CN106662088A - 往复式制冷压缩机及用于安装往复式制冷压缩机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机，包括：曲轴箱(B)，该曲轴箱承载气缸(11)和容置曲轴(60)的支承毂(50)；关闭气缸(11)的一端的阀板(40)；在气缸(11)中往复运动并由曲轴(60)的转动驱动的活塞(20)；电动马达(M)，具有定子(70)和转子(80)，定子固定到曲轴箱(B)并设置有缠绕沟槽(71)和齿(72)，每个齿带有各自的靴形件(72a)，转子固定到曲轴(60)并带有磁体段(81)。定子(70)、转子(80)和曲轴(60)以转位的方式安装，以具有彼此相关的相对定位，当电动马达(M)停止且曲轴(60)和转子(80)处于活塞(20)的上止点状态时，所述相对定位产生能使活塞离开上止点的齿槽转矩。

Description

往复式制冷压缩机及用于安装往复式制冷压缩机的方法

技术领域

本发明涉及一种压缩机，该压缩机设置有在气缸内部的往复直线运动中由与曲轴的偏心部相联的连接杆驱动的活塞，该曲轴固定到电动马达的转子，该压缩机的机电组件包括曲轴、电动马达、连接杆和活塞，被构造并安装成当电动马达关闭以停止压缩机时避免活塞在上止点处或其附近停止。

背景技术

在具有往复活塞的制冷压缩机中，压缩室被限定在气缸的内部，介于活塞顶部和阀板之间，阀板包含吸入阀和排放阀，并被固定到压缩机的曲轴箱，关闭气缸的端部之一。

在本文所考虑的这种类型的压缩机中，活塞在上止点或其附近停止，降低了排放阀的密封能力，显著增大了制冷剂流体从制冷系统的冷凝器至保持在低压之下的压缩机区域的返回。

附图中的图1所示的图表显示了在马达关闭以停止压缩机后，根据曲轴的偏心部的位置变化的压缩机的排放区域中的压力降低。180°位置代表活塞的上止点，而0°和360°位置代表下止点。

应注意，表示通过排放阀的泄漏量的压力降低速率在压缩机随活塞在上止点(180°)处或其附近而停止的情况下增大至少五倍。

由于活塞在上止点或其附近停止，排放阀封闭性能的降低通过压缩机的排出区域中的主导压力状态解释，如附图中的图2所示意性表示的。在活塞20在上止点或其附近处停止的情况下，在气缸11的盖41的内部，在压缩室C的内部与排放阀40a的下游侧之间的压差较小，随关闭排放阀40a、将排放阀压靠在限定在阀板40中的相应排放阀座而变化的所需的压差而产生的力减小。如果在排放阀40a两侧之间不存在最小的压差，用于关闭排放阀40a的力将不足以保证更有效的关闭以阻止气体经位于阀板40中的相应阀座的通过。

在经不完全关闭的排放阀(40a)泄漏后，制冷剂流体流过位于气缸11和活塞20之间的径向间隙，直至处于低压下的压缩机和制冷系统的区域。

在压缩机停止后，不希望有经排放阀40a的过度泄漏，因为在自冷凝器经压缩机流向制冷系统的蒸发器时，包含在制冷系统的低压侧内的制冷剂流体将吸收包含在压缩机机体内的热能，传输所述热能至系统的蒸发器安装在其中的制冷设备的内部。该方法增大了蒸发器内的热量载荷，损害制冷系统的能量效率。

此外，在压缩机停止后，经排放阀40a的泄漏减少了通过使用安装在冷凝器和膨胀装置之间的止回阀获得的能量储存，其功能为避免已储存的制冷剂流体在制冷系统的冷凝器中在高压下的新的压缩。

由于当压缩机随活塞20在上止点处而停止时所引起的制冷系统能量效率的损失，希望提供一种可避免这种操作状态的技术方案。

发明内容

考虑以上所讨论的和与现有技术相关的事实，本发明的目标是提供一种往复式制冷压缩机，构造该压缩机以避免在压缩机的电动马达停止时，活塞停留在上止点或靠近上止点的位置，在该位置，排放阀下游侧与上游侧之间的压差不足以保证所述阀的紧密闭合。

本发明进一步的目标是提供一种安装本文所考虑的此类往复式压缩机的新方法。

本发明的这些目标和其他目标由这种类型的往复式制冷压缩机实现，该往复式压缩机包括：曲轴箱，所述曲轴箱承载气缸和支承毂，所述支撑毂容置具有偏心部的曲轴；阀板，所述阀板关闭所述气缸的一端；活塞，所述活塞在所述气缸的内部往复运动并由与所述曲轴的偏心部相联的连接杆驱动；电动马达，具有固定到所述曲轴箱的定子和固定到所述曲轴的转子，所述定子具有插入有齿的多个缠绕沟槽，每个齿具有与所述定子的气隙相邻的靴形件，所述转子具有沿外周周向设置的磁体段。

根据本发明的一个方面，定子、转子和曲轴相对于彼此具有相对定位，当电动马达停止并且由曲轴和转子限定的组件位于活塞上止点位置时，该相对定位产生能使活塞离开上止点的齿槽转矩，保证排放阀的密封。该齿槽转矩被限定为对由磁体产生的、位于转子的至少一个磁体段和面对的定子齿之间的有用磁流的通过的磁阻的变化引起的转矩。

本发明进一步提供用于安装以上描述的压缩机的方法，根据该方法，转子被固定到曲轴，该曲轴已安置在支承毂中并与其偏心部一起保持在与活塞上止点位置相应的位置中，在该位置，产生能够使活塞离开上止点的齿槽转矩。

本发明提出的构造不需要对压缩机进行任何相关的结构上的改动。然而，根据在此提出的结构方案，如果压缩机的电动马达的停止发生在转子-曲轴组件处于活塞上止点状态中的位置，在马达停止后，转子的磁体段中的至少一个磁体段与面对的定子齿一起将产生能使活塞离开上止点及其附近的齿槽转矩，产生不稳定平衡位置，允许磁流通过气隙循环以迫使转子和曲轴共同转动至对磁流的通过磁阻最小的位置，使转子-曲柄组件稳定在活塞被移位离开其上止点一段距离的位置，该距离能够产生气缸的压缩室内部与排放阀的下游侧之间的压差，足以保证排放阀的关闭。

本发明提出的解决方案改变了压缩机的电动马达的通常的停止系统，该方案中，活塞在受控系统中在气缸内部具有偶然性的位置，通过该受控系统，当马达随着活塞处于上止点位置或接近上止点位置而发生停止时，转子-曲轴组件将被受磁力作用而转向稳定平衡位置，使活塞离开上止点。

附图说明

以下将参照附图以示例的方式对本发明进行如下描述，其中：

图1示出了表示压缩机排放区域中的压力下降随压缩机电动马达停止时的活塞停止角而变化的图表；

图2示意性地显出了当压缩机的电动马达随活塞处于上止点位置而停止时气体经排放阀的过量泄漏状态；

图3示出了由定子、转子、曲轴、连接杆和处于上止点位置的活塞构成的组件的示意性平面图，其中转子具有一对磁体段，该磁体段与定子的相应齿和靴形件一起限定了齿槽转矩能够使活塞离开上止点及其附近位置的状态。

图4示出了与图3相似的视图，但显示了活塞随着曲轴从活塞的上止点位置另外顺时针转动而离开其上止点位置，并且转子的磁体段与定子的相应齿和靴形件一起限定了一种稳定状态，该稳定状态即对形成在所述磁体段与定子的相应齿和靴形件之间的有用磁流的通过磁阻最小的状态。

图5示出了与图4相似的视图，但显示了活塞随着曲轴从活塞的上止点位置另外逆时针转动而离开其上止点位置，并且转子的磁体段与定子的相应齿和靴形件一起限定了一种稳定状态，该稳定状态即对形成在所述磁体段与定子的相应齿和靴形件之间的有用磁流的通过磁阻最小的状态。

具体实施方式

根据图示和上述描述，本发明应用于制冷压缩机，更具体指上文所描述的类型的密封的或不密封的往复式压缩机，该压缩机在壳体(未示出)内部具有通常由铸铁制成且具有通常平整的外表面F的曲轴箱B。

曲轴箱B承载限定气缸11的至少一个活塞毂10，气缸具有相对于曲轴箱的外表面F敞开的一个端部，并且活塞20容纳在气缸内并且以往复直线运动移位。气缸11的所述端部由阀板40和气缸盖41关闭，阀板和气缸盖通常借助于螺钉(未示出)抵靠曲轴箱B的外表面F安置和固定，如图2所示。阀板40承载至少一个排放阀40a和一个吸入阀(未示出)，所述排放阀和吸入阀为叶片型的，并具有满足由阀的上游侧与下游侧之间的压差进行操作的任何结构，以建立压缩室C与压缩机的吸入和排放侧之间的选择的流体连通，所述压缩室限定于气缸11的内部，位于活塞20与阀板40之间。

曲轴箱B还承载有容纳具有偏心部61的曲轴60的支承毂50，连接杆62的一端连接到该偏心部，连接杆的相对端连接到活塞20，以便通过对曲轴40施加转动而使活塞在气缸11内部在上止点位置和下止点位置之间以往复运动移位。

压缩机由具有定子70和转子80的电动马达M驱动，定子固定到曲轴箱B并具有插入有齿的多个缠绕沟槽71，每个齿72承载相应的靴形件72a，转子固定到曲轴60并承载磁体段81，磁体段81基本上布置成沿外周周向排列。

根据本发明，安装压缩机的机电组件的多种方式中的一种方式是通过在压缩机的曲轴箱B内的确定设计位置处固定定子70来实现。在定子70的位置相对曲轴箱B并因此相对限定于活塞毂10内的气缸11确定后，曲轴60被安装到曲轴箱B的支承毂50中并可转动地布置在活塞20的上止点处。

一旦曲轴60被安装并成角度地布置在支承毂50中，电动马达M的转子80以相对成角度的定位固定到曲轴60的相应延伸部，该定位允许当曲轴60的偏心部61处于活塞20的上止点位置时产生能使活塞离开上止点及其附近位置的齿槽转矩。

更具体地，所提出的解决方案提出将转子80在一个相对位置固定到曲轴60，在该相对位置处，至少一个磁体段81的对称径向轴线与相应缠绕沟槽71的对称径向轴线重合，所述磁体段的对称径向轴线和相应缠绕沟槽的对称径向轴线处于与所述缠绕沟槽71相邻的两个齿72之间。

根据本发明，用于曲轴60在转子80中的固定和定子70在曲轴箱B中的固定的转位(indexation)，以及至少一个定子沟槽71相对于曲轴60和转子80的组件的转动位置、与活塞20的上止点位置相对应的转位，允许在活塞20的上止点位置处，存在于转子-定子组件中的磁力被用于在静止状态中阻止活塞保持在上止点位置，如果活塞的上止点位置在压缩机电的动马达停止时出现。

在活塞20的上止点位置，作用于转子80的磁力对转子造成严重不稳定状态，迫使转子沿一个方向或另一个方向额外转动一角度，该角度对应于转子80的不稳定状态的每两个连续位置间的角距离1/p，其中p是转子的极数。

考虑转子80具有偶数个磁体段81，转子80的磁不稳定状态中的每两个连续位置间的角距离将对应于360°与磁体段81的数量与定子沟槽71的数量的乘积的一半的比值。在图3、4和5所示的例子中，转子具有四个磁体段81(四个磁极)，定子70具有六个定子沟槽71。在这种情况中，马达M具有转子80的12个磁不稳定位置(不稳定性的)和12个磁稳定位置(稳定性的)，这些位置都插入彼此之间，每两个相同性质的连续位置以30°角互成角度地彼此间隔开，且以15°角与不同性质的相邻或连续位置间隔开。

在本发明的解决方案中，在与一对径向相对的磁体段81相关的不稳定磁平衡状态下，无论转子80何时停止，转子都将受磁力驱使而沿一个方向或另一方向朝着由磁场(未示出)产生的稳定磁平衡状态转动一角度，该角度取决于转子80和定子沟槽71的磁极数量。在图示例子中，该角度在任何方向上都将为至少7.5度。在与具有九个沟槽的定子一同运转的具有六个磁极的转子中，所述额外磁位移角将为至少5度。

Claims (5)

1.一种往复式制冷压缩机，包括：

曲轴箱(B)，所述曲轴箱承载气缸(11)和支承毂(50)，所述支撑毂容置具有偏心部(61)的曲轴(60)；

阀板(40)，所述阀板关闭所述气缸(11)的一端；

活塞(20)，所述活塞在所述气缸(11)的内部往复运动，并由与所述曲轴(60)的偏心部(61)相联的连接杆(62)驱动；

电动马达(M)，具有固定到所述曲轴箱(B)的定子(70)和固定到所述曲轴(60)的转子，所述定子具有插入有齿(72)的多个缠绕沟槽(71)，每个齿具有相应的靴形件(72a)，所述转子承载有磁体段(81)，其特征在于，所述定子(70)、转子(80)和所述曲轴(60)相对于彼此具有相对定位，该相对定位在电动马达(M)停止并且曲轴(60)-转子(80)组件处于所述活塞(20)的上止点状态时产生能使所述活塞离开上止点的齿槽转矩。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，在所述活塞(20)的上止点状态中，所述转子(80)的至少一个磁体段(81)具有的对称径向轴线与相应的缠绕沟槽(71)的对称径向轴线相重合，所述磁体段的对称径向轴线和相应的缠绕沟槽的对称径向轴线处于所述定子的、与所述缠绕沟槽(71)相邻的两个齿(72)之间。

3.一种用于安装往复式制冷压缩机的方法，该压缩机包括：

曲轴箱(B)，所述曲轴箱承载活塞套(10)、气缸(11)和支承毂(50)，所述支撑毂容置具有偏心部(61)的曲轴(60)；

阀板(40)和盖(41)，所述阀板和盖关闭所述气缸(11)的一端；

活塞(20)，所述活塞在所述气缸(11)的内部往复运动并由与所述曲轴(60)的偏心部(61)相联的连接杆(62)驱动；

电动马达(M)，具有固定到所述曲轴箱(B)的定子(70)和固定到所述曲轴(60)的转子，所述定子具有插入有齿(72)的多个缠绕沟槽(71)，每个齿具有相应的靴形件(72a)，所述转子承载有磁体段(81)，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将所述定子(70)固定到所述曲轴箱(B)；

将所述曲轴(60)安装在所述曲轴箱(B)的支承毂(50)中，在所述曲轴的偏心件(61)位于所述活塞(20)的上止点位置的情况下转动地锁定所述曲轴(60)；

将所述转子(80)以相对成角度的定位固定在所述曲轴(60)中，从而产生能够使所述活塞离开所述上止点位置的齿槽转矩。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述转子(80)固定到所述曲轴(60)，使得至少一个磁体段(81)的对称径向轴线与相应的缠绕沟槽(71)的对称径向轴线相重合，所述磁体段的对称径向轴线和相应的缠绕沟槽的对称径向轴线处于与所述缠绕沟槽(71)相邻的两个齿(72)之间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述转子(80)固定到所述曲轴(60)，使得所述曲轴(60)的径向方向穿过所述偏心部(61)的几何中心，与磁体段(81)的对称径向轴线和相应的缠绕沟槽(71)的对称径向轴线相重合。