DE102008051320B4

DE102008051320B4 - Kältemittelkompressor

Info

Publication number: DE102008051320B4
Application number: DE102008051320A
Authority: DE
Inventors: Niels Christian Weihrauch
Original assignee: Secop GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2008-10-11
Filing date: 2008-10-11
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2028-10-12
Also published as: DE102008051320A1; CN101725500B; CN101725500A

Abstract

Kältemittelkompressor mit einem hermetisch geschlossenen Gehäuse, einem elektrischen Motor, der einen Stator und einen um eine Achse drehbaren Rotor aufweist, und einem Verdichter, wobei sich das Gehäuse zu der vom Verdichter abgewandten Seite des Motors hin verjüngt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) in mindestens zwei axialen Abschnitten (14, 15) unterschiedliche Querschnitte aufweist, wobei der Stator (10) einen asymmetrischen Wickelkopf (12) auf der dem Verdichter (3) zugewandten Seite aufweist, wobei der Wickelkopf (12) unterschiedliche axiale Erstreckungen (20, 21) an einer Seite aufweist, an der der Querschnitt des Stators (10) eine größere Länge (L2) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkompressor mit einem hermetisch geschlossenen Gehäuse, einem elektrischen Motor, der einen Stator und einen um eine Achse drehbaren Rotor aufweist, und einem Verdichter, wobei sich das Gehäuse zu der vom Verdichter abgewandten Seite des Motors hin verjüngt.
Ein derartiger Kältemittelkompressor dient beispielsweise dazu, einen Haushaltskuhlschrank, einen Gefrierschrank oder eine Gefriertruhe mit verdichtetem Kaltemittel zu versorgen. Da derartige Kühlmobel üblicherweise in einem Haus oder einer Wohnung aufgestellt werden, in der sich auch Menschen befinden, gibt es eine Reihe von Anforderungen, die beachtet werden sollten. Eine derartige Anforderung besteht beispielsweise darin, den Kältemittelkompressor mit einer moglichst geringen Bauhöhe auszubilden. Je geringer die Bauhöhe ist, desto mehr Platz steht in einem Kühlmöbel als Nutzraum zur Verfügung. Darüber hinaus sollte der Kältemittelkompressor möglichst leise arbeiten, damit die Menschen in der Umgebung nicht gestört werden. Eine absolute Lautlosigkeit ist zwar mit wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen in der Regel nicht erreichbar. Man möchte aber den Geräuschpegel so niedrig wie möglich halten. Schließlich möchte man unter Beachtung der beiden erstgenannten Bedingungen auch einen möglichst guten Wirkungsgrad erreichen.
Es hat sich gezeigt, dass der Geräuschpegel, der vom Kältemittelkompressor verursacht wird unter anderem von der Form des Gehäuses abhängig ist. Ein Gehäuse, das sich nach unten verjüngt, hat in der Regel einen relativ niedrigen Geräuschpegel. Allerdings führt dies unter Beachtung der möglichst geringen Baugröße dazu, dass auch nur relativ wenig Platz für den elektrischen Motor zur Verfügung steht. Dies wiederum beinhaltet das Risiko, dass sich ein schlechter Wirkungsgrad ergibt.
US 3 836 290 A zeigt eine Motor-Kompressoreinheit mit einem zylinderförmigen Gehäuse, das oben und unten abgerundet ist. Ein elektrischer Motor ist mit seiner Rotationsachse parallel zur Achse des zylinderförmigen Gehäuses angeordnet und über Federn in dem Gehäuse abgestützt. Der elektrische Motor weist einen Stator auf, der zylinderförmig ausgebildet ist und eine zylindrische Bohrung aufweist. In der zylindrischen Bohrung ist ein zweigeteilter Rotor angeordnet, der zwischen seinen beiden Hälften einen Kurbelzapfen aufweist, der mit einer Kolbenstange verbunden ist. Die Kolbenstange ist mit einem Kolben verbunden, der in einem Zylinder hin und her bewegbar angeordnet ist. Der Statur ist mit einer radialen Bohrung versehen, in der Mittel angeordnet sind, die den Zylinder bilden.
US 37 019 E beschreibt einen Kältemittelkompressor vom scroll-Typ. Der Kompressor weist ein äußeres Gehäuse auf, das im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und oben und unten mit abgerundeten Deckeln verschlossen ist. Ein Motor mit einem Statur und einem Rotor ist vorgesehen. Der Stator ist an seiner Außenkontur zylinderförmig ausgebildet, verläuft also parallel zur ebenfalls zylindrischen Außenwand des Gehäuses. Der Statur weist darüber hinaus eine Bohrung auf, in der ein Rotor angeordnet ist. Diese Bohrung ist ebenfalls zylinderförmig ausgebildet.
US 4 995 789 A beschreibt einen gekapselten Kältemittelkompressor vom scroll-Typ mit einem Gehäuse, das etwa zylinderförmig ausgebildet ist. In dem Gehäuse ist ein Motor angeordnet, dessen Rotationsachse mit der Achse des Zylinders des Gehäuses übereinstimmt. Unterhalb des Motors ist ein Kompressor angeordnet. In einer Ausgestaltung hat der Stator des Motors in einem axial mittleren Abschnitt einen etwas größeren Durchmesser als an den Endabschnitten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen guten Wirkungsgrad sicherzustellen.
Je mehr Eisen im Stator zur Verfügung steht, desto bessere Verhältnisse ergeben sich für den magnetischen Fluss. Bei ansonsten unveränderten äußeren Abmessungen kann man durch die Wahl unterschiedlich großer Querschnitte des Stators an den richtigen Stellen eine Wirkungsgradverbesserung von 0,4 bis 0,5% erreichen. Der Wickelkopf weist eine Stufe auf. Die Stufe dient dazu, den Verdichter am Stator möglichst Platz sparend montieren zu können. Die Seiten, an denen das Blechpaket oder das Eisen des Stators unterschiedliche Abmessungen aufweist, befinden sich dann in Verlängerung der Stufe. Dementsprechend kann man an den anderen Seiten problemlos Anbauteile montieren, die für den Kompressor erforderlich sind.
Vorzugsweise weisen die Querschnitte unterschiedliche Längen in einer Richtung auf. Man kann die unterschiedlichen Ausdehnungen der Querschnitte dann auf eine Richtung begrenzen. In eine andere Richtung, die beispielsweise senkrecht dazu steht, können die Abmessungen der Querschnitte des Motors gleich ausgebildet sein. Dies hat Vorteile, wenn man außen an den Stator weitere Elemente des Kältemittelkompressors anbauen möchte.
Bevorzugterweise weist der Abschnitt mit dem größten Querschnitt eine axiale Länge von maximal 50% der größten axialen Länge des Stators auf. Mit ”Stator” ist hier das Eisen oder das Blechpaket des Stators gemeint. Man unterteilt also das Eisen oder das Blechpaket des Stators in axialer Richtung. Ein Teil weist dann einen größeren Querschnitt auf. Dieser Teil kann bis zu 50% der axialen Länge betragen. Der andere Teil weist den kleineren Querschnitt auf.
Vorzugsweise ist der Abschnitt mit dem größeren Querschnitt in einem axialen Bereich des Stators angeordnet, der dem Verdichter benachbart ist. Damit trägt man der Tatsache Rechnung, dass sich das Gehäuse auf der dem Verdichter abgewandten Seite des Stators verjüngt. In dem dem Stator benachbarten Bereich des Gehäuses steht genügend Raum zur Verfügung, um den Stator mit dem größeren Querschnitt ausrüsten zu können.
Dies gilt insbesondere dann, wenn der Stator an einer axialen Seite, die einem Abschnitt des Wickelkopfes mit kleiner axialer Erstreckung benachbart ist, eine stufenfreie Anlagefläche aufweist. In diesem Fall kann man beispielsweise einen Schalldämpfer des Verdichters hier montieren und ihn parallel zur Anlagefläche anordnen. Die Anlagefläche kann dabei durchaus eine Wölbung haben, die sich im Wesentlichen parallel zur Achse erstreckt. Sie kann aber auch eben ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der größere Querschnitt 10 bis 20% größer als der kleinere Querschnitt. Dies ist zwar nur eine geringe Querschnittsvergrößerung. Sie reicht aber aus, um gute Verhältnisse für den magnetischen Fluss zu schaffen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Kaltemittelkompressors, teilweise aufgebrochen,
2 den Kältemittelkompressor aus einer anderen Sichtweise,
3 einen Stator des Kältemittelkompressors von der Seite,
4 eine perspektivische Darstellung des Stators,
5 eine perspektivische Darstellung des Stators aus einem anderen Blickwinkel,
6 ein Statorblech eines ersten Abschnitts und
7 ein Statorblech eines zweiten Abschnitts.
1 und 2 zeigen einen Kältemittelkompressor 1 mit einem hermetisch geschlossenen Gehause 2, in dem ein elektrischer Motor 3 und ein Verdichter 4 angeordnet sind. Der Verdichter 4 weist einen Zylinder 5 auf, in dem ein Kolben 6 hin und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 6 wird durch eine Kurbelwelle 7 angetrieben, die am kolbenseitigen Ende einen Kurbelzapfen 8 aufweist. Eine derartige Ausbildung eines Kältemittelkompressors 1 ist an sich bekannt und wird daher nicht weiter erläutert.
Der elektrische Motor 3 weist einen Rotor 9 auf, der mit der Kurbelwelle 7 drehfest verbunden ist. Der Rotor 9 und die Kurbelwelle 7 haben eine gemeinsame Achse, um die der Rotor 9 und die Kurbelwelle 7 drehbar sind.
Der Motor 3 weist ferner einen Statur 10 auf, mit einem Blechpaket 11 und einer Wicklung, die an beiden axialen Enden des Stators 10 jeweils einen Wickelkopf 12, 13 aufweist.
Das Gehäuse 2 des Kältemittelkompressors 1 ist sphärisch ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Gehäuse 2 eine Form einer verformten Kugel auf. Im unteren Bereich, d. h. in dem vom Verdichter 4 abgewandten Bereich des Motors 3, verjüngt sich das Gehäuse 2, d. h. es weist einen kleineren Innendurchmesser auf als in dem Bereich, wo der Motor 3 in den Verdichter 4 übergeht.
Wie aus den 3 bis 5 zu erkennen ist, weist der Statur 10, der hier im Wesentlichen in der gleichen Orientierung wie in den 1 und 2 dargestellt ist, axiale Abschnitte 14, 15 des Blechpaktes mit unterschiedlich großen Querschnitten auf. Das Blechpaket 11 des Stators 10 ist aus Blechen 16, 17 gebildet, die in den 6 und 7 dargestellt sind. 6 zeigt dabei ein Blech 17 aus dem Abschnitt 15 des Stators 10 und 7 zeigt ein Blech 16 aus dem Abschnitt 14 des Stators 10. Durch eine Gegenuberstellung der beiden Bleche 16, 17 ist zu erkennen, dass beide Bleche 16, 17 die gleiche Breite B aufweisen, aber unterschiedliche Langen L1, L2. Die Bleche 16, 17 weisen im Übrigen Nuten 18 zur Aufnahme der Statorwicklung auf. Diese Nuten 18 und auch Befestigungsbohrungen 19, die zur Aufnahme von Bolzen dienen, die die Bleche 16, 17 zusammenhalten, sind bei den beiden Blechen 16, 17 identisch ausgebildet.
Die Längen L1, L2 sind dabei so gewahrt, dass die Länge L2 um etwa 10 bis 20% großer ist als Lange L1. Damit ergibt sich, dass der Querschnitt des Blechs 16 um etwa 10 bis 20% größer ist als der Querschnitt des Blechs 17. Damit steht für den magnetischen Fluss ein vergrößerter Anteil von Eisen zur Verfugung, was sich gunstig auf die Flussverteilung auswirkt.
Der Wickelkopf 12 ist asymmetrisch ausgebildet, d. h. er weist einen Teil 20 auf, der eine größere axiale Erstreckung hat als ein Teil 21. Dazwischen befindet sich eine Stufe 22. Die Bleche 16 sind nun so orientiert, dass sie in Verlängerung der Stufe 22 über die Bleche 17 des zweiten Abschnitts 15 überstehen, wie dies beispielsweise in den 4 und 5 zu erkennen ist. Dort, wo der Wickelkopf 12 den Teil 21 mit der kleineren axialen Erstreckung aufweist, ist die Außenseite des Stators 10 als Anlagefläche 23 ausgebildet, an der beispielsweise ein Schalldämpfer 24 anliegen kann. Man kann auch einen kleinen Spalt zwischen dem Stator 10 und dem Schalldämpfer 24 vorsehen, wie dies in 2 dargestellt ist. In den 1 und 3 bis 5 ist zu erkennen, dass der Abschnitt 14 und der Abschnitt 15 etwa die gleiche axiale Erstreckung haben, so dass das Blechpaket 11 des Stators 10 praktisch in zwei axiale Halften unterteilt ist. In jeder Halfte ist der Querschnitt gleich bleibend ausgebildet. Dies erleichtert die Herstellung, weil man nur zwei Arten von Blechen 16, 17 benötigt. Andere Ausbildungen sind aber denkbar, bei denen es eine vergrößerte Zahl von Abstufungen im Blechpaket 11 des Stators 10 gibt.
Es ist auch nicht zwingend, die axiale Länge der beiden Abschnitte 14, 15 gleich zu wählen. Der Abschnitt 14 mit dem großeren Querschnitt sollte maximal 50% der axialen Lange des Blechpakets 11 des Stators 10 haben.

Claims

Kältemittelkompressor mit einem hermetisch geschlossenen Gehäuse, einem elektrischen Motor, der einen Stator und einen um eine Achse drehbaren Rotor aufweist, und einem Verdichter, wobei sich das Gehäuse zu der vom Verdichter abgewandten Seite des Motors hin verjüngt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) in mindestens zwei axialen Abschnitten (14, 15) unterschiedliche Querschnitte aufweist, wobei der Stator (10) einen asymmetrischen Wickelkopf (12) auf der dem Verdichter (3) zugewandten Seite aufweist, wobei der Wickelkopf (12) unterschiedliche axiale Erstreckungen (20, 21) an einer Seite aufweist, an der der Querschnitt des Stators (10) eine größere Länge (L2) aufweist.
Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte unterschiedliche Längen (L1, L2) in eine Richtung aufweisen.
Kältemittelkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (14) mit dem großen Querschnitt eine axiale Länge von maximal 50% der größten axialen Länge des Stators (10)
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (14) mit dem größten Querschnitt in einem axialen Bereich des Stators (10) angeordnet ist, der dem Verdichter (4) benachbart ist.
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) an einer axialen Fläche, die einem Abschnitt (21) des Wickelkopfs (12) mit kleinerer axialer Erstreckung benachbart ist, eine stufenfreie Anlagefläche (23) aufweist.
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der größere Querschnitt (14) 10 bis 20% größer ist als der kleinere Querschnitt (15).