结的温度低于所述轴承的材质熔点，但不低于所述衬套和所述焊料的材质熔点；以及冷却后形成具有所述衬套和所述轴承的复合机架坯件。

优选地，所述轴承的材质采用低碳钢。

优选地，所述衬套的材质比所述轴承的材质更耐磨和/或摩擦系数更低；且所述轴承的材质比所述衬套的材质更易于与压缩机的壳体焊接。

优选地，所述轴承具有圆盘部以及在所述圆盘部外周分别上下延伸的外缘部上段和外缘部下段；所述制造方法进一步包括：对所述复合机架坯件进一步加工，所述衬套的内孔与所述轴承的外缘部上段的内周圆同轴。

优选地，所述轴承的通孔的内周面与所述衬套的外周面之间形成凹凸镶嵌结构。

本发明另一方面提供了一种压缩机，其包括：壳体、容置于所述壳体内的上部的电机、容置于所述壳体内的下部的气缸、用于将所述电机的旋转力传递给气缸以压缩制冷剂的曲轴。所述压缩机还包括：复合机架，位于所述电机和所述气缸之间，用于支撑所述曲轴，所述复合机架作为所述壳体的一部分并与所述壳体的其余部分焊接成一体。所述复合机架进一步包括：具有通孔的轴承；具有内孔的衬套，烧结形成于所述轴承的通孔内；和焊接部，在所述衬套的烧结过程中同时由所述轴承的通孔内周面和所述衬套的外周面之间的焊料烧结形成；其中所述轴承的材质熔点高于所述衬套和所述焊料的材质熔点。

优选地，所述轴承的材质采用低碳钢。

优选地，所述衬套的材质比所述轴承的材质更耐磨和/或摩擦系数更低；且所述轴承的材质比所述衬套的材质更易于与压缩机的壳体焊接。

优选地，所述轴承具有圆盘部以及在所述圆盘部外周分别上下延伸的外缘部上段和外缘部下段，所述衬套的内孔与所述轴承的外缘部上段的内周圆同轴。

优选地，所述轴承的通孔的内周面与所述衬套的外周面之间形成凹凸镶嵌结构。

与现有技术的方法相比，本发明的压缩机复合机架的制造方法，在烧结形成衬套的工序过程中，焊料熔化从而紧固粘接衬套与轴承，将衬套的烧结成型过程以及衬套与轴承之间的焊接过程合二为一，一次烧结焊接成型，易于实施，简化了工艺，提高了生产效率，降低了生产成本。

采用本发明所述的压缩机复合机架制造方法所制得的压缩机复合机架，衬套与轴承之间通过焊料连接从而具有较强的连接强度，衬套在后续加工的过程中，不易松动，保证了衬套内孔的加工精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术的压缩机的剖视图；

图2为本发明第一实施例的压缩机的剖视图；

图3为本发明第一实施例的压缩机的复合机架的剖视图；

图4为本发明第二实施例的压缩机的复合机架的剖视图；

图5为本发明第三实施例的压缩机的复合机架的剖视图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的结构和部件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

第一实施例

如图2所示，本实施例的立式压缩机，包括：壳体1、电机2、气缸3、曲轴4、第一轴承组件和第二轴承组件。

电机2容置于壳体1内的上部空间。气缸3容置于壳体1内的下部空间。曲轴4具有位于气缸3上侧的长轴部、位于气缸3内的偏心部和气缸3下侧的短轴部，曲轴4将电机2的旋转力传递给气缸3，以压缩制冷剂。第一轴承组件和第二轴承组件分别设置在气缸3的上侧和下侧，与气缸3共同限定压缩空间并支撑曲轴4。第一轴承组件包括复合机架5，其位于电机2和气缸3之间，作为壳体1的一部分并与壳体1的其余部分焊接成一体，该复合机架5至少包括主轴承51(即上轴承)。第二轴承组件至少包括副轴承6(即下轴承)。

如图2和图3所示，复合机架5包括：具有通孔的主轴承51、烧结形成于主轴承51的通孔内的具有内孔的衬套52、烧结形成于主轴承51通孔内周面和衬套52外周面之间的焊接部53。烧结温度低于主轴承51的材质熔点，且不低于衬套52和形成焊接部53所采用的焊料的材质熔点。主轴承51的材质熔点高于衬套52和形成焊接部53所采用的焊料的材质熔点。

曲轴4的长轴部穿过衬套52的内孔，这样就由衬套52的内孔与曲轴4形成一对摩擦副。

如图3所示，主轴承51具有带通孔的圆盘部511、自圆盘部511的内周向上凸起的内缘部510和自圆盘部21外缘分别上下延伸的外缘部512，外缘部包括外缘部上段5121和外缘部下段5122，主轴承51的中横截面整体呈H形。由此，主轴承51的通孔的内周面是由圆盘部511的内周面和内缘部510的内周面共同构成。衬套52的高度大于通孔的高度(即圆盘部511与内缘部510的厚度之和)。

在本实施例中，主轴承51的外缘部512作为壳体1的一部分，与壳体1的其余部分焊接为一体。也即，壳体1主要由外缘部512、上盖和下盖组成，壳体1的上盖与外缘部上段5121连接，壳体1的下盖与外缘部下段5122连接。本实施例中带有外缘部512的主轴承51作为一体化机架取代了现有技术的中部壳体、主轴承等多个部品，不仅结构得到简化，而且有利于提高压缩机整体装配精度，从根本上解决困扰业界多年的定转子间隙问题。

电机2的外定子可以直接固定装设于主轴承51的外缘部上段5121的内周面上(例如，在内周面设置第三台肩，图未示)。这样，由于外缘部上段5121的内周面作为电机外定子的定位基准，衬套52的内孔作为电机内转子的定位基准，需要通过对轴承的外缘部进一步加工，使得主轴承51的外缘部上段5121的内周面与衬套52的内孔同轴，从而可以保证内转子与外定子同轴，两者之间达到极佳的间隙配合效果，进而减小磨耗和噪音。

本发明基于研究发现压缩机中的主轴承51磨耗严重，通过改变主轴承51结构，在主轴承51和曲轴4之间嵌入衬套52，由衬套52的内孔与曲轴4形成一对摩擦副。

一方面，在本实施例的压缩机复合机架5中，主轴承51的通孔不直接与曲轴4配合，因此对主轴承51内表面的加工精度的要求可以降低，允许主轴承51内表面的加工有一定程度上的误差，大大降低了产品的次品率，提高了生产效率。

另一方面，可以更灵活地选择主轴承51与衬套52的材质来更好地实现其各自的功能。在本发明的实施例中，在选择衬套52的材质时，衬套52的材质比主轴承51的材质更耐磨和/或摩擦系数更小，通过衬套52和曲轴4构成的摩擦副，咬合特性很好，磨耗小，能满足相关标准；在选择主轴承51的材质时，主轴承51的材质比衬套52的材质更易于与压缩机的壳体1焊接，使焊接后的焊缝满足工艺要求。零部件材质的选择灵活，由此也可以更好地控制产品的成本。

关于主轴承51和衬套52的材质，两者采用不同的材质，且主轴承51的材质熔点高于衬套52和形成焊接部53所采用的焊料的材质熔点，烧结温度低于主轴承51的材质熔点但不低于衬套52和形成焊接部53所采用的焊料的材质熔点。

为了更好地实现支撑曲轴4的机械性能以及实现与壳体1的焊接，主轴承51可以采用具有良好的支撑性能且容易与壳体1焊接的轴承钢。在本实施例中，壳体1采用低碳钢，例如20#钢；主轴承51采用低碳钢，例如20#钢，熔点约为1560～1580摄氏度。

衬套52可以采用具有良好耐磨性且摩擦系数更小的材质，从而与曲轴4形成摩擦副。在本实施例中，衬套52采用粉末冶金，熔点约为1500摄氏度。

通过烧结形成的、连接衬套52和主轴承51的焊接部53，可以采用熔点范围约为1100℃～1300℃的焊料，例如在本实施例中，所采用的熔点约为1200℃的银焊料。

如上所述，主轴承51和衬套52为更好地实现其各自不同的功能，需采用不同的材质，由此主轴承51和衬套52之间的配合连接存在很大的难度。若采用现有技术的过盈冷压的方式进行配合，会产生诸多问题，例如，(1)结合部位强度不够。采用较小的过盈量冷压，机架和衬套之间的结合力就比较小，压入配合后，衬套内圆后续加工时衬套极容易松动，衬套内圆的精度得不到保证。若采用较大的过盈量，粉末冶金衬套材质较脆，在冷压时容易破碎；(2)成本较大。机架和衬套的两配合面都需要精加工以控制两者的过盈量，需要较高的加工成本；且需要投入冷压设备、人工，增加冷压工序；(3)工艺复杂，经过多次精加工和装配工序。

基于此，本发明很巧妙地采用一次烧结焊料和衬套，完成衬套52的成型及其与主轴承51的连接。

下面将进一步介绍本实施例的复合机架5的制造方法。

本实施例的压缩机复合机架5的制造方法，至少包括以下步骤：形成具有通孔的主轴承51；在主轴承51通孔的内周，以粉末冶金烧结的方式形成衬套52，并且烧结前在主轴承51和衬套52之间的间隙里填充焊料，其中烧结的温度低于主轴承51的材质熔点，但不低于衬套52和焊料的材质熔点；冷却后形成具有衬套52和主轴承51的复合机架坯件。

为了确保电机的定子转子间隙良好，还需对所述复合机架坯件进一步加工，使衬套52的内孔与主轴承51的外缘部上段的内周圆同轴。优选地，为了降低此处的同轴度加工的难度，可以在前述烧结过程中，对衬套52和主轴承51两部品追加定位保证同轴。

在本实施例中，烧结温度约为1560～1580摄氏度，高于衬套52材质的熔点，并且高于焊料的熔点，但低于主轴承51材质的熔点。因此，在烧结形成衬套52的工序中，主轴承51不发生变化，焊料熔化，焊料一方面与衬套52的外周面融合，另一方面粘附于主轴承51通孔的内圆周面，从而焊料在冷却固化的过程中将主轴承51和衬套52粘接。由此可见，这样的制造方法，无须在装配主轴承51与衬套52之前对两者的结合面进行精加工，并且在烧结形成衬套52的同时，完成了主轴承51与衬套52之间的紧固连接。

对于本领域的一般技术人员来说，普遍会直接地认为应当采用三道工序来完成，制作主轴承51、再制作衬套52，然后再将主轴承51与衬套52焊接，或者将衬套52装配到轴承51的通孔。然而，本发明很巧妙地改变了单独成型衬套和轴承，再将两者进行焊接或装配的常规工序，巧妙地将衬套的烧结成型过程以及衬套与轴承之间的焊接过程合二为一，一次烧结焊接成型，简化了工艺，并且易于实施，提高了生成效率，降低了生产成本。

上述方法制得的复合机架5，衬套52与主轴承51之间通过焊料连接从而具有较强的连接强度，衬套52内孔在后续加工的过程中，不易松动，保证了衬套52内孔的加工精度。

第二实施例

在如图4所示的一个变化例中，与第一实施例不同的是，主轴承51a包括带通孔的圆盘部511a和自圆盘部511a外缘分别上下延伸的外缘部512a，主轴承51a的中横截面整体呈H形。与该主轴承51a配合的衬套52a的高度大于圆盘部511a的厚度。在该实施例中，取消了第一实施例中主轴承51的内缘部510，加工变得更容易。

第三实施例

在如图5所示的另一个变化例中，与第一实施例不同的是，主轴承511b的内缘部510b是自圆盘部511的内周向上凸起而形成的圆柱。主轴承511b的通孔的内周面是由圆盘部511b的内周面和内缘部510b的内周面共同构成。衬套52b的高度等于主轴承511b的通孔的高度(即圆盘部511b与内缘部510b的厚度之和)，从而使得主轴承511b通孔的内周面能更好地支撑衬套52b。

其它实施例

在上述第一、第二、第三实施例的另一个变化例(未示出)中，副轴承组件也可以采用复合机架的结构，其包括：具有通孔的副轴承、烧结形成于副轴承的通孔内的具有内孔的衬套、烧结形成于副轴承和衬套之间的焊接部。烧结温度低于副轴承的材质熔点，且不低于衬套和形成焊接部所采用的焊料的材质熔点。副轴承的材质熔点高于衬套和形成焊接部所采用的焊料的材质熔点。

在上述第一、第二、第三实施例的另一个变化例中，主轴承的通孔的内周面与衬套的外周面之间可以形成凹凸镶嵌结构，以加固主轴承和衬套之间的连接强度，防止轴向和周向的变形串动。

本发明上述实施例虽以立式压缩机为例，但不限于此，并且也可以是其他布设方式的压缩机，例如卧式压缩机等。

综上可知，本发明的压缩机复合机架制造方法，在烧结形成衬套的工序过程中，焊料熔化从而紧固粘接衬套与轴承，将衬套的烧结成型过程以及衬套与轴承之间的焊接过程合二为一，一次烧结焊接成型，易于实施，简化了工艺，提高了生产效率，降低了生产成本。采用本发明所制得的压缩机复合机架，衬套与轴承之间通过焊料连接从而具有较强的连接强度，衬套在后续加工的过程中，不易松动，保证了衬套内孔的加工精度。

Claims (10)

1.一种压缩机复合机架的制造方法，其特征在于，该制造方法至少包括如下步骤：

形成具有通孔的轴承；

在所述轴承通孔的内周，以粉末冶金烧结的方式形成具有内孔的衬套，并且烧结前在所述轴承的通孔内周面和所述衬套的外周面之间的间隙里填充焊料，其中所述烧结的温度低于所述轴承的材质熔点，但不低于所述衬套和所述焊料的材质熔点；以及

冷却后形成具有所述衬套和所述轴承的复合机架坯件。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述轴承的材质采用低碳钢。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述衬套的材质比所述轴承的材质更耐磨和/或摩擦系数更低；且所述轴承的材质比所述衬套的材质更易于与压缩机的壳体焊接。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述轴承具有圆盘部以及在所述圆盘部外周分别上下延伸的外缘部上段和外缘部下段；所述制造方法进一步包括：对所述复合机架坯件进一步加工，使所述衬套的内孔与所述轴承的外缘部上段的内周圆同轴。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的制造方法，其特征在于，所述轴承的内周面与所述衬套的外周面之间形成凹凸镶嵌结构。

6.一种压缩机，其包括：壳体、容置于所述壳体内的上部的电机、容置于所述壳体内的下部的气缸、用于将所述电机的旋转力传递给气缸以压缩制冷剂的曲轴，其特征在于，

所述压缩机还包括：复合机架，位于所述电机和所述气缸之间，用于支撑所述曲轴，所述复合机架作为所述壳体的一部分并与所述壳体的其余部分焊接成一体，

所述复合机架进一步包括：

具有通孔的轴承；

具有内孔的衬套，烧结形成于所述轴承的通孔内；和

焊接部，在所述衬套的烧结过程中同时由所述轴承的通孔内周面和所述衬套的外周面之间的焊料烧结形成；

其中，所述轴承的材质熔点高于所述衬套和所述焊料的材质熔点。

7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述轴承的材质采用低碳钢。

8.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述衬套的材质比所述轴承的材质更耐磨和/或摩擦系数更低；且所述轴承的材质比所述衬套的材质更易于与压缩机的壳体焊接。

9.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述轴承具有圆盘部以及在所述圆盘部外周分别上下延伸的外缘部上段和外缘部下段，所述衬套的内孔与所述轴承的外缘部上段的内周圆同轴。

10.如权利要求6‐9中任意一项所述的压缩机，其特征在于，所述轴承的通孔的内周面与所述衬套的外周面之间形成凹凸镶嵌结构。