CN106401963B - 旋转式压缩机以及具有其的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机以及具有其的制冷系统，旋转式压缩机由无电解电容的电控系统驱动，其包括壳体、电机和压缩机构，电控系统包括主电路和控制电路，壳体内限定出安装空间，电机设在安装空间内，电机包括定子和设在定子内部且可转动的转子，转子上设有贯穿其高度的转子排气孔，转子的顶部和/或底部设有端板，至少一个端板封盖转子排气孔，压缩机构包括气缸、主轴承和曲轴，主轴承设在气缸上，曲轴依次穿过转子、主轴承和气缸。由于端板可以封盖转子排气孔，气态冷媒无法直接通过转子排气孔从安装空间的中部排向安装空间的上部，从而可以避免安装空间的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，可以降低噪音，提升能效。

Description

旋转式压缩机以及具有其的制冷系统

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种旋转式压缩机以及具有与该旋转式压缩机的制冷系统。

背景技术

目前，对于大部分压缩机来说，在转子上设计通气孔是有利于压缩机排气的，因此转子上、下端板均有避让孔可以通气。泵体产生的脉动气体通过转子通气孔和定子、转子的间隙，排至壳体上部空间。但对于消音器排气孔在中间或靠近中间时，泵体产生的气体会直接经过转子通气孔排出，由于没有阻隔和消减，壳体上部空间的气体与壳体中部空间的气体会产生同频率脉动的气体，在条件合适时，这种同频率的脉动气体会形成振动频率在1000Hz～1250Hz范围内的脉动噪音；由于转子铁芯本身具有通用性，而这种噪音是在特定条件才会异常突出，如果通过去除转子通气孔来消除噪音该部分噪音，则需重新更换转子铁芯制作模具，这样会对成本造成巨大的困难，显然不现实。同时该部分噪音无法被隔音棉消除，尤其是在驱动压缩机中电机运行的直流脉动电压的波动较为显著时，噪音表现更为明显，严重影响用户体验。因此有必要对现有的压缩机结构和电控进行优化，降低噪音。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种可以有效降低噪音和提升能效的旋转式压缩机。

本发明进一步地提出了一种制冷系统。

根据本发明一方面的旋转式压缩机，由无电解电容的电控系统驱动，所述旋转式压缩机包括壳体、电机和压缩机构，所述电控系统包括主电路和控制电路，其中，所述壳体内限定出安装空间，所述电机设在所述安装空间内，所述电机包括定子和设在所述定子内部且可转动的转子，所述转子上设有贯穿其高度的转子排气孔，所述转子的顶部和/或底部设有端板，至少一个所述端板封盖所述转子排气孔，所述压缩机构包括气缸、主轴承和曲轴，所述主轴承设在所述气缸上，所述曲轴依次穿过所述转子、所述主轴承和所述气缸；所述主电路包括整流桥、供电单元、与所述电机相连的逆变器，所述整流桥用于对输入的交流电进行整流，所述供电单元用于输出第一脉动直流电和第二直流电，并吸收所述电机发电时产生的能量，所述第一脉动直流电用于供给所述逆变器，所述第二直流电用于供给所述控制电路，所述控制电路用于控制所述逆变器以驱动所述电机，其中，所述第一脉动直流电的最大电压是其最小电压的两倍以上。

根据本发明的旋转式压缩机，由无电解电容的电控系统驱动，可大大降低成本，且能够吸收电机发电时产生的能量以防止过电压，而第一脉动直流电的电压波动引起的噪音可得到有效抑制，即通过在转子的顶部和/或底部设有端板，端板可以封盖转子排气孔，气态冷媒无法直接通过转子排气孔从安装空间的中部排向安装空间的上部，从而可以避免安装空间的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，进而可以避免同频率脉动的气态冷媒产生的脉动噪音，可以提升具有该旋转式压缩机的制冷系统的舒适性。

另外，根据本发明的旋转式压缩机还可以具有以下区别技术特征：

进一步地，所述供电单元包括：能量吸收器，所述能量吸收器包括储能电容；DC-DC变换器，所述DC-DC变换器连接到所述储能电容的两端，所述DC-DC变换器用于输出所述第二直流电；脉动电压提供部，所述脉动电压提供部接收所述整流桥的输出电压，并输出所述第一脉动直流电至所述逆变器。

其中，所述能量吸收器还包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述脉动电压提供部的正极端相连；吸收电阻，所述吸收电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述吸收电阻的另一端与所述储能电容的一端相连，所述储能电容的另一端与所述脉动电压提供部的负极端相连。

优选地，在所述整流桥的第一输入端与所述交流电的一个输出端之间还连接有可控开关，所述可控开关受所述控制电路控制，所述供电单元还包括第二二极管和第二电阻，所述第二二极管的阳极与所述交流电的一个输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述储能电容相连，所述第二二极管和第二电阻用于在所述可控开关断开时给所述储能电容充电。

在本发明的一些示例中，所述端板包括设在所述转子顶部的上端板，所述上端板封盖所述转子排气孔。

在本发明的一些示例中，所述端板包括设在所述转子底部的下端板，所述下端板封盖所述转子排气孔。

在本发明的一些示例中，所述主轴承包括主轴部和围绕在所述主轴部外侧设置的法兰部，所述法兰部设在所述气缸的上端面上，由所述电机的下端、所述法兰部的上端以及所述壳体的内壁之间所围成的空间体积为V1，所述旋转式压缩机的排气量为V0，其中V1/V0≤1.89。

在本发明的一些示例中，所述旋转式压缩机还包括消音器，所述消音器设在所述主轴承上，所述消音器具有与所述安装空间连通的连通孔，所述连通孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离大于或等于所述转子排气孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离。

在本发明的一些示例中，所述消音器包括内层消音器和外层消音器，所述内层消音器设在所述主轴承上，所述外层消音器罩设在所述内层消音器的外部，且所述内层消音器上设有内连通孔，所述外层消音器上设有外连通孔，其中所述外连通孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离大于或等于所述转子排气孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离。

根据本发明另一方面的制冷系统，包括上述的旋转式压缩机。

根据本发明的制冷系统，包括上述的旋转式压缩机，由于上述的旋转式压缩机由无电解电容的电控系统驱动，可大大降低成本，且能够吸收电机发电时产生的能量以防止过电压，而第一脉动直流电的电压波动引起的噪音可得到有效抑制，即在转子的顶部和/或底部设有端板，端板可以封盖转子排气孔，气态冷媒无法直接通过转子排气孔从安装空间的中部排向安装空间的上部，从而可以避免安装空间的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，进而可以避免同频率脉动的气态冷媒产生的脉动噪音，可以提升具有该旋转式压缩机的制冷系统的舒适性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1A是根据本发明第一个实施例的旋转式压缩机的剖视图；

图1B是根据本发明一个实施例的旋转式压缩机的电控系统的电路示意图；

图2是根据本发明第二个实施例的旋转式压缩机的剖视图；

图3是安装有下端板的转子的仰视图；

图4是根据本发明实施例的旋转式压缩机的局部剖视图。

附图标记：

旋转式压缩机100；

壳体10；安装空间11；

电机20；定子21；转子22；转子排气孔23；上端板24；下端板25；电机的下端面20a；

压缩机构30；气缸31；气缸的上端面31a；主轴承32；主轴部32a；法兰部32b；曲轴33；

消音器40；内层消音器41；内连通孔41a；外层消音器42；外连通孔42a；

电控系统200：

主电路300；控制电路400；

整流桥301；供电单元302；逆变器303。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100。

参考如图1A、图1B和图2所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100由无电解电容的电控系统200驱动，旋转式压缩机100可包括壳体10、电机20、压缩机构30，电控系统200包括主电路300和控制电路400。

参考如图1A和图2所示，壳体10内限定出安装空间11，电机20和压缩机构30安装在安装空间11内，电机20包括定子21和设在定子21内部且可转动的转子22，转子22上设有贯穿转子22的高度(即转子22在图1A所示的上下方向上的长度)的转子排气孔23，转子22的顶部和/或底部设有端板，至少一个端板封盖转子排气孔23。

其中设置在转子22顶部的端板称为上端板24，设置在转子22底部的端板为下端板25。转子22的顶部和底部可以同时设有端板结构，或者转子22的顶部和底部中的一个上设有端板结构。可选地，如图1A所示的示例中，转子22的顶部设有上端板24，转子22的底部设有下端板25，下端板25可以封盖转子排气孔23；或者如图2所示，转子22的顶部设有上端板24，转子22的底部设有下端板25，下端板25可以封盖转子排气孔23；或者可选地，上端板24和下端板25可以同时封盖转子排气孔23。

如图4所示，由于端板封盖转子排气孔23，当气态冷媒从压缩机构30中流出时，制冷剂可以通过定子21和转子22之间的间隙向上流动至安装空间11的上部，从而可以通过壳体10上的排气孔从旋转式压缩机100排出。由此，气态冷媒无法直接通过转子排气孔23从安装空间11的中部排向安装空间11的上部，从而可以避免安装空间11的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，进而可以避免同频率脉动的气态冷媒产生的脉动噪音，可以提升具有该旋转式压缩机100的制冷系统的舒适性。

如图1A和图2所示，压缩机构30包括气缸31、主轴承32和曲轴33，主轴承32设在气缸31上，曲轴33依次穿过转子22、主轴承32和气缸31。

参考图1B所示，主电路300包括整流桥301、供电单元302、与电机20相连的逆变器303，整流桥301用于对输入的交流电进行整流，供电单元302用于输出第一脉动直流电和第二直流电，并吸收电机20发电时产生的能量，第一脉动直流电用于供给逆变器303，第二直流电用于供给控制电路400，控制电路400用于控制逆变器303以驱动电机20，其中，第一脉动直流电的最大电压是其最小电压的两倍以上。

根据本发明的一个实施例，如图1B所示，整流桥301可以是由四个二极管构成的全桥整流电路，逆变器303可以是由两个开关管构成的三相逆变电路，供电单元302包括：能量吸收器3021、DC-DC变换器3022和脉动电压提供部3023，能量吸收器3021包括储能电容Cs，DC-DC变换器3022连接到储能电容Cs的两端，DC-DC变换器3022用于输出第二直流电以供给控制电路400，脉动电压提供部3023接收整流桥301的输出电压，并输出第一脉动直流电至逆变器303。

其中，第一脉动直流电为强电，第二直流电为弱电，供电单元302还对强电和弱电进行有效隔离。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1B所示，能量吸收器3021还包括：第一二极管Ds和吸收电阻Rs，第一二极管Ds的阳极与脉动电压提供部3023的正极端相连，吸收电阻Rs的一端与第一二极管Ds的阴极相连，吸收电阻Rs的另一端与储能电容Cs的一端相连，储能电容Cs的另一端与脉动电压提供部3023的负极端相连。

并且，在本发明的一个优选实施例中，在整流桥301的第一输入端与交流电的一个输出端之间还连接有可控开关S例如继电器，可控开关S受控制电路400控制，供电单元302还包括第二二极管Dss和第二电阻Rss，第二二极管Dss的阳极与交流电的一个输出端相连，第二二极管Dss的阴极与第二电阻Rss的一端相连，第二电阻Rss的另一端与储能电容Cs相连，第二二极管Dss和第二电阻Rss用于在可控开关S断开时给储能电容Cs充电，确保控制电路400可以得电继续工作。

因此，在本发明的实施例中，旋转式压缩机由无电解电容的电控系统驱动，可以大大降低成本，且能够通过能量吸收器吸收电机发电时产生的能量，从而可以防止过电压，而第一脉动直流电的电压波动引起的噪音可通过上述旋转式压缩机的结构设置进行有效抑制。

综上所述，根据本发明实施例的旋转式压缩机100，由无电解电容的电控系统驱动，可大大降低成本，且能够吸收电机发电时产生的能量以防止过电压，而第一脉动直流电的电压波动引起的噪音可得到有效抑制，即通过在转子22的顶部和/或底部设有端板，端板可以封盖转子排气孔23，气态冷媒无法直接通过转子排气孔23从安装空间11的中部(电机20和主轴承22之间的空间)排向安装空间11的上部(电机20的上方空间)，从而可以避免安装空间11的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，进而可以避免同频率脉动的气态冷媒产生的脉动噪音，可以提升具有该旋转式压缩机100的制冷系统的舒适性。

在本发明的一些示例中，转子排气孔23的形状可以是环形，具体地，转子排气孔23与曲轴33的旋转中心重合。相应地，端板也为环形，且环形的端板具有内孔，其内孔的半径可以小于或者等于转子排气孔23的内壁面与曲轴33的旋转轴线之间的距离。如图1A所示，下端板25的内孔的半径r2和转子排气孔23的内壁面与曲轴33的旋转轴线之间的距离L满足关系式：r2≤L。如图2所示，上端板24的内孔的半径r1和转子排气孔23的内壁面与曲轴33的旋转轴线之间的距离L满足关系式：r1≤L。转子排气孔23的内壁面指的是邻近曲轴33的旋转轴线的壁面。由此，通过合理设置端板的内孔的半径，可以使得端板完全封盖转子排气孔23，从而可以有效降低旋转式压缩机100的噪音。

在本发明的另一些示例中，转子排气孔23的形状还可以是其他形状，例如转子排气孔23可以是非环形，例如转子排气孔23的水平投影形状为圆形、椭圆形、多边形、不规则形等。转子排气孔23的个数是任意的，且可以布置在转子22的任意位置处。相应地，端板的结构也可以是非环形，只要端板可以覆盖住转子排气孔23即可。

可选地，如图1A和图2所示，主轴承32包括主轴部32a和围绕在主轴部32a外侧设置的法兰部32b，法兰部32b设在气缸31的上端面31a上，由电机20的下端面20a、法兰部32b的上端面以及壳体10的内壁之间所围成的空间体积为V1，旋转式压缩机100的排气量为V0，其中V1/V0≤1.89。通过合理设置空间体积V1，可以调节从压缩机构30排向安装空间11的中部的气态冷媒的流向，至少一定程度上可以减缓流向转子排气孔23的气态冷媒的流速，可以有利于气态冷媒从安装空间11的中部流向转子22和定子21之间的间隙。

根据本发明的一个优选实施例，旋转式压缩机100还可以包括消音器40，消音器40设在主轴承32上，消音器40具有与安装空间11连通的连通孔，连通孔的中心与曲轴33的旋转轴线之间的距离可以大于或等于转子排气孔23的中心与曲轴33的旋转轴线之间的距离。通过合理设置上述距离之间的关系，至少一定程度上可以有利于引导气态冷媒从安装空间11的中部流向定子21和转子22之间的间隙，可以有利于降低气态冷媒的流动噪音，可以提升旋转式压缩机100的降噪效果。

在本发明的一些具体示例中，如图1A和图2所示，消音器40可以包括内层消音器41和外层消音器42，内层消音器41设在主轴承32上，外层消音器42罩设在内层消音器41的外部，而且内层消音器41上设有内连通孔41a，外层消音器42上设有外连通孔42a。

可选地，如图2所述的示例中，外连通孔42a的中心与曲轴33的旋转轴线之间的距离大于或等于转子排气孔23的中心与曲轴33的旋转轴线之间的距离。可以理解的是，在气态冷媒的流动过程中，从压缩机构30排出的气态冷媒流入内层消音器41内，然后从内层消音器41上的内连通孔41a流入外层消音器42，再从外层消音器42上的外连通孔42a流向安装空间11的中部。由此，外连通孔42a至少一定程度上可以引导气态冷媒在流入安装空间11的中部后流向定子21和转子22之间的间隙，从而可以提升旋转式压缩机100的降噪效果。可选地，如图1A所示的示例中，外连通孔42a的轴线与曲轴33的旋转轴线可以同心设置。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，外连通孔42a的轴线可以与内连通孔41a的轴线同心。由此，当制冷剂气体从内层消音器41排出后，进入到内层消音器41与外层消音器41之间的空间内，可以更加顺畅地排出外层消音器42。

在本发明的实施例中，外层消音器42可以是一个且位于内层消音器41的外侧，内层消音器41的数量可以是任意个，例如可以是一个或者还可以是多个，只要内层消音器41和外层消音器42的布置可以允许制冷剂气体从气缸31排出后，经过消音器的消音作用后，排至安装空间11内即可。

此外，本发明实施例还提出了一种制冷系统，其包括上述的旋转式压缩机100。

根据本发明实施例的制冷系统，包括上述实施例的旋转式压缩机100，由于上述实施例的旋转式压缩机100由无电解电容的电控系统驱动，可大大降低成本，且能够吸收电机发电时产生的能量以防止过电压，而第一脉动直流电的电压波动引起的噪音可得到有效抑制，即在转子22的顶部和/或底部设有端板，端板可以封盖转子排气孔23，气态冷媒无法直接通过转子排气孔23从安装空间11的中部排向安装空间11的上部，从而可以避免安装空间11的中部和上部产生同频率脉动的气态冷媒，进而可以避免同频率脉动的气态冷媒产生的脉动噪音，可以提升具有该旋转式压缩机100的制冷系统的舒适性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，所述旋转式压缩机由无电解电容的电控系统驱动，所述旋转式压缩机包括壳体、电机和压缩机构，所述电控系统包括主电路和控制电路，其中，

所述壳体内限定出安装空间，所述电机设在所述安装空间内，所述电机包括定子和设在所述定子内部且可转动的转子，所述转子上设有贯穿其高度的转子排气孔，所述转子的顶部和/或底部设有端板，至少一个所述端板封盖所述转子排气孔，所述压缩机构包括气缸、主轴承和曲轴，所述主轴承设在所述气缸上，所述曲轴依次穿过所述转子、所述主轴承和所述气缸；

所述主电路包括整流桥、供电单元、与所述电机相连的逆变器，所述整流桥用于对输入的交流电进行整流，所述供电单元用于输出第一脉动直流电和第二直流电，并吸收所述电机发电时产生的能量，所述第一脉动直流电用于供给所述逆变器，所述第二直流电用于供给所述控制电路，所述控制电路用于控制所述逆变器以驱动所述电机，其中，所述第一脉动直流电的最大电压是其最小电压的两倍以上；

其中，在所述整流桥的第一输入端与所述交流电的一个输出端之间还连接有可控开关，所述可控开关受所述控制电路控制，所述供电单元包括：

能量吸收器，所述能量吸收器包括储能电容；

DC-DC变换器，所述DC-DC变换器连接到所述储能电容的两端，所述DC-DC变换器用于输出所述第二直流电；

脉动电压提供部，所述脉动电压提供部接收所述整流桥的输出电压，并输出所述第一脉动直流电至所述逆变器；

第二二极管和第二电阻，所述第二二极管的阳极与所述交流电的一个输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述储能电容相连，所述第二二极管和第二电阻用于在所述可控开关断开时给所述储能电容充电。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述能量吸收器还包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述脉动电压提供部的正极端相连；

吸收电阻，所述吸收电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述吸收电阻的另一端与所述储能电容的一端相连，所述储能电容的另一端与所述脉动电压提供部的负极端相连。

3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述端板包括设在所述转子顶部的上端板，所述上端板封盖所述转子排气孔。

4.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述端板包括设在所述转子底部的下端板，所述下端板封盖所述转子排气孔。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述主轴承包括主轴部和围绕在所述主轴部外侧设置的法兰部，所述法兰部设在所述气缸的上端面上，由所述电机的下端、所述法兰部的上端以及所述壳体的内壁之间所围成的空间体积为V1，所述旋转式压缩机的排气量为V0，其中V1/V0≤1.89。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，还包括消音器，所述消音器设在所述主轴承上，所述消音器具有与所述安装空间连通的连通孔，所述连通孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离大于或等于所述转子排气孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离。

7.根据权利要求6所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述消音器包括内层消音器和外层消音器，所述内层消音器设在所述主轴承上，所述外层消音器罩设在所述内层消音器的外部，且所述内层消音器上设有内连通孔，所述外层消音器上设有外连通孔，其中所述外连通孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离大于或等于所述转子排气孔的中心与所述曲轴的旋转轴线之间的距离。

8.一种制冷系统，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式压缩机。