CN201021663Y - 压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种装有滚动轴承的低噪声压缩机，其目的在于解决转动轴承中的转动体产生的通过振动被密封壳体内部空间的共振频率放大、从而使噪声等级而增大的问题。在本实用新型中，设滚动轴承161的转动体171的数量为R，压缩机的工作频率为N，密封壳体101内部空间的共振频率为F时，通过变频器进行的控制来选择符合N*n＝2F/R(n为1和2中的至少一个)的N以外的工作频率。这样，由于转动体171的通过振动不会被共振频率放大，因此可以抑制噪声等级的增大。

Description

压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于家用电冰箱中的压缩机。

背景技术

为了提高效率，有的现有压缩机中采用了滚动轴承。另外，出于降低摩擦的考虑，一般还希望减少滚动轴承中的转动体数量(其中的一例可参考日本专利公报特开昭61-53474)。

下面参照附图对上述的现有压缩机进行描述。

图8为现有压缩机的纵截面图，图9为现有滚动轴承的放大示意图，图10为现有滚动轴承的纵截面图，图11则是现有压缩机的噪声特性图。

如图8至图10中所示，密封壳体1充填有致冷剂3，其中还装有电动机构9和由该电动机构9驱动的压缩机构11，并且贮存有冷冻油13。电动机构9中包括与外部电源(图中未示出)相连的定子5和转子7。

压缩机构11形成往复式压缩机构，其中设有：固定着转子7的轴21；形成压缩室31的汽缸体41；和设在汽缸体41上的、对轴21进行轴向支撑的轴体支撑构件51。

轴体支撑构件51和轴21之间隔着转子7设有滚动轴承61，滚动轴承61中设有：转动体71；将转动体71保持住的保持部件81；和分别设置在转动体71的上、下方的上垫片91及下垫片95。

下面对具有以上构成的压缩机中的操作情况进行描述。

当定子5上由外部电源进行通电时，转子7将和轴21一起旋转。由此，在压缩室31中对致冷剂气体进行压缩。

滚动轴承61用来支承住由转子7和轴21的自重产生的垂直负载，同时能够降低转子7和轴体支撑构件51之间发生的摩擦力，从而可以降低压缩机的输入功率值，提高效率。

但是，在上述的现有装置构成中装上滚动轴承61后，存在着某些特定频率的噪声会增大的问题。

为此，实用新型人对从滚动轴承61发出的噪声进行了分析，结果发现：转动体71旋转时产生的“通过振动”构成了压缩机的噪声发生源。

这里的通过振动是指1个转动体71因在通过某些障害物时被加振而发生的振动。由于上垫片91的上表面借助冷冻油13的粘性与轴21发生紧密贴合，故当轴21旋转时，上垫片91将与轴21同步旋转。另一方面，由于下垫片95的下表面也借助冷冻油13的粘性与轴体支撑构件51的上端面紧密贴合，故下垫片95不发生旋转。另外，对于转动体71和保持部件81而言，由于转动体71在上垫片91的下表面和下垫片95的上表面之间一边自转一边公转，故转动体71沿着轴21的周围以转子7的一半速度进行旋转。

因此，在转子7旋转一周期间，通过下垫片95上的某一点的转动体71为转动体71总数的1/2。通过这一点的转动体71的数量和转动体71的转速的积即为通过振动频率f。从滚动轴承61发出的特定频率的噪声即是这一通过振动频率f的声音。

而且，特别是当通过振动频率f的1次、2次倍频±5Hz的频率与密封壳体1内部空间的共振频率一致时，由通过振动发生的噪音被放大，噪声等级也将极度增大。

这里用具体的一例来进行说明。当转动体71的数量为8个、转子7以60Hz的转速发生旋转时，发生的通过振动频率f为240Hz。如图11中所示，当密封壳体1的内部空间的共振频率的峰值处于480Hz附近时，通过振动的2次成分就将与共振频率正好一致，噪声就会急剧增大。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于提供一种装有滚动轴承的低噪声压缩机。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的压缩机将压缩机的工作频率设定在使转动体产生的通过振动与密封壳体内部空间的共振频率不一致的工作频率上，从而起到抑制通过振动产生的噪声等级增大的作用。

本实用新型产生的技术效果如下。本实用新型压缩机能够防止通过振动引起的噪声等级的增大，从而能够提供一种设有滚动轴承的低噪声密封式压缩。

本实用新型具体实施方式概述如下。方案1中所述的压缩机中包括：密封壳体装有设有定子和转子的电动机构、和由所述电动机构驱动的压缩机构。所述压缩机构中设有：固定有所述转子的轴；形成压缩室的汽缸体；设在所述汽缸体上的、对所述轴进行轴向支撑的轴承；和设置在所述轴承和所述轴之间的滚动轴承。所述电动机构被以变频器以多个工作频率进行驱动，同时，设所述滚动轴承的转动体数量为R，工作频率为N，所述密封壳体的内部空间的共振频率为F的话，所述电动机构被以除去符合公式N＊n＝2F/R所表示的N之外的工作频率进行驱动，其中，n至少为1或者2中的一个。这样，转动体旋转时发生的通过振动不会被密封壳体内部空间的共振频率所放大，从而可以提供一种设有滚动轴承的低噪声压缩机。

方案2中所述的实用新型为，在方案1中所述的实用新型中，所述滚动轴承为推力轴承。这样，由于转子和轴承之间发生的摩擦力可以降低，故可以提供一种高效率、低噪声的压缩机。

方案3中所述的实用新型为，在方案1中所述的实用新型中，所述滚动轴承为径向轴承。这样，由于轴和轴承之间发生的摩擦力可以降低，故可以提供一种高效率、低噪声的压缩机。

方案4中所述的实用新型为，在方案1至3中的任一项所述的实用新型中，滚动轴承中的至少1个被设置在密封壳体内部空间的共鸣模式中的极小值点上。这样，由于滚动轴承的通过振动发生的噪音不会被放大，故可以提供一种设有滚动轴承的低噪声压缩机。

附图说明

图1为本实用新型实施方式1中的压缩机的纵截面图，

图2为该实施方式中的压缩机经放大后的概略截面图，

图3为该实施方式中的滚动轴承的放大示意图，

图4为该实施方式中的压缩机的噪声特性图，

图5为本实用新型实施方式2中的压缩机的纵截面图，

图6为该实施方式中的滚动轴承的放大示意图，

图7为该实施方式中的压缩机的噪声特性图，

图8为现有的压缩机的纵截面图，

图9为现有的滚动轴承的放大示意图，

图10为现有的滚动轴承的纵截面图，

图11为现有的压缩机的噪声特性图。

上述附图中，101、201为密封壳体，105、205为定子，107、207为转子，109、209为电动机构，111、211为压缩机构，121、221为轴，131，231为压缩室，141、241为汽缸体，151、251为轴体支撑构件，161、261a、261b为滚动轴承，171、271为转动体。

具体实施方式

下面参照附图来对本实用新型一些实施方式进行详细说明。同时需要指出的是，本实用新型不受这些实施方式的限定。

(实施方式1)

图1为本实用新型实施方式1中的压缩机的纵截面图，图2为本实施方式中的压缩机经放大后的概略截面图，图3为本实施方式中的滚动轴承的放大示意图，图4为本实施方式中的压缩机噪声特性图。

在图1至图3中，密封壳体101内充填有致冷剂103，并且安装有电动机构109和由电动机构109加以驱动的压缩机构111，底部贮存有冷冻油113。电动机构109包括与变频器控制装置(图中未示出)相连的定子105和转子107。致冷剂103为臭氧破坏系数为零的HFC类致冷剂，其代表性致冷剂为R134a。

转子107在变频器控制装置的控制下可以在多种频率(转速)下旋转。

压缩机构111形成往复式压缩机构，其中设有：固定着转子107的轴121；形成压缩室131的汽缸体141；和设在汽缸体141上的、对轴121进行轴向支撑的轴体支撑构件151。

轴体支撑构件151和轴121之间设有由滚珠轴承构成的推力滚动轴承161。

滚动轴承161中设有：8个的转动体171；保持住转动体171的保持部件181；和分别设置在转动体171的上、下方的上垫片191及下垫片195。

另外，相对于密封壳体101的内部空间长度而言，滚动轴承161被设置在压缩室131的压缩方向及直角方向(图中未示出)的中心。

下面对具有上述构成的压缩机中的操作情况以及作用进行描述。

当变频器控制电路板对定子105进行通电时，转子107和轴121一起发生旋转。由此，压缩室131中进行对致冷剂103气体进行压缩的规定压缩操作。

这时，滚动轴承161中的转动体171对由转子107和轴121的自重产生的垂直负载进行支承。由于上垫片191的上表面借助冷冻油113的粘性与轴121发生紧密贴合，因此，当轴121旋转时，上垫片191将与轴121同步地进行旋转。另一方面，由于下垫片195的下表面也通过冷冻油113的粘性与轴体支撑构件151的上端面紧密贴合，故下垫片195不发生旋转。

对于转动体171和保持部件181而言，由于转动体171在上垫片191的下表面和下垫片195的上表面之间一边自转一边发生公转，因此将以转子107的一半速度进行旋转。一般来说，滚动摩擦系数只有滑动摩擦系数的1/10～1/20倍，而且滚动轴承161只要附着上极少的冷冻油113就不会发生金属接触及胶粘等现象，能够进行稳定的运动。

同时，随着转动体171的旋转，滚动轴承161中也会发生通过振动。特别是，当上垫片191或者下垫片195中有隆起等障害物时，转动体171与隆起部位接触时，这样的通过振动会产生很强的加振力，且到2次成分为止都具有比较大的加振力。

这里，设发生的通过振动的通过振动频率为f，则这一通过振动频率f与压缩机的工作频率N、转动体171的数量R之间的关系可用下面的公式1来表示。

[公式1]

$f=n\frac{N\·R}{2}$ (n为整数)

另一方面，为了保证最大冷冻功率和降低耗电量，本实施方式1中的压缩机可以工作在3种频率上。另外，本实施方式1的压缩机中的共振频率为480Hz，故本实施方式中工作在27、45和68转/秒这3个工作频率上，以避免出现会加上很大的加振力的振动频率f的1次、2次倍频±5Hz的频率与上述共振频率一致的情况。

图4中示出了本实施方式的压缩机以45转/秒的转速工作时的噪声特性。由于通过振动f的1次、2次倍频±5Hz的频率与共振频率不一致，故480Hz的共振频率上没有特别的增加，噪声等级也没有增大的现象。

这样，就可以实现一种通过振动未被放大、噪声等级也低的压缩机。

这里的密封壳体101内部空间的共振频率由压缩室131的压缩方向及直角方向(图中未示出)上的密封壳体101内部长度决定，其共鸣模式在各个方向的空间长度的中心具有极小值。

在本实施方式中，由于构成噪音源的滚动轴承161被设置在密封壳体101内部空间的共鸣模式中的极小值点上，故由滚动轴承161的通过振动在密封壳体101的内部空间产生的共鸣音不易被放大，从而可以提供一种低噪声压缩机。

另外，作为避免通过振动频率f的1次、2次成分与共振频率发生一致的方法，虽然本实施方式中是预先选择与通过振动频率f的1次、2次倍频不一致的工作频率，但是，也可以先确定工作频率，再选择与通过振动频率f的1次、2次倍频不一致的转动体数量。

还有，虽然本实施方式中只示出了往复式压缩机的例子，但只不是限定性的，本实施方式也可以适用在旋转式、涡卷式、斜板式等轴体支撑构件中采用了滚动轴承的任何形式的压缩机中。

(实施方式2)

下面通过图5至图7来说明本实用新型的第2实施方式。其中，图5为本实用新型实施方式2中的压缩机的纵截面图，图6为该实施方式中的滚动轴承的放大示意图，图7为该实施方式中的压缩机噪声特性图。

在图5、图6中，密封壳体201内被充填有致冷剂203，装有电动机构209和由该电动机构209进行驱动的压缩机构211，同时，底部还贮存有冷冻油213。电动机构209中设有与变频器控制电路板(图中未示出)相连接的定子205、和转子207。致冷剂203采用的是不含氯元素及氟元素的、以碳化氢致冷剂为代表的致冷剂，如R600a。

转子207在变频器驱动下可以任意改变旋转频率(转速)。

压缩机构211形成往复式压缩机构，其中包括：固定着转子207的轴221；形成压缩室231的汽缸体241；设在汽缸体241上的、对轴221进行轴向支撑的轴体支撑构件251；以及分别压入在轴体支撑构件251的电动机构209侧和压缩机构211侧的、由径向滚珠轴承构成的滚动轴承261a及滚动轴承261b。

滚动轴承261a及滚动轴承261b中分别设有：12个转动体271；保持住转动体271的保持部件281；和分别设置在转动体271的内、外侧的内圈部291及外圈部295。

下面对具有上述构成的压缩机中的操作情况和作用进行描述。

当变频器控制电路对定子205中进行通电时，转子207与轴221一起发生旋转。由此，压缩室231中进行对致冷剂气体进行压缩的规定压缩操作。

这时，滚动轴承261a及滚动轴承261b的外圈部295由于被压入到轴体支撑构件251中，故不发生旋转。内圈部291则在轴221旋转时与其同步旋转。

对于转动体271和保持部件281而言，由于转动体271在内圈部291和外圈部295之间一边自转一边公转，因此将以转子207的一半的速度绕着轴221的周围发生旋转。一般来说，滚动摩擦系数只有滑动摩擦系数的1/10～1/20倍，而且滚动轴承261只要沾上极少量的冷冻油213就不会发生金属接触及胶粘等现象，从而能够进行稳定的运动。

同时，由于转动体271发生旋转，滚动轴承261a及滚动轴承261b中会发生通过振动。特别是在径向方向的负载发生变动等情况下，这样的通过振动会产生很强的加振力，且一直到2次成分为止都具有较大的加振力。

这里，如果设发生的通过振动的通过振动频率为f，则通过振动频率f与压缩机的工作频率N、转动体271的数量R之间的关系也可以用上面的公式1来表示。

另一方面，为了保证最大冷冻功率和降低耗电量，本实施方式1中的压缩机也可以工作在3个不同的频率上。另外，由于本实施方式2的压缩机中的共振频率为590Hz，故本实施方式中工作在18、52和80转/秒这3个工作频率上，从而避免出现会加上很大的加振力的振动频率f的1次、2次倍频±5Hz的频率与上述共振频率一致的情况。

图7中示出了本实施方式的压缩机以52转/秒的转速工作时的噪声特性。由于通过振动f的1次、2次倍频±5Hz的频率与共振频率不一致，故590Hz的共振频率上的噪声没有特别的增加，噪声等级也没有增大的现象。

因此，在本实施方式中，由于滚动轴承261a及滚动轴承261b产生的通过振动与密封壳体201内部空间的共振频率不一致，密封壳体201内部空间的共鸣音不会被放大，故可以提供一种低噪声压缩机。

另外，作为避免通过振动频率f的1次、2次成分与共振频率发生一致的方法，虽然本实施方式中是预先选择与通过振动频率f的1次、2次倍频不一致的工作频率，但是，也可以先确定工作频率，再选择与通过振动频率f的1次、2次倍频不一致的转动体数量。

还有，虽然本实施方式中只示出了往复式压缩机的例子，但只不是限定性的，本实施方式也可以适用在旋转式、涡卷式、斜板式等轴体支撑构件中采用滚动轴承的任何形式的压缩机中。

综上所述，本实用新型中的压缩机可以实现低噪声，故能够适用在空调器、冷冻冷藏装置等的压缩机中。

Claims (4)

1.一种压缩机，其特征在于：

密封壳体装有设有定子和转子的电动机构、和由所述电动机构驱动的压缩机构，

所述压缩机构中设有：固定有所述转子的轴；形成压缩室的汽缸体；设在所述汽缸体上的、对所述轴进行轴向支撑的轴体支撑构件；和设置在所述轴体支撑构件和所述轴之间的滚动轴承；

所述电动机构被以变频器以多个工作频率进行驱动，同时，设所述滚动轴承的转动体数量为R，工作频率为N，所述密封壳体的内部空间的共振频率为F的话，所述电动机构被以除去符合公式N＊n＝2F/R所表示的N之外的工作频率进行驱动，其中，n至少为1或者2中的一个。

2.如权利要求1中所述的压缩机，其特征在于：所述滚动轴承为推力轴承。

3.如权利要求1中所述的压缩机，其特征在于：所述滚动轴承为径向轴承。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的压缩机，其特征在于：滚动轴承中的至少1个被设置在密封壳体内部空间的共鸣模式中的极小值点上。

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