CN110073108A - 具有固定于外壳的压缩机构的压缩机 - Google Patents

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Abstract

压缩机(5)具有外壳(10)、马达(20)以及压缩机构(40)。外壳(10)具有圆筒部(11)，该圆筒部(11)具有第一尺寸(D1)的内径。马达(20)具有转子(22)，该转子(22)具有第二尺寸(D2)的外径。压缩机构(40)通过对低压制冷剂进行压缩而生成高压制冷剂。第一尺寸(D1)相对于第二尺寸(D2)的比例(D1/D2)为1.8以下。压缩机构(40)具有固定部(49)，该固定部(49)构成为在压缩机构(40)的设置位置处与圆筒部(11)的内周面紧贴。

Description

具有固定于外壳的压缩机构的压缩机
技术领域
本发明涉及具有固定于外壳的压缩机构的压缩机。
背景技术
在空调装置和冰箱等制冷装置中搭载有压缩机。在专利文献1(日本特开2006-144731号公报)中说明了在往复型压缩机中发生在曲轴旋转一周的期间转矩大幅变动的现象。这种扭矩变动引起振动即噪音。同样的问题也可能发生在旋转型压缩机等其他种类的压缩机中。降低起因于扭矩变动的振动的解决方案之一是通过使马达的转子大型化而增加转子的重量从而确保旋转的惯性。
发明内容
发明要解决的课题
然而，转子的重量增加可能会引起其他振动。这是起因于重量的不均衡的振动。该振动是由于曲轴的因转子的重量分布的微妙的不均衡而稍微倾斜的前端进行往复或旋转等运动而开始的。接着，该运动使具有支承曲轴的轴承的压缩机构振动。该振动被传递到外壳，最终整个压缩机振动。起因于这样的重量不均衡的振动在使重量大的转子高速旋转的情况下尤其显著。
本发明的课题在于抑制压缩机的振动。
用于解决课题的手段
本发明的第一观点的压缩机具有外壳、马达以及压缩机构。外壳具有圆筒部，该圆筒部具有第一尺寸的内径。马达具有转子，该转子具有第二尺寸的外径。压缩机构通过对低压制冷剂进行压缩而生成高压制冷剂。第一尺寸相对于第二尺寸的比例为1.8以下。压缩机构具有固定部，该固定部构成为在压缩机构的设置位置处与圆筒部的内周面紧贴。
根据该结构，外壳的圆筒部与压缩机构的固定部紧贴在一起。因而，压缩机构牢固地固定于外壳，因此压缩机的振动被抑制。
关于本发明的第二观点的压缩机，在第一观点的压缩机中，固定部遍及相当于内周面的整周的80％以上的区间进行设置。
根据该结构，压缩机构的固定部遍及与圆筒部的内周面的整周的80％以上相当的区间进行设置。因而，外壳与压缩机构在大范围内紧贴，因此压缩机的振动进一步被抑制。
关于本发明的第三观点的压缩机，在第一观点或第二观点的压缩机中，圆筒部的整周的、圆筒部与压缩机构之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
根据该结构，圆筒部的内周面与压缩机构的固定部之间的分离距离的平均值较小。因而，内周面与固定部的紧贴程度更高，因此能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第四观点的压缩机，在第一观点至第三观点中的任意一个观点的压缩机中，该压缩机还具有将圆筒部和压缩机构固定的4点以上的焊接部。
根据该结构，4点以上的焊接部有助于圆筒部与压缩机构的接合的刚性。因此，能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第五观点的压缩机，在第四观点的压缩机中，该压缩机具有6点以上的焊接部。
根据该结构，6点以上的焊接部对圆筒部与压缩机构的接合赋予进一步的刚性。因此，能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第六观点的压缩机，在第四观点或第五观点的压缩机中，该压缩机还具有曲轴。曲轴固定于转子并绕旋转轴心旋转。压缩机构具有缸体、在缸体中移动的活塞以及将曲轴支承为能够旋转的轴支承部。焊接部均将圆筒部和轴支承部固定在一起。
根据该结构，能够缩短从圆筒部与压缩机构之间的接合部位到转子的重心的高低差。因此，能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第七观点的压缩机，在第一观点至第六观点的任意一个观点的压缩机中，圆筒部是具有8个以上的内径扩张部和8个以上的内径缩小部的多分割扩管。
根据该结构，内径扩张部与压缩机构接触，并且内径缩小部随着弹性变形而牢固地按压于压缩机构。因此，能够进一步抑制压缩机的振动。
本发明的第八观点的制造方法是制造压缩机的方法。制造方法具有准备圆筒部、马达以及压缩机构的步骤，该圆筒部具有第一尺寸的内径，该马达具有转子，该转子具有第二尺寸的外径，该压缩机构通过对低压制冷剂进行压缩而生成高压制冷剂。制造方法具有如下步骤：以使压缩机构的固定部与圆筒部的内周面紧贴的方式将压缩机构固定于圆筒部。第一尺寸相对于第二尺寸的比例为1.8以下。
根据该方法，圆筒部与压缩机构紧贴。因而，压缩机构牢固地固定于外壳，因此能够抑制压缩机的振动。
关于本发明的第九观点的制造方法，在第八观点的制造方法中，固定部遍及相当于内周面的整周的80％以上的区间进行设置。
根据该方法，压缩机构的固定部遍及与圆筒部的内周面的整周的80％以上相当的区间进行设置。因而，外壳与压缩机构在大范围内紧贴，因此压缩机的振动进一步被抑制。
关于本发明的第十观点的制造方法，在第八观点或第九观点的制造方法中，固定的步骤包括在4点以上对圆筒部和压缩机构进行焊接的步骤。
根据该方法，4点以上的焊接部有助于圆筒部与压缩机构的接合的刚性。因此，能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第十一观点的制造方法，在第十观点的制造方法中，在固定的步骤中，使固定部的整个区域中的内周面与固定部之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
根据该方法，圆筒部的内周面与压缩机构的固定部之间的分离距离的平均值较短。因而，内周面与固定部的紧贴程度更高，因此能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第十二观点的制造方法，在第八观点或第九观点的制造方法中，固定的步骤包括如下步骤：通过对圆筒部进行加热而第一尺寸膨胀；将压缩机构插入到圆筒部中；以及通过圆筒部散热而第一尺寸收缩。
根据该方法，压缩机构通过热套配合而固定于圆筒部。因而，能够使圆筒部与压缩机构实质上整周地接触，因此能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第十三观点的制造方法，在第八观点或第九观点的制造方法中，固定的步骤包括如下步骤：一边通过对压缩机构施加较强的力来使圆筒部产生弹性变形，一边将压缩机插入到圆筒部中。
根据该方法，压缩机构通过压入而固定于圆筒部。因而，能够使圆筒部与压缩机构实质上整周地接触，因此能够进一步抑制压缩机的振动。
关于本发明的第十四观点的制造方法，在第八观点至第十三观点的任意一个观点的制造方法中，该制造方法还包括将马达固定于圆筒部的马达固定步骤。马达固定步骤包括如下步骤：通过对圆筒部进行加热而第一尺寸膨胀；将马达插入到圆筒部中；以及通过圆筒部散热而第一尺寸收缩。
根据该方法，马达通过热套配合而牢固地固定于圆筒部。因而，能够抑制马达相对于外壳的摆动，因此能够进一步抑制压缩机的振动。
发明的效果
根据本发明的第一观点至第七观点中的任意一个观点的压缩机，压缩机的振动被抑制。
根据本发明的第八观点至第十四观点中的任意一个观点的制造方法，能够抑制压缩机的振动。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的压缩机5的剖视图。
图2是压缩机5的圆筒部11和马达20的俯视图。
图3是压缩机5的定子21的剖视图。
图4是压缩机5的转子22的剖视图。
图5是压缩机5的局部剖视图。
图6是压缩机5的圆筒部11和压缩机构40的俯视图。
图7A是压缩机构40的俯视图。
图7B是替代的压缩机构40的俯视图。
图8是本发明的变形例的由多分割扩管构成的圆筒部11的剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的空调装置的实施方式进行说明。另外，本发明的空调装置的具体结构不限于下述实施方式，可以在不脱离发明的主旨的范围内适当变更。
(1)整体结构
(1-1)概要
图1示出了本发明的一个实施方式的压缩机5。压缩机5搭载于空调装置和冰箱等制冷装置，进行气体状的制冷剂的压缩。压缩机5具有外壳10、马达20、曲轴30以及压缩机构40。
(1-2)外壳10
外壳10收纳压缩机5的其他构成要素，能够承受制冷剂的高压力。外壳10具有圆筒部11、上部12以及下部13。圆筒部11是外壳10的构成要素中最大的构成要素，且为圆筒状。上部12和下部13均与圆筒部11接合。在外壳10的下方设置有用于贮存制冷机油141的油贮存部14。
在圆筒部11设置有吸入管15。在上部12设置有排出管16和端子17。吸入管15用于吸入低压制冷剂。排出管16用于排出高压制冷剂。端子17用于从外部接受电力供给。
(1-3)马达20
马达20利用从端子17经由未图示的导线提供的电力，产生机械动力。马达20具有定子21和转子22。如图2所示，定子21为圆筒状，固定于外壳10的圆筒部11。在定子21与转子22之间形成有间隙23。间隙23作为制冷剂的通路而发挥功能。
如图3所示，定子21具有定子芯21a、绝缘件21b以及绕组21c。定子芯21a由层叠的多个钢板构成。在定子芯21a形成有用于配置转子22的空间213。绝缘件21b由树脂构成。绝缘件21b分别设置于定子芯上表面211和定子芯下表面212。绕组21c用于产生交流磁场，卷绕在定子芯21a与绝缘件21b的层叠体上。
如图4所示，转子22具有转子芯22a、永磁体22b、端板22c、配重22d以及螺栓22e。转子芯22a由层叠的多个钢板构成。在转子芯22a形成有用于固定曲轴30的空间223。永磁体22b用于通过与绕组21c所产生的交流磁场相互作用而使整个转子22旋转。永磁体22b配置在转子芯22a的空腔224中。端板22c分别设置于转子芯上表面221和转子芯下表面222，防止永磁体22b伸出到空腔224外。配重22d用于调整旋转体的重心，该旋转体由转子22和随着该转子22进行旋转的部件构成。配重22d设置在任一个端板22c上。螺栓22e将端板22c或配重22d固定于转子芯22a。
(1-4)曲轴30
返回到图1，曲轴30用于将马达20产生的动力传递到压缩机构40。曲轴30绕旋转轴心RA旋转。曲轴30具有主轴部31和偏心部32。主轴部31的一部分固定于转子22。偏心部32相对于旋转轴心RA偏心。
(1-5)压缩机构40
压缩机构40用于压缩低压制冷剂而生成高压制冷剂。压缩机构40具有缸体41、活塞42、轴支承部61、辅助轴支承部62以及消声器45。
缸体41是金属部件，具有经由吸入管15而与外壳10的外部连通的内部空间。活塞42是比缸体41小的圆筒状的金属部件。活塞42安装于偏心部32。偏心部32和活塞42配置在缸体41的内部空间中。活塞42随着曲轴30的旋转而公转。轴支承部61将比偏心部32靠上方的主轴部31支承为能够旋转。轴支承部61还具有堵塞缸体41的内部空间的上侧的功能。轴支承部61在焊接部50处固定于圆筒部11。辅助轴支承部62将比偏心部32靠下方的主轴部31支承为能够旋转。辅助轴支承部62还具有堵塞缸体41的内部空间的下侧的功能。由缸体41、活塞42、轴支承部61、辅助轴支承部62规定出压缩室43。在轴支承部61安装有消声器45。轴支承部61和消声器45规定出消声室。
压缩室43的容积通过活塞42的公转而增减，由此低压制冷剂被压缩，生成高压制冷剂。高压制冷剂从形成于轴支承部61的通路44向消声室排出。在通路44上设置有未图示的排出阀。排出阀抑制高压制冷剂从消声室向压缩室43逆流。高压制冷剂在活塞42每公转1次时通过通路44。高压制冷剂像这样断续地通过通路44的情况可能成为噪音产生的原因。消声器45在消声室中使气体制冷剂的压力变动平滑化，由此降低了噪音。高压制冷剂从形成于消声器45的排出孔46向压缩机构40外排出。
另外，代替轴支承部61在焊接部50处固定于圆筒部11的上述结构，也可以采用缸体41等的除轴支承部61以外的压缩机构40的部件在焊接部50处固定于圆筒部11的结构。
(2)基本动作
图1的箭头表示制冷剂的流动。低压制冷剂从吸入管15被吸入压缩机构40的压缩室43。借助压缩机构40的压缩动作而生成的高压制冷剂通过通路44和排出孔46，从压缩机构40排出。然后，高压制冷剂在被朝向转子22吹出后，朝向间隙23前进。高压制冷剂在间隙23中上升后，从排出管16向外壳10的外部排出。
(3)详细结构
本发明的压缩机5的转子22构成为以100rps～150rps(每秒转数)进行旋转，优选以120rps～130rps进行旋转。该旋转速度比以往的压缩机中的转子的旋转速度15rps～75rps快。
图5示出了压缩机5的各部的尺寸。第一尺寸D1是外壳10的圆筒部11的内径。第二尺寸D2是转子22的转子芯22a的外径。第一尺寸D1相对于第二尺寸D2的比例D1/D2被设计成为1.8以下。例如，第一尺寸D1为90mm，第二尺寸为50mm。比例D1/D2也可以被设计成“小于”1.8。
将外壳10的圆筒部11和压缩机构40的轴支承部61固定的部分是4点以上的焊接部50。优选像图6所示那样通过6点的焊接部50将圆筒部11和轴支承部61固定。或者，也可以是7点以上的焊接部50来承担固定。这些多个焊接部50优选均等地分离。
图7A示出了压缩机构40。遍及相当于圆筒部11的整周的压缩机构40的外周区间设置有固定部49。固定部49是如下部位：构成为在压缩机构40的设置位置即高度位置处与外壳10的圆筒部11的内周面紧贴。为了提高紧贴程度，压缩机构40和圆筒部11均形成为高精度的正圆。具体而言，固定部49的整个区域中的、圆筒部11的内周面与固定部49之间的分离距离的平均值形成为0.00mm以上且0.15mm以下。
压缩机构40也可以代替图7A所示的结构而采用图7B所示的结构。在该结构中，在压缩机构40的外周的一部分存在不与圆筒部11的内周面接触的切口部48。固定部49不设置在圆筒部11的整周上，而是遍及相当于整周的80％以上的压缩机构40的外周区间进行设置。在该结构中也同样地，固定部49的整个区域中的、圆筒部11的内周面与固定部49之间的分离距离的平均值形成为0.00mm以上且0.15mm以下。
(4)制造方法
本发明的压缩机5的制造方法包含下述工序。
(4-1)第一工序：准备构成要素
准备圆筒部11、马达20以及压缩机构40，该圆筒部11具有第一尺寸D1的内径，该马达20具有转子22，该转子22具有第二尺寸D2的外径。这里，第一尺寸D1相对于第二尺寸D2的比例D1/D2为1.8以下。
(4-2)第二工序：固定压缩机构40
通过焊接将压缩机构40固定于圆筒部11。具体而言，形成4点以上、优选6点以上的焊接部50。由此，在压缩机构40的设置位置即高度位置处使圆筒部11的内周面与压缩机构40的固定部49紧贴。具体而言，固定部49的整个区域中的、圆筒部11的内周面与固定部49之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
(4-3)第三工序：固定马达20
马达20通过热套配合而固定于圆筒部11。具体而言，首先，通过加热圆筒部11而第一尺寸D1稍微膨胀。接着，将马达20插入到圆筒部11中。最后，圆筒部11通过散热而冷却，其结果是，第一尺寸D1收缩。由此，圆筒部11牢固地保持马达20的定子21。
(5)特征
(5-1)
外壳10的圆筒部11与压缩机构40的固定部49紧贴在一起。因而，压缩机构40牢固地固定在外壳10上，因此压缩机5的振动被抑制。
(5-2)
压缩机构40的固定部49遍及与圆筒部11的内周面的整周的80％以上相当的区间进行设置。因而，外壳10与压缩机构40在大范围内紧贴，因此压缩机5的振动进一步被抑制。
(5-3)
圆筒部11的内周面与压缩机构40的固定部49之间的分离距离的平均值较短。因而，内周面与固定部49的紧贴程度更高，因此能够进一步抑制压缩机5的振动。
(5-4)
4点以上、优选6点以上的焊接部50有助于圆筒部11与压缩机构40的接合的刚性。因此，能够进一步抑制压缩机5的振动。
(5-5)
由于通过焊接部50固定于圆筒部11的是轴支承部61，因此能够缩短从圆筒部11与压缩机构40的接合部位即焊接部50到转子22的重心的高低差。因此，能够进一步抑制压缩机5的振动。
(5-6)
马达20通过热套配合而牢固地固定于圆筒部11。因而，能够抑制马达20相对于外壳10的摆动，因此能够进一步抑制压缩机5的振动。
(6)变形例
(6-1)通过热套配合进行固定
在上述实施方式中，压缩机构40通过焊接固定于圆筒部11。也可以取而代之，压缩机构40通过热套配合而固定于圆筒部11。具体而言，首先，通过加热圆筒部11而第一尺寸D1稍微膨胀。接下来，将压缩机构40插入到圆筒部11中。最后，圆筒部11通过散热而冷却，其结果是，第一尺寸D1收缩。由此，圆筒部11牢固地保持压缩机构40的轴支承部61。由此，在压缩机构40的设置位置即高度位置处使圆筒部11的整周的80％以上与压缩机构40接触。圆筒部11的整周的、圆筒部11与压缩机构40之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
根据该方法，由于能够使圆筒部11与压缩机构40实质上整周地接触，因此能够进一步抑制压缩机5的振动。
(6-2)通过压入进行固定
在上述实施方式中，压缩机构40通过焊接固定于圆筒部11。也可以取而代之，压缩机构40通过压入而固定于圆筒部11。具体而言，一边通过对压缩机构40施加较强的力而使圆筒部11产生弹性变形，一边将压缩机构40插入到圆筒部11中。由此，在压缩机构40的设置位置即高度位置处，使圆筒部11的整周的80％以上与压缩机构40接触。圆筒部11的整周的、圆筒部11与压缩机构40之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
根据该方法，由于能够使圆筒部11与压缩机构40实质上整周地接触，因此能够进一步抑制压缩机5的振动。
(6-3)多分割扩管的使用
图8示出了用于上述实施方式的变形例的压缩机5的外壳10的圆筒部11。本变形例中的圆筒部11是多分割扩管。即，圆筒部11通过扩管工具来制造，其结果是，具有8个以上的内径扩张部121和8个以上的内径缩小部122。
根据该结构，内径扩张部121与压缩机构40接触，并且内径缩小部122随着弹性变形而被牢固地按压于压缩机构40。因此，能够进一步抑制压缩机5的振动。
标号说明
5：压缩机；10：外壳；11：圆筒部；12：上部；13：下部；20：马达；21：定子；22：转子；30：曲轴；40：压缩机构；41：缸体；42：活塞；43：压缩室；44：通路；45：消声器；46：排出孔；49：固定部；50：焊接部；61：轴支承部；62：辅助轴支承部；RA：旋转轴心。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-144731号公报

Claims (14)

1.一种压缩机(5)，该压缩机(5)具有：
外壳(10)，其具有圆筒部(11)，该圆筒部(11)具有第一尺寸(D1)的内径；
马达(20)，其具有转子(22)，该转子(22)具有第二尺寸(D2)的外径；以及
压缩机构(40)，其通过压缩低压制冷剂而生成高压制冷剂，
所述第一尺寸相对于所述第二尺寸的比例(D1/D2)为1.8以下，
所述压缩机构具有固定部(49)，该固定部(49)构成为在所述压缩机构的设置位置处与所述圆筒部的内周面紧贴。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，
所述固定部遍及相当于所述内周面的整周的80％以上的区间进行设置。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中，
所述固定部的整个区域中的、所述内周面与所述固定部之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的压缩机，其中，
该压缩机还具有将所述圆筒部和所述压缩机构固定的4点以上的焊接部(50)。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其中，
该压缩机具有6点以上的所述焊接部。
6.根据权利要求4或5所述的压缩机，其中，
该压缩机还具有曲轴(30)，该曲轴(30)固定于所述转子并绕旋转轴心(RA)旋转，
所述压缩机构(40)具有：
缸体(41)；
活塞(42)，其在所述缸体中移动；以及
轴支承部(61)，其将所述曲轴支承为能够旋转，
所述焊接部均将所述圆筒部和所述轴支承部固定在一起。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的压缩机，其中，
所述圆筒部是具有8个以上的内径扩张部(121)和8个以上的内径缩小部(122)的多分割扩管。
8.一种压缩机(5)的制造方法，其中，
该压缩机(5)的制造方法具有如下步骤：
准备圆筒部(11)、马达(20)以及压缩机构(40)的步骤，该圆筒部(11)具有第一尺寸(D1)的内径，该马达(20)具有转子(22)，该转子(22)具有第二尺寸(D2)的外径，该压缩机构(40)通过对低压制冷剂进行压缩而生成高压制冷剂；以及
以使所述压缩机构的固定部(49)与所述圆筒部的内周面紧贴的方式将所述压缩机构固定于所述圆筒部的步骤，
所述第一尺寸相对于所述第二尺寸的比例(D1/D2)为1.8以下。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，
所述固定部遍及相当于所述内周面的整周的80％以上的区间进行设置。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，
所述固定的步骤包括在4点以上对所述圆筒部和所述压缩机构进行焊接的步骤。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，
在所述固定的步骤中，使所述固定部的整个区域中的、所述内周面与所述固定部之间的分离距离的平均值为0.00mm以上且0.15mm以下。
12.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，
所述固定的步骤包括如下步骤：
通过对所述圆筒部进行加热而所述第一尺寸膨胀；
将所述压缩机构插入到所述圆筒部中；以及
通过所述圆筒部散热而所述第一尺寸收缩。
13.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，
所述固定的步骤包括如下步骤：一边通过对所述压缩机构施加较强的力来使所述圆筒部产生弹性变形，一边将所述压缩机构插入到所述圆筒部中。
14.根据权利要求8至13中的任意一项所述的制造方法，其中，
该制造方法还包括将所述马达固定于所述圆筒部的马达固定步骤，
所述马达固定步骤包括如下步骤：
通过对所述圆筒部进行加热而所述第一尺寸膨胀；
将所述马达插入到所述圆筒部中；以及
通过所述圆筒部散热而所述第一尺寸收缩。
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