CN211116592U - 单缸压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单缸压缩机，包括主壳体、气缸、电机以及由电机驱动旋转的曲轴，气缸、电机、曲轴均设于主壳体内，气缸与曲轴同轴设置，曲轴上设有用于支撑曲轴的主轴承和副轴承，主轴承和副轴承分别设于气缸的两端，气缸的高度为Hcy，气缸的内径为Dcy，主壳体的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；曲轴的偏心量为e，曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’在0.2至0.23之间；主轴承的高度为Hm，副轴承的高度为Hs，Hm/Hcy在1.3至1.47之间，Hs/Hcy在0.55至0.625之间；电机的积厚为G，G/Hcy在1.38至1.875之间。本实用新型提供的单缸压缩机，主壳体的直径较小，但仍然保证较大的排量，通过控制主轴承、副轴承及电机的积厚，减小了曲轴的绕度，保证了曲轴的可靠性。

Description

单缸压缩机

技术领域

本实用新型属于压缩机技术领域，更具体地说，是涉及一种单缸压缩机。

背景技术

压缩机是空调、冰箱等设备中的核心部件。在保证空调、冰箱等设备性能的前提下，减小材料消耗、降低成本、小型化、轻量化是压缩机的发展趋势。双缸压缩机的排量较大，但是会占用较大的压缩机空间。单缸压缩机相比双缸压缩机少了一个缸体、活塞和滑片，泵体的机械效率较高，占用空间减小，但排气量会相应减小。为了在小壳体径设计大排量的单缸压缩机，气缸内径受到空间的限制，大排量必然会产生较大的气体压缩力矩，导致曲轴的可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单缸压缩机，以解决现有技术中存在的小壳体径大排量单缸压缩机具有较大的气体压缩力矩，导致曲轴的可靠性较低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种单缸压缩机，包括主壳体、气缸、电机以及由所述电机驱动旋转的曲轴，所述气缸、所述电机、所述曲轴均设于所述主壳体内，所述气缸与所述曲轴同轴设置，所述曲轴上设有用于支撑所述曲轴的主轴承和副轴承，所述主轴承和所述副轴承分别设于所述气缸的两端，所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述主壳体的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds的值为14.5至16.5；所述曲轴的偏心量为e，所述曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’的值为0.2至0.23；所述主轴承的高度为Hm，所述副轴承的高度为Hs，Hm/Hcy的值为1.3至1.47，Hs/Hcy的值为0.55至0.625；所述电机的积厚为G，G/Hcy的值为1.38至1.875。

在一个实施例中，所述主壳体的内径Ds为100mm至110mm。

在一个实施例中，所述主壳体的内径Ds为101±0.5mm。

在一个实施例中，所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm，所述气缸的内径Dcy为46mm至48mm，所述偏心量e为4.8mm至5.29mm。

在一个实施例中，所述气缸的高度Hcy为32mm或36mm，所述气缸的内径Dcy为46mm。

在一个实施例中，所述曲轴的偏心量e为4.6mm或5.2mm。

在一个实施例中，所述主轴承的高度Hm为45mm至50mm，所述副轴承的高度Hs为16mm至22mm。

在一个实施例中，所述主轴承的高度Hm为47mm，所述副轴承的高度Hs为20mm。

在一个实施例中，所述电机积厚G为45mm至55mm。

在一个实施例中，所述电机积厚G为50mm。

本实用新型提供的单缸压缩机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型单缸压缩机，气缸的高度为Hcy，气缸的内径为Dcy，主壳体的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；曲轴的偏心量为e，曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间。在主壳体内径Ds较小时，气缸的内径Dcy也被限制在较小的范围内，使Hcy*Dcy/Ds保持在14.5至16.5之间，偏心率e’在0.2至0.23之间时，能够使该单缸压缩机保持较大的排量，如24cc。在单缸压缩机大排量的前提下，曲轴承受的径向力变大，容易在转动过程中发生弯曲，主轴承的高度为Hm，副轴承的高度为Hs，Hm/Hcy在1.3至1.47之间，Hs/Hcy在0.55至0.625之间，使主轴承和副轴承与曲轴的接触面积增大，保证曲轴的刚性，电机的积厚为G，G/Hcy在1.38至1.875之间，能够使气体经过电机时的沿程损失减小，电机上下两端的压差减小，防止曲轴上浮而止推主轴承，以保证曲轴和主轴承的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的单缸压缩机的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的曲轴、主轴承及副轴承的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的气缸的立体结构图；

图4为本实用新型实施例提供的气缸的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的Hm/Hcy和主轴承磨损量之间的曲线关系图；

图6为本实用新型实施例提供的Hm/Hcy和主轴承磨损量之间的曲线关系图；

图7为本实用新型实施例提供的G/Hcy和曲轴偏心部分端面变形量的曲线关系图。

其中，图中各附图标记：

1-主壳体；2-电机；3-曲轴；4-主轴承；5-气缸；6-活塞；7-副轴承；8-储液器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的单缸压缩机进行说明。

请参阅图1及图2，在单缸压缩机的其中一个实施例中，单缸压缩机包括主壳体1、电机2、曲轴3、主轴承4、气缸5、活塞6、副轴承7和储液器8。气缸5、电机2、曲轴3、主轴承4、副轴承7均设于主壳体1中，活塞6置于气缸5中，电机2用于驱动曲轴3旋转，曲轴3和气缸5同轴设置，主轴承4和副轴承7均用于支撑曲轴3，且主轴承4和副轴承7分别设于气缸5的上下两个端面。主壳体1密封设置，储液器8中储存有冷媒，储液器8引出的进气管穿过主壳体1与气缸5连通，电机2带动曲轴3旋转，活塞6设于气缸5内，且随曲轴3的旋转带动活塞6运动，储液器8中的冷媒进入气缸5后，经过压缩后排出。如图1所示，气缸5的高度为Hcy，气缸5的内径为Dcy，主壳体1的内径为Ds。由于气缸5和电机2均设于主壳体1的内部，主壳体1的内径较小时，电机2的尺寸也较小，能够降低电机2的成本；然而，主壳体1的内径Ds(直径)较小时，相应地，气缸5的尺寸如内径Dcy(直径)也相对较小，导致排量随之减小，如要增大排量，则需要至少增大气缸5的高度Hcy和偏心量e中的一个，使该单缸压缩机的排量保持在较大的范围内，如24cc以内。气缸5的高度Hcy增大时，该单缸压缩机的排量增大，能够解决小壳体径的排量问题。但是，主轴承4和副轴承7之间的距离也随之增大，当主轴承4和副轴承7之间的距离过大时，曲轴3相应增高而使得绕度增大(曲轴3旋转时，其中心轴会相对原始中心轴位置偏移，该偏移距离则为绕度)，曲轴3相应承受的剪切力也增大，可能在转动过程中使曲轴3弯曲，导致可靠性降低；气缸5的高度Hcy减小时，该单缸压缩机的排量减小，无法满足大排量的需求。

另一方面，如图2所示，曲轴3的偏心量为e，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，即偏心量e和气缸5内半径的比值，偏心率e’越大，压缩机的排量越大，活塞6的壁厚越小；偏心率e’越小，压缩机的排量越小。

综上，为了解决壳体径、排量、可靠性三者之间的相互制约的问题，本实施例对气缸高度Hcy、气缸内径Dcy和主壳体内径Ds进行了如下设计：Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间，在满足上述气缸高度、气缸内径和主壳体内径关系式的基础上，偏心率e’在0.2至0.23之间。既能使曲轴3、主轴承4和副轴承7的可靠性保持在合理范围之内，又能够兼顾该单缸压缩机的小壳体径和大排量。

在本实施例中，压缩机的主壳体的内径Ds可以控制在110mm之内，排量可达到24cc左右。

进一步地，如图2所示，在可靠性方面，本实施例对主轴承和副轴承进行了改进。主轴承4的高度为Hm，副轴承7的高度为Hs，主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs越大时，与曲轴的接触面积增大，导致功耗增加，而且，主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs增大且气缸的高度Hcy不变的情况下，主轴承4和副轴承7承受的来自曲轴的压强p越小，曲轴3的转速不变，因此pv值减小，主轴承4、副轴承7的磨损量减小，曲轴3的可靠性提高；主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs越小时，主轴承4和副轴承7承受的压强p越大，曲轴3的转速不变，因此pv值增大，曲轴3的可靠性降低。因此，Hm/Hcy在1.3至1.47之间，Hs/Hcy在0.55至0.625之间。

如图1所示，电机2的积厚为G，电机2的积厚G越大，电机2的积厚G和气缸5的高度Hcy的比值G/Hcy越大，电机2的磁效率越高，由于压缩机主壳体内径较小，为实现大排量，气缸高度Hcy不会过小，在气缸高度Hcy相对较大的情况下，电机2的积厚G也会适当增大以保证磁效率。但是电机2的积厚G过大时，气体经过电机2时的沿程损失较大，导致电机2上下两端的压差增大，可能导致曲轴3上浮，曲轴3与主轴承4相碰撞，影响曲轴3及主轴承4的可靠性且产生噪音；电机2的积厚G过小，G/Hcy过小时，电机2的磁效率较低，电机2与曲轴3的接触面积也较小，增大曲轴3的绕度变化，会降低曲轴3的可靠性。而益处是气体经过电机2时的沿程损失较小，能够减小电机2上下两端的压差，防止曲轴3上浮，从而避免曲轴3与主轴承4相碰撞，为了兼顾小壳体径、大排量、电机磁效率及可靠性，在上述气缸高度、气缸内径、主壳体内径、主轴承和副轴承高度的设计基础上，进一步将G/Hcy设置在1.38至1.875之间。

上述实施例的单缸压缩机，在主壳体1内径Ds较小时，气缸5的内径Dcy也被限制在较小的范围内，使Hcy*Dcy/Ds保持在14.5至16.5之间，偏心率e’在0.2至0.23之间时，能够使该单缸压缩机保持较大的排量，如24cc。在单缸压缩机大排量的前提下，曲轴3承受的径向力变大，容易在转动过程中发生弯曲，主轴承4的高度为Hm，副轴承7的高度为Hs，Hm/Hcy在1.3至1.47之间，Hs/Hcy在0.55至0.625之间，使主轴承4和副轴承7与曲轴3的接触面积增大，电机2的积厚为G，G/Hcy在1.38至1.875之间，能够保证磁效率，并且能够使电机2与曲轴3的接触面积也增大，减小曲轴3的绕度变化，保证曲轴3的可靠性，且能够降低噪音。

请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间，主壳体1的内径Ds在100mm至110mm之间。主壳体1的内径Ds越小，电机2的尺寸越小，电机2的成本较低，有利于降低压缩机的成本。这样，在主壳体1的内径Ds较小时，电机2的成本较低，还能保证较大的排量，相比双缸压缩机的性价比更高。可选地，主壳体1的直径可在100mm至105mm之间，如101mm、102mm、103mm等。在该实施例中，Hcy*Dcy在1450至1815之间，Hcy*Dcy的单位为mm²。

请参阅图3及图4，在单缸压缩机的其中一个实施例中，气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间，气缸5越高，压缩机的排气量越大，活塞6的高度越大，曲轴3承受的径向力矩越大。气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间，使压缩机在较大的排量下，其曲轴3仍具有较高的可靠性。可选地，气缸5的高度Hcy在32mm至36mm之间，如32mm、33mm、34mm、35mm、36mm。气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间，气缸5的内径Dcy越大，压缩机的排量越大，但是在主壳体1内径Ds较小时，气缸5的内径Dcy不能过大，否则气缸5的缸厚过小，无法承受较大的压力。气缸5的内径Dcy为46mm、47mm、48mm等。

请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，主壳体1的内径Ds在100mm至110mm之间，气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间，气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间，使主壳体1内径在较小的情况下，仍能保证较大的排量。例如，主壳体1内径Ds为101mm时，Hcy*Dcy在1464.5至1666.5之间，气缸5的内径Dcy为46mm至48mm任一数值时，气缸5的高度Hcy在30.5mm至36.2mm之间，Hcy在30mm至36mm的限制之下，Hcy的最终范围在30.5mm至36mm之间。

更具体地，主壳体1内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为32mm或36mm，此时，Hcy*Dcy/Ds为14.57或16.39。

请参阅图2，在单缸压缩机的其中一个实施例中，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间，气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间时，偏心量e在4.8mm至5.29mm之间。偏心量e越大，偏心率e’越大，压缩机的排量越大，活塞6的壁厚越小；偏心量e越小，偏心率e’越小，压缩机的排量越小。可选地，偏心量e为4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm等。例如，主壳体1内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为36mm，Hcy*Dcy/Ds为16.39，偏心量e为4.8mm，偏心率e’为0.208时，该压缩机的排量可达到24cc左右，实现了小壳体径条件下的大排量；或者，主壳体1内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为32mm，Hcy*Dcy/Ds为14.57，偏心量e为5.2mm时，偏心率e’为0.226时，该压缩机的排量可达到24cc左右，实现了小壳体径条件下的大排量。

请参阅图2，在单缸压缩机的其中一个实施例中，主轴承4的高度Hm在45mm至50mm之间，副轴承7的高度Hs在16mm至22mm之间。相对于双缸压缩机，由于单缸压缩机只有一个缸体，曲轴3的长度减小，主轴承4的高度反而增大为45mm至50mm之间，与曲轴3的接触面积增大，更有利于减小曲轴3的跳动。而且，主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs越大时，主轴承4和副轴承7承受的压强p越小，曲轴3的转速不变，因此pv值减小，曲轴3的可靠性提高。

可选地，气缸5的高度Hcy在30mm至36mm时，由于Hm/Hcy在1.3至1.47之间，Hs/Hcy在0.55至0.625之间，与主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs的范围相结合，可以计算得出气缸5的高度Hcy在30.6mm至40mm之间，结合气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间这一范围，可以得出气缸5的高度Hcy在30.6mm至36mm之间，保证主轴承4和副轴承7与曲轴3之间具有足够的接触面积，从而减小曲轴3的径向跳动。

可选地，主轴承4的高度Hm为47mm，副轴承7的高度Hs为20mm，气缸5的高度Hcy为36mm，使Hm/Hcy为1.3，Hs/Hcy为0.555。或者，主轴承4的高度Hm为47mm，副轴承7的高度Hs为20mm，气缸5的高度Hcy为32mm，使Hm/Hcy为1.468，Hs/Hcy为0.625。

请参阅图5，图5为压缩机工作频率在10Hz至120Hz，排气压力在0.66MPa至4.28MPa之间，吸气压力在1.56MPa至1.62MPa之间，主壳体的内径Ds为101mm，气缸高度Hcy为32mm，气缸内径Dcy为46mm，主轴承4直径Dm为16mm，副轴承7的高度Hs为20mm，副轴承7的直径Ds为14mm，主轴承4高度Hm在35mm至50mm之间变化时，主轴承4的磨损量变化。其中，主轴承4的磨损量越大，则曲轴3的绕度越大，曲轴3及主轴承4的可靠性越低。由图5可以看出，主轴承4越高，Hm/Hcy越大，主轴承4磨损量越小，曲轴3及主轴承4的可靠性越高。尤其是Hm/Hcy大于1.4之后，主轴承4的磨损量明显降低。因此，在该实施例中，Hm/Hcy可优选为1.4、1.5等。

请参阅图6，图6为压缩机工作频率在10Hz至120Hz，排气压力在0.66MPa至4.28MPa之间，吸气压力在1.56MPa至1.62MPa之间，主壳体的内径Ds为101mm，气缸高度Hcy为32mm，气缸内径Dcy为46mm，主轴承4直径Dm为16mm，主轴承4高度Hm为47mm，副轴承7的直径Ds为14mm，副轴承7的高度Hs在16mm至22mm之间变化时，副轴承7的磨损量变化。其中，副轴承7的磨损量越大，则曲轴3的绕度越大，曲轴3及副轴承7的可靠性越低。由图5可以看出，副轴承7越高，Hs/Hcy越大，主轴承4磨损量越小，曲轴3及主轴承4的可靠性越高。尤其是Hm/Hcy大于0.6之后，主轴承4的磨损量明显降低。因此，在该实施例中，Hm/Hcy可优选为0.6、0.7等。

请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，电机2积厚G在45mm至55mm之间。电机2积厚G越大，电机2的磁效率越高，但是电机2的积厚G过大时，气体经过电机2时的沿程损失较大，导致电机2上下两端的压差增大，可能导致曲轴3上浮，曲轴3与主轴承4相碰撞，影响曲轴3及主轴承4的可靠性；电机2的积厚G过小，电机2的磁效率较低，气体经过电机2时的沿程损失较小，能够减小电机2上下两端的压差，防止曲轴3上浮，从而避免曲轴3与主轴承4相碰撞。

更进一步地，Hcy在30mm至36mm之间，使G/Hcy在1.38至1.875之间。电机2的积厚G可选为48mm、50mm、50mm等。例如，电机2积厚G为50mm，Hcy为36mm，G/Hcy为1.388；电机2积厚G为50mm，Hcy为32mm，G/Hcy为1.56。

请参阅图7，图7为压缩机工作频率在10Hz至120Hz，排气压力在0.66MPa至4.28MPa之间，吸气压力在1.56MPa至1.62MPa之间，主壳体的内径Ds为101mm，气缸高度Hcy为32mm，气缸内径Dcy为46mm，主轴承4直径Dm为16mm，主轴承4高度Hm为47mm，副轴承7的直径Ds为14mm，副轴承7的高度Hs为20mm，电机2积厚G在50mm至60mm之间变化时，曲轴3偏心部端面的变形量变化。其中，曲轴3偏心部端面的变形量越大，证明曲轴3上浮的次数和压力越大。由图7可知，电机2积厚G越大，曲轴3偏心部端面的变形量越大。因此，在保证电机2的功率的情况下，选择较小的电机2积厚G能够避免曲轴3上浮，从而避免曲轴3偏心部的端面变形，保证曲轴3的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.单缸压缩机，包括主壳体、气缸、电机以及由所述电机驱动旋转的曲轴，所述气缸、所述电机、所述曲轴均设于所述主壳体内，所述气缸与所述曲轴同轴设置，所述曲轴上设有用于支撑所述曲轴的主轴承和副轴承，所述主轴承和所述副轴承分别设于所述气缸的两端，其特征在于：所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述主壳体的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds的值为14.5至16.5；所述曲轴的偏心量为e，所述曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’的值为0.2至0.23；所述主轴承的高度为Hm，所述副轴承的高度为Hs，Hm/Hcy的值为1.3至1.47，Hs/Hcy的值为0.55至0.625；所述电机的积厚为G，G/Hcy的值为1.38至1.875。

2.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主壳体的内径Ds为100mm至110mm。

3.如权利要求2所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主壳体的内径Ds为101±0.5mm。

4.如权利要求2或3所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm，所述气缸的内径Dcy为46mm至48mm，所述偏心量e为4.8mm至5.29mm。

5.如权利要求4所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的高度Hcy为32mm或36mm，所述气缸的内径Dcy为46mm。

6.如权利要求5所述的单缸压缩机，其特征在于：所述曲轴的偏心量e为4.6mm或5.2mm。

7.如权利要求4所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主轴承的高度Hm为45mm至50mm，所述副轴承的高度Hs为16mm至22mm。

8.如权利要求7所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主轴承的高度Hm为47mm，所述副轴承的高度Hs为20mm。

9.如权利要求4所述的单缸压缩机，其特征在于：所述电机积厚G为45mm至55mm。

10.如权利要求4所述的单缸压缩机，其特征在于：所述电机积厚G为50mm。

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