CN105464980A - 一种压缩机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩机及其制造方法。所述压缩机包括：壳体；电机和气缸，容置于所述壳体内；曲轴，将所述电机的旋转力传递给所述气缸，以压缩制冷剂；机架，通过焊接与所述壳体固定连接；所述机架包括主轴承和副轴承，与所述气缸共同限定一压缩空间并分别具有一支撑所述曲轴的内孔；其中，所述主轴承作为所述壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体；所述主轴承的内孔表面采用感应淬火进行强化。

Description

一种压缩机及其制造方法

技术领域

本发明涉及空调领域，具体地，涉及一种全封闭滚动转子式压缩机及其制造方法。

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。空调器、电冰箱、通讯基站等相关制冷空调领域中主要应用的是滚动转子式压缩机。该滚动转子式压缩机的压缩原理主要是利用电机的旋转力。

现有技术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。例如，如图1所示，旋转式封闭压缩机的主要结构如下：

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′。曲轴31′的下部依靠轴承构件(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′构成的摩擦副。

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′的轴承构件。轴承构件通常位于电机3′的一侧以支撑曲轴31′。

现有技术的压缩机多采用如图1所示的轴承构件(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，这样的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。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，特别在上轴承4′与密封外壳2′焊接不当的情况下，曲轴的轴线可能倾斜，倾斜角度即使较小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。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、轴承部件、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。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

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种压缩机以及制造方法，既能够在满足主轴承与曲轴构成摩擦副的磨耗要求的基础上最大程度的避免一体化机架其他部分的热变形，又能够满足轴承与上下壳盖的焊接要求。

根据本发明的一方面，提供一种压缩机，其包括：壳体；电机和气缸，容置于所述壳体内；曲轴，将所述电机的旋转力传递给所述气缸，以压缩制冷剂；机架，通过焊接与所述壳体固定连接；所述机架包括主轴承和副轴承，与所述气缸共同限定一压缩空间并分别具有一支撑所述曲轴的内孔；其中，所述主轴承作为所述壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体；所述主轴承的内孔表面采用感应淬火进行强化。

优选地，所述主轴承具有圆盘部和自所述圆盘部外缘分别上下延伸的外缘部，所述主轴承的中横截面整体呈H形。

优选地，所述主轴承还具有自所述圆盘部的内周向上凸起的内缘部。

优选地，所述主轴承的外缘部的上段的内周圆与其内孔同轴，且所述主轴承的外缘部的外周面作为所述壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体。

优选地，所述副轴承的内孔表面采用感应淬火进行强化。

根据本发明的另一方面，还提供一种上述压缩机的制造方法，其包括：将一感应器插入所述机架的主轴承的内孔对其表面进行感应淬火的步骤。

优选地，所述感应器是输入10KHz以上高频交流电的空心铜管。

优选地，在感应淬火的过程中，所述机架的主轴承围绕其内孔的轴线自转。

优选地，所述机架的材质为低碳钢，且感应淬火的加热温度为800～1000摄氏度。

优选地，在所述感应淬火后，对所述主轴承的外缘部的上段的内周圆与内孔同步加工使二者同轴。

优选地，在所述感应淬火的同时，对自所述圆盘部外周分别上下延伸的外缘部辅以喷液冷却。

由于使用了以上技术，本发明的压缩机既能够在满足主轴承与曲轴构成摩擦副的磨耗要求的基础上最大程度的避免了机架其他部分的热变形，又能够满足轴承与上下壳盖的焊接要求；而且，一体化机架取代了部分壳体、上轴承等部品，结构得到简化，装配精度得以提高，从根本上解决了困扰业界多年的定转子间隙问题。

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为本发明的第一实施例的微型压缩机的剖视图；

图3为本发明中曲轴的结构示意图；

图4为本发明第一实施例中上轴承的中横截面剖视图；

图5为本发明第一实施例中机架与曲轴之间的配合关系示意图；

图6为本发明第一实施例中微型压缩机的上轴承在进行感应淬火过程中的中横截面剖视图；以及

图7为本发明第二实施例中上轴承的中横截面剖视图。

附图标记

1′上盖

2′密封外壳

3′电机

31′曲轴

32′内转子

33′外定子

4′上轴承

5′压缩部件

6′下轴承

7′下盖

1上盖

2机架

3电机

31曲轴

311长轴部

312偏心部

313短轴部

32内转子

33外定子

4、4a上轴承

41、41a圆盘部

42外缘部上段

421第一肩台

43外缘部下段

431第二肩台

44、44a内孔

45内缘部

46通道

5压缩部件

6下轴承

61内孔

7下盖

8储液器

9感应器

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和图3所示，本发明的压缩机，包括：壳体；电机3，容置于壳体内的上部空间；气缸5，容置于壳体内的下部空间；曲轴31，具有长轴部311、偏心部312和短轴部313(如图3所示)，将电机3的旋转力传递给气缸5，以压缩制冷剂；机架2，通过焊接与壳体固定连接；其中，机架2包括上轴承4和下轴承6(由于本实施例以立式微型压缩机为例，因此上轴承4即为主轴承，下轴承6即为副轴承)，上轴承4和下轴承6与气缸5共同限定一压缩空间并分别具有一支撑曲轴31的内孔44(参见图4)和61(参见图5)；上轴承4位于电机3和气缸5之间，下轴承6位于气缸5的下方。上轴承4作为所述壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体，即形成一体化机架。

本实施例的微型压缩机的上轴承4的材质优选地为低碳钢(例如，20号钢)，并对内孔44表面采用感应淬火进行强化(其强化方式在下文中描述)。所述感应淬火优选为频率10KHz以上的高频感应淬火。根据磨耗要求，淬火层的径向厚度0.1mm以上即可，较佳地是，淬火层的径向厚度达到0.5～2.5mm。

基于研究发现在压缩机实际运行过程中上轴承(即主轴承)磨耗严重，并且滚动转子式压缩机又因部品小、精度高，对于部品变形和装配间隙十分敏感。感应淬火作为一种对工件表面加工处理的方式，将其应用到滚动转子式压缩机的一体化机架中，可以在增强上轴承摩擦副性能的前提下，最大程度的避免机架其他部分的热变形。因此，本发明经上述强化后上轴承4的内孔44表面与曲轴31的长轴部311构成的摩擦副，不仅咬合特性很好，磨耗很小，能充分满足相关标准；而且也最大程度的避免了机架其他部分的热变形。同时，机架的材质优选地为低碳钢(例如，20号钢)，也可以提高机架2与壳体的焊接特性，经试验证明焊接成功率可达99％。

如图4所示，上轴承4具有带内孔44的圆盘部41、自圆盘部41的内周向上凸起的内缘部45和自圆盘部41外缘分别上下延伸的外缘部。其中，上轴承4的内缘部45优选地为凸出于圆盘部41的内圆柱状。内孔44的内圆表面是由圆盘部41的内周面和内缘部45的内周面共同构成的。外缘部包括外缘部上段42和外缘部下段43，上轴承4的中横截面整体呈H形，上轴承4的外缘部的外周面作为壳体的一部分，与壳体的其余部分焊接为一体。也即，在本实施例中，壳体主要由上轴承4的外缘部、分别连接上轴承4的外缘部上段42和外缘部下段43的上盖1和下盖7组成。本实施例中带有外缘部的上轴承4作为一体化机架取代了现有技术的中部壳体、上轴承等多个部品，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。

具体来说，上轴承4的外缘部上段42设有一第一肩台421，上轴承4的外缘部下段43设有一第二肩台431，可以将上盖1激光焊接于第一肩台421，下盖7激光焊接于第二肩台431，来形成密闭外壳。本发明中使用的激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。使用激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，对激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数进行调整，使工件熔化，形成特定的熔池。最重要的是可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。由此可见，由于本发明的上轴承与壳体通过激光焊接，这样使得电机安装位置更加灵活(在下文中描述)，不仅不会导致电机发热严重影响性能，而且使得部品间距小，压缩机结构更加紧凑。

关于电机的固定方式，电机3的外定子33可以直接固定装设于上轴承4的外缘部上段42的内周圆上或例如在内周设置第三台肩(图未示)。这样，由于外缘部上段42的内周圆作为电机外定子的定位基准，内孔44作为电机内转子的定位基准，需要通过对上轴承的外缘部进一步加工，使得上轴承4的外缘部上段42的内周圆与内孔44同轴，从而可以保证内转子32与外定子33同轴，两者之间达到极佳的间隙配合效果，减小磨耗和噪音。

如图5所示，其示出了机架与曲轴之间配合关系的示意图。其中，上轴承4和下轴承6作为气缸5的上下盖。曲轴31的偏心部312位于上轴承4和下轴承6与气缸5共同限定的压缩空间中，以压缩从储液器8中流入气缸5制冷液。上轴承4位于曲轴31的偏心部312上方，支撑曲轴31的长轴部311。下轴承6位于曲轴31的偏心部312下方，支撑曲轴31的短轴部313，从而止推曲轴31。进一步地，本领域技术人员理解，下轴承6的内孔61表面也可以采用感应淬火进行强化。经强化后下轴承6的内孔61表面同样可以减少其与曲轴31的短轴部313之间产生的磨耗。

本发明还提供一种上述压缩机的制造方法。该方法至少包括对上轴承(即主轴承)的内孔的表面进行感应淬火的步骤。图6为本发明实施例的微型压缩机的上轴承在进行感应淬火中的中横截面剖视图。在此实施例中，对上轴承4的内孔44表面进行感应淬火的步骤是通过感应器9来实现的。具体地，如图6所示，首先，将感应器9插入机架2的上轴承4的内孔44。感应器9优选地为输入10KHz以上高频交流电的空心铜管。当感应器9中通入交变电流时，在感应器9周围会产生与电流频率相同的交变磁场，进而在上轴承4内孔44中相应地产生了感应电动势，并于内孔44的表面形成感应电流(即涡流)。该感应电流在上轴承4中的分布是不均匀的，其主要集中在内孔44表面，而在上轴承4外部很弱。涡流在内孔44的电阻的作用下，电能转化为热能，可在几秒钟内使内孔44表面温度达到淬火加热的温度，即可对内孔44实现表面淬火，增加内孔44表面的硬度。其中，机架2(包括上轴承4)的材质优选地为低碳钢(例如，20号钢)，感应淬火的加热温度优选地为800～1000摄氏度。并且，在感应淬火中，上轴承4优选地围绕内孔44的轴线自转，从而保证加热均匀。进而，在对上轴承4进行感应淬火后，对上轴承4的外缘部的上段42的内周圆与内孔44同步加工使二者同轴，也即一次性装夹精加工，以确保外缘部上段42的内圆周面与内孔44的内圆周面的同轴度。在对上轴承4加工完毕后，才进行机架2与壳体之间的焊接。

本领域技术人员理解，该感应淬火的强化方式同样可以应用于该压缩机的其他部件，例如上文所述的，下轴承6的内孔61的表面也可以通过感应淬火进行强化，以提高下轴承6的耐磨度，减少磨耗。

第二实施例

如图7所示，在一个变化例中，上轴承4a也可以是具有带内孔44a的圆盘部41a和自圆盘部41a外缘分别上下延伸的外缘部，上轴承4a的中横截面整体呈H形。与图4和5不同的是，如图7中的上轴承4a取消了上轴承4的内缘部45。取消了内缘部45后，上轴承4a的主体部分变成了简单平面结构(圆盘部)，加工变得更容易。与第一实施例相比，发明人发现：由于取消了内缘部45，而此实施例压缩机的外缘部的内周直径和内孔的直径差异比普通压缩机小，外缘部本身壁又相对较薄，从而在对内孔44a进行感应淬火时的高温热量可能会致使外缘部变形。为此，在对内孔44a内表面进行感应淬火时，还对外缘部辅以喷液冷却，减少外缘部变形，以利于确保同轴度、以及外缘部与壳体的焊接。

本发明上述实施例虽以立式微型压缩机为例，但不限于此，并且也可以是其他类型的压缩机，例如卧式压缩机等。

综上可知，本发明的压缩机既能够在满足主轴承与曲轴构成摩擦副的磨耗要求的基础上最大程度的避免了机架其他部分的热变形，又能够满足轴承与上下壳盖的焊接要求。而且一体化机架取代了壳体、上轴承等部品，结构得到简化，装配精度得以提高，从根本上解决了困扰业界多年的定转子间隙问题。

Claims (12)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

电机和气缸，容置于所述壳体内；

曲轴，将所述电机的旋转力传递给所述气缸，以压缩制冷剂；

机架，通过焊接与所述壳体固定连接；

所述机架包括主轴承和副轴承，与所述气缸共同限定一压缩空间并分别具有一支撑所述曲轴的内孔；

其中，所述主轴承作为所述壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体；所述主轴承的内孔表面采用感应淬火进行强化。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述主轴承具有圆盘部和自所述圆盘部外缘分别上下延伸的外缘部，所述主轴承的中横截面整体呈H形。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述主轴承还具有自所述圆盘部的内周向上凸起的内缘部。

4.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述主轴承的外缘部的上段的内周圆与其内孔同轴，且所述主轴承的外缘部的外周面作为所述微型压缩机壳体的一部分，并与所述壳体的其余部分焊接为一体。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述副轴承的内孔表面采用感应淬火进行强化。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的压缩机的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

将一感应器插入所述机架的主轴承的内孔对其表面进行感应淬火的步骤。

7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述感应器是输入10KHz以上高频交流电的空心铜管。

8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述感应淬火中，所述机架的主轴承围绕其内孔的轴线自转。

9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述机架的材质为低碳钢，且所述感应淬火的加热温度为800～1000摄氏度。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述低碳钢为20号钢。

11.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述感应淬火后，对所述主轴承的外缘部的上段的内周圆与内孔同步加工使二者同轴。

12.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述感应淬火的同时，对自所述圆盘部外缘分别上下延伸的外缘部辅以喷液冷却。