KR20010112894A - Hermetic Compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제2 발란스 웨이트(24)의 반대측에 제3 발란스 웨이트(25)를 부착함으로써 크랭크축(32)에 작용하는 힘을 저감시킨다. 따라서, 크랭크축(32)의 휘어짐량이 작아져, 고정자(21)와 회전자(22)의 접촉이나 상하 베어링부(36, 37)와 크랭크축(32)의 손상을 방지하고 있다.The present invention reduces the force acting on the crankshaft 32 by attaching the third balance weight 25 to the opposite side of the second balance weight 24. Therefore, the amount of warpage of the crankshaft 32 is reduced, and the contact between the stator 21 and the rotor 22 and the damage of the upper and lower bearing parts 36 and 37 and the crankshaft 32 are prevented.
Description
본 발명은 냉난방 혹은 냉장고 등의 냉각 장치에 이용되는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a hermetic compressor for use in a cooling device such as air-conditioning or a refrigerator.
종래의 발란스 장치를 가지는 밀폐형 압축기의 단면도를 도4에 도시한다. 도4에 도시하는 바와같이, 밀폐 용기(10)내에 전동기부(20)와 압축 기구부(30)를 구비하고 있다. 밀폐 용기(10)에는 증발기측과 접속되는 흡입관(11)과, 응축기측과 접속되는 토출관(12)을 구비하고 있다. 인버터 등에 의해 15Hz∼150Hz의 주파수로 운전되는 전동기부(20)는 고정자(21)와 회전자(22)로 구성되어 있다. 고정자(21)는 밀폐 용기(10)내에 고정되고, 회전자(22)는 고정자(21)에 대향하여, 회동 자유롭게 설치되어 있다. 압축 기구부(30)는 실린더(31)와, 크랭크축(32)의 편심부(33)에 의해 실린더(31)내를 회전하는 피스톤(34)과, 실린더(31)와 피스톤(34)에 의해 형성되는 공간을 압축 공간과 흡입 공간으로 분리하는 벤(35)과, 실린더(31) 및 피스톤(34)의 양단면을 폐색하는 상하 베어링(36, 37)에 의해 구성되어 있다. 전동기부(20)에 의해 발생된 구동력이 크랭크축(32)의 편심부(33)를 통해 전달된다. 압축 기구부(30)의 피스톤(34)과 편심부(33)가 회전함으로써 발생하는 원심력 및 모멘트를 균형잡히게 하기 위해, 회전자(22)의 상하 양단부에 180°엇갈리게 해 제1 발란스 웨이트(23)와 제2 발란스 웨이트(24)가 부착되어 있다.4 is a cross-sectional view of a hermetic compressor having a conventional balancing device. As shown in FIG. 4, the electric motor part 20 and the compression mechanism part 30 are provided in the airtight container 10. As shown in FIG. The sealed container 10 is provided with the suction pipe 11 connected with the evaporator side, and the discharge pipe 12 connected with the condenser side. The motor unit 20 driven by an inverter or the like at a frequency of 15 Hz to 150 Hz is composed of a stator 21 and a rotor 22. The stator 21 is fixed in the airtight container 10, and the rotor 22 is provided to rotate freely facing the stator 21. As shown in FIG. The compression mechanism part 30 is formed by the cylinder 31, the piston 34 which rotates in the cylinder 31 by the eccentric part 33 of the crankshaft 32, and the cylinder 31 and the piston 34. It is comprised by the ben 35 which isolate | separates the space formed into a compression space and a suction space, and the upper and lower bearings 36 and 37 which block the both end surfaces of the cylinder 31 and the piston 34. As shown in FIG. The driving force generated by the motor portion 20 is transmitted through the eccentric portion 33 of the crankshaft 32. In order to balance the centrifugal force and moment generated by the rotation of the piston 34 and the eccentric portion 33 of the compression mechanism part 30, the first balance weight 23 is staggered 180 ° between the upper and lower ends of the rotor 22. And a second balance weight 24 are attached.
그러나, 상기 종래의 구성에서 제1 발란스 웨이트, 제2 발란스 웨이트는 크랭크축이 휘어짐으로써 원심력이 커지는 것을 고려하고 있지 않다. 따라서, 전동기부의 회전수가 상승함에 따라, 회전자의 압축 기구부에서 먼 측에 부착된 제2 발란스 웨이트에 작용하는 원심력에 의한 크랭크축의 휘어짐량이 커진다. 그 결과 경우에 따라서는 고정자와 회전자의 접촉이나 상하 베어링 및 크랭크축에 손상을 주는 문제를 가지고 있다.However, in the conventional configuration, the first balance weight and the second balance weight do not consider the centrifugal force to be large because the crank shaft is bent. Therefore, as the rotation speed of the electric motor portion rises, the amount of warpage of the crankshaft due to the centrifugal force acting on the second balance weight attached to the side far from the compression mechanism portion of the rotor increases. As a result, in some cases, there is a problem of damaging the contact between the stator and the rotor, the upper and lower bearings and the crankshaft.
또한, 특공평 2-33876호 공보에서 알려진 바와같이, 제2 발란스 웨이트의 질량을 작게함으로써, 고정자와 회전자의 접촉이나 상하 베어링부 및 크랭크축의 손상을 방지할 수 있다. 그러나 이 경우, 고정자와 회전자의 간극에서 토출되는 오일을 코일 엔드에 충돌시키는 효과도 작아져 토출관에서 나오는 오일량이 많아진다는 과제를 가지고 있었다.Further, as known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-33876, by reducing the mass of the second balance weight, it is possible to prevent contact between the stator and the rotor and damage to the upper and lower bearing portions and the crankshaft. In this case, however, there is a problem that the effect of colliding the oil discharged from the gap between the stator and the rotor against the coil end is small, thereby increasing the amount of oil from the discharge pipe.
본원 발명은 크랭크축의 휘어짐량을 작게 하여, 손상을 방지하고, 또한, 오일 토출을 저감시키는 것을 목적으로 한다. 고정자와 회전자로 이루어지는 전동기부와, 이 전동기부의 회전자에 부착된 크랭크축의 편심부에 의해 구동되는 압축 기구부를 수납한 본 발명의 밀폐형 압축기는, 회전자의 양단에 압축 기구부에 가까운 측이고, 또한 크랭크축의 편심 방향과 반대측에 배치된 제1 발란스 웨이트와, 압축 기구부에서 먼 측이고, 또한 크랭크축의 편심 방향과 같은 측에 배치된 제2 발란스 웨이트와, 압축 기구부에서 먼 측의 회전자 단부의 편심 방향과 반대측에 부착된 상기 제2 발란스 웨이트에 비해 질량이 작은 제3 발란스 웨이트를 구성한다.An object of the present invention is to reduce the amount of warpage of the crankshaft, to prevent damage, and to reduce oil discharge. The hermetic compressor of the present invention that accommodates an electric motor portion comprising a stator and a rotor and an eccentric portion of the crankshaft attached to the rotor of the motor portion is a side close to the compression mechanism portion at both ends of the rotor. And a first balance weight disposed on the side opposite to the eccentric direction of the crankshaft, a second balance weight distant from the compression mechanism section and disposed on the same side as the eccentric direction of the crankshaft, and a rotor end on the side away from the compression mechanism section. A third balance weight having a smaller mass as compared with the second balance weight attached on the side opposite to the eccentric direction of is formed.
도1은 본 발명의 실시예 1-4의 밀폐형 압축기의 단면도,1 is a cross-sectional view of the hermetic compressor of the embodiment 1-4 of the present invention;
도2는 주파수에 대한 크랭크축 단부의 휘어짐량을 나타내는 그래프,2 is a graph showing the amount of warp at the end of the crankshaft with respect to frequency;
도3은 본 발명의 실시예5의 밀폐형 회전자의 평면도,3 is a plan view of the hermetic rotor of Embodiment 5 of the present invention;
도4는 종래의 발란스 장치를 가지는 밀폐형 압축기의 단면도이다.4 is a sectional view of a hermetic compressor having a conventional balancing device.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 밀폐 용기 11 : 흡입관10 sealed container 11 suction tube
12 : 토출관 20 : 전동기부12 discharge tube 20 electric motor part
21 : 고정자 22 : 회전자21: stator 22: rotor
23 : 제1 발란스 웨이트 24 : 제2 발란스 웨이트23: first balance weight 24: second balance weight
25 : 제3 발란스 웨이트 26 : 코일 엔드25: third balance weight 26: coil end
27 : 질량부 28 : 용수철부27: mass part 28: spring part
29 : 질량부와 용수철부로 구성된 제3 발란스 웨이트29: 3rd balance weight consisting of a mass part and a spring part
30 : 압축 기구부 31 : 실린더30 compression mechanism 31 cylinder
32 : 크랭크축 33 : 편심부32: crankshaft 33: eccentric portion
34 : 피스톤 35 : 벤34: piston 35: Ben
36 : 상부 베어링 37 : 하부 베어링36: upper bearing 37: lower bearing
이하 본 발명의 실시예에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 도3에 도시한 종래의 밀폐형 압축기에서 설명한 것과 같은 부품은 같은 번호를 붙여 설명을 생략한다.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Parts similar to those described in the conventional hermetic compressor shown in Fig. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
(실시예1)Example 1
도1은 본 발명의 실시예1의 밀폐형 압축기의 단면도이다. 본 실시예의 밀폐형 압축기는 도1에 도시하는 바와같이, 제2 발란스 웨이트(24)에 비해 질량이 작은 제3 발란스 웨이트(25)가 크랭크축(32)을 끼우고 제2 발란스 웨이트(24) 반대측 위치의 회전자(22)의 단부에 부착되어 있다. 이 구성에 의하면, 제3 발란스 웨이트(25)에 의한 원심력은 크랭크축(32)이 휘어짐으로써 커지는 제2 발란스 웨이트(24)에 의한 원심력을 부정(否定)하는 방향으로 작용한다. 즉, 크랭크축(32)의 상단부에 작용하는 힘이 저감된다. 결과로서, 고정자(21)와 회전자(22)의 접촉이나, 상하 베어링부(36, 37) 및 크랭크축(32)의 손상을 방지할 수 있다.1 is a cross-sectional view of a hermetic compressor of Embodiment 1 of the present invention. In the hermetic compressor of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the third balance weight 25 having a smaller mass than the second balance weight 24 fits the crankshaft 32 and is opposite to the second balance weight 24. It is attached to the end of the rotor 22 in position. According to this structure, the centrifugal force by the 3rd balance weight 25 acts in the direction which negates the centrifugal force by the 2nd balance weight 24 which becomes large by the crankshaft 32 bending. In other words, the force acting on the upper end of the crankshaft 32 is reduced. As a result, contact between the stator 21 and the rotor 22 and damage to the upper and lower bearing parts 36 and 37 and the crankshaft 32 can be prevented.
또한, 제3 발란스 웨이트(25)를 부착함으로써 고정자(21)와 회전자(22)의 간극에서 토출되는 오일이, 회전하는 제2 발란스 웨이트(24), 제3 발란스 웨이트(25)의 양쪽에 한번에 충돌한다. 그 후, 오일은 오일 엔드(26)에 충돌한다. 즉 토출관(12)으로부터 나오는 오일량을 감소시키는 효과가 커진다. 결과로서, 전동기부(20)의 회전수가 상승함에 따라 오일 토출을 저감시키는 효과를 크게할 수 있다.In addition, the oil discharged from the gap between the stator 21 and the rotor 22 is attached to both the second balance weight 24 and the third balance weight 25 by attaching the third balance weight 25. Crash at once. The oil then impinges on the oil end 26. That is, the effect of reducing the amount of oil coming out of the discharge pipe 12 is increased. As a result, the effect of reducing oil discharge can be increased as the rotation speed of the electric motor unit 20 rises.
(실시예 2)(Example 2)
본 실시예는 실시예1에서 설명한 밀폐형 압축기에 있어서, 제2 발란스 웨이트(24)와 제3 발란스 웨이트(25)를 일체 구조로 하는 것이다.In this embodiment, in the hermetic compressor described in Embodiment 1, the second balance weight 24 and the third balance weight 25 are integrated.
본 실시예에서, 제2 발란스 웨이트(24)와 제3 발란스 웨이트(25)를 중심이 꿰뚫린 원형판에 180도 대향한 위치에서 일체로 부착한다. 그리고, 제2 발란스 웨이트(24)와 제3 발란스 웨이트(25)가 부착된 원형판을 토출관(12)측의 회전자(22)의 단면에 고정한다.In the present embodiment, the second balance weight 24 and the third balance weight 25 are integrally attached to the circular plate centered in the 180 degree opposite position. Then, the circular plate on which the second balance weight 24 and the third balance weight 25 are attached is fixed to the end face of the rotor 22 on the discharge tube 12 side.
제2 발란스 웨이트(24)는 제3 발란스 웨이트(25)에 비해 비중이 큰 금속, 또는 수지에 의해 구성된다.The second balance weight 24 is made of a metal or resin having a specific gravity larger than that of the third balance weight 25.
이상의 구성에 의해, 고정자(21)와 회전자(22)의 간극에서 토출되는 오일이 일체 구조로 되어 회전하는 제2 발란스 웨이트(24) 및 제3 발란스 웨이트(25)의 양쪽에 한번에 충돌한다. 그리고, 오일이 오일 엔드(26)에 충돌한다. 그 결과, 토출관(12)으로부터 나오는 오일량을 감소시키는 효과가 더욱 커진다.With the above configuration, the oil discharged from the gap between the stator 21 and the rotor 22 is integrally structured so as to collide with both the second balance weight 24 and the third balance weight 25 which rotate. And the oil collides with the oil end 26. As a result, the effect of reducing the amount of oil coming out of the discharge pipe 12 is further increased.
또한, 원형판에 부착된 제2 발란스 웨이트(24), 제3 발란스 웨이트(25)의 상단면을 수평으로 맞추어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the same effect can be obtained even if the top surfaces of the second balance weight 24 and the third balance weight 25 attached to the circular plate are horizontally aligned.
(실시예 3)(Example 3)
본 실시예3의 밀폐형 압축기의 구성은 실시예1과 동일한 구성이다.The configuration of the hermetic compressor of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
본 실시예에서는 상하 베어링부(36, 37)에 작용하는 힘이 작아지도록 제1 발란스 웨이트(23)의 질량(mln)을 식1을 대개 만족하도록 설정한다.In the present embodiment, the mass mln of the first balance weight 23 is set to satisfy Equation 1 so that the force acting on the upper and lower bearing parts 36 and 37 becomes small.
mln= mlo-m3r3/rl (식1)mln = mlo-m3r3 / rl (Equation 1)
여기서, mlo는 실시예1에서의 제1 발란스 웨이트(23)의 질량,Here, mlo is the mass of the first balance weight 23 in Example 1,
m3은 제3 발란스 웨이트(25)의 질량m3 is the mass of the third balance weight 25
r1은 크랭크축(32) 중심에서 제1 발란스 웨이트(23)의 중심까지의 반경 방향길이r1 is the radial length from the center of the crankshaft 32 to the center of the first balance weight 23.
r3은 크랭크축(32) 중심에서 제3 발란스 웨이트(25)의 중심까지의 반경 방향 길이r3 is the radial length from the center of the crankshaft 32 to the center of the third balance weight 25.
이 구성에 의하면, 압축기부(30)의 회전 주파수와 동일한 주파수로 변동하는 상하 베어링부(36, 37)의 수평방향으로 작용하는 힘을 저감시킬 수 있으므로, 저속 운전시에 밀폐 용기(10)가 수평 방향으로 진동하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.According to this configuration, the force acting in the horizontal direction of the upper and lower bearing parts 36 and 37, which fluctuate at the same frequency as the rotational frequency of the compressor part 30, can be reduced, so that the closed container 10 at the time of low speed operation Vibration in the horizontal direction can be effectively suppressed.
(실시예 4)(Example 4)
본 실시예4의 밀폐형 압축기의 구성은 실시예1과 동일한 구성이다.The structure of the hermetic compressor of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment.
본 실시예에서는 상하 베어링부(36, 37)에 작용하는 모멘트가 작아지도록 제1 발란스 웨이트(23)의 질량(mln)을 식2를 대개 만족하도록 설정한다.In this embodiment, the mass mln of the first balance weight 23 is set so as to satisfy Equation 2 so that the moment acting on the upper and lower bearing parts 36 and 37 becomes smaller.
m1n= mlo - m3r3/rl·13/11 (식2)m1n = mlo-m3r3 / rl ・ 13/11 (Equation 2)
여기서, mlo는 실시예1에서의 제1 발란스 웨이트(23)의 질량Here, mlo is the mass of the first balance weight 23 in Example 1
m3은 제3 발란스 웨이트(25)의 질량m3 is the mass of the third balance weight 25
r1은 크랭크축(32) 중심으로부터 제1 발란스 웨이트(23)의 중심까지의 반경 방향 길이r1 is the radial length from the center of the crankshaft 32 to the center of the first balance weight 23.
r3은 크랭크축(32) 중심으로부터 제3 발란스 웨이트(25)의 중심까지의 반경 방향 길이r3 is the radial length from the center of the crankshaft 32 to the center of the third balance weight 25.
11은 상부 베어링(36)으로부터 제1 발란스 웨이트(23)까지의 반경 방향에 수직인 방향의 길이11 is the length in the direction perpendicular to the radial direction from the upper bearing 36 to the first balance weight 23.
13은 상부 베어링(36)으로부터 제3 발란스 웨이트(25)까지의 반경 방향에 수직인 방향의 길이13 is the length in the direction perpendicular to the radial direction from the upper bearing 36 to the third balance weight 25.
이와 같이 구성함으로써, 압축기부(30)의 회전 주파수와 동일한 주파수로 변동하는 상하 베어링부(36, 37)의 수평 방향으로 작용하는 모멘트를 저감시킬 수 있다. 수평 방향의 모멘트는 상하 베어링부(36, 37)를 중심으로 하고, 밀폐용기(10)의 압축 기구부(30)로부터 먼 측이 넘어트리는 방향의 힘을 형성하므로, 이 모멘트를 저감시킴으로써, 저속 운전시에 밀폐용기(10)가 흔들려 진동하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.By configuring in this way, the moment acting in the horizontal direction of the upper and lower bearing parts 36 and 37 which fluctuate at the same frequency as the rotation frequency of the compressor part 30 can be reduced. The moment in the horizontal direction is centered on the upper and lower bearing parts 36 and 37, and forms a force in a direction in which the side farther from the compression mechanism part 30 of the sealed container 10 falls, so that the moment is reduced, so that the low speed operation At the time, the closed container 10 can be effectively suppressed from shaking and vibrating.
도2는 전동기부(20)의 회전 주파수에 대한 크랭크축(32) 상단부의 휘어짐량을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the amount of warpage of the upper end of the crankshaft 32 with respect to the rotational frequency of the motor unit 20.
도2에 도시하는 바와같이, 실시예1, 실시예3 및 실시예4의 밀폐형 압축기의 휘어짐량은 종래예에 비해 저감되어 있는 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 2, it can be seen that the warpage amounts of the hermetic compressors of the first, third and fourth embodiments are reduced compared to the conventional example.
(실시예 5)(Example 5)
도3은 본 발명의 실시예5의 밀폐형 회전자의 평면도이다. 본 실시예의 밀폐형 압축기의 구성은 도3에 도시하는 제3 발란스 웨이트(29)를 제외하고 실시예1과 동일하다.3 is a plan view of the hermetic rotor of Embodiment 5 of the present invention. The configuration of the hermetic compressor of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the third balance weight 29 shown in FIG.
도3에 도시하는 바와같이, 본 실시예의 제3 발란스 웨이트(49)는 질량부(27), 용수철(28a), 아암(28b)으로 구성된다. 아암(28b)은 도3에 도시하는 위치에서 회전자(22)의 단면에 부착되어 있다. 아암(28b)의 일단은 지점(28d)에서 회전 자유롭게 아암(28b)에 부착되어 있다. 용수철(28a)은 아암(28c)을 아암(28b)측으로 잡아 당기도록 구성되어 있다. 그리고 질량부는 아암(28a)의 지점(28d)과 반대측에 부착되어 있다. 또 제3 발란스 웨이트(49)의 질량은 제2 발란스 웨이트(24)의 질량에 비해 작다. 용수철(28a)은 회전자(22)의 회전수가 커짐에 따라 질량부(27)가 코일 엔드(26)에 접촉하지 않을 정도로 연장되도록 설계되어 있다. 이 구성에 의하면, 전동기부(20)의 회전수가 낮을 때에는 제3 발란스 웨이트(49)에 작용하는 원심력이 작으므로, 압축 기구부(30)가 형성하는 원심력 및 모멘트를 균형 잡히게 한 상태가 유지된다. 즉, 상하 베어링부(36, 37)에 작용하는 힘 및 모멘트가 저감된다.As shown in Fig. 3, the third balance weight 49 of this embodiment is composed of a mass portion 27, a spring 28a, and an arm 28b. The arm 28b is attached to the cross section of the rotor 22 in the position shown in FIG. One end of the arm 28b is rotatably attached to the arm 28b at point 28d. The spring 28a is configured to pull the arm 28c toward the arm 28b side. And the mass part is attached on the opposite side to the point 28d of the arm 28a. The mass of the third balance weight 49 is smaller than the mass of the second balance weight 24. The spring 28a is designed to extend such that the mass portion 27 does not come into contact with the coil end 26 as the number of revolutions of the rotor 22 increases. According to this structure, when the rotation speed of the electric motor part 20 is low, since the centrifugal force acting on the 3rd balance weight 49 is small, the state which balanced the centrifugal force and moment which the compression mechanism part 30 forms is maintained. In other words, the force and moment acting on the upper and lower bearing parts 36 and 37 are reduced.
결과로서 밀폐용기(10)의 수평 방향의 진동이나 흔들려 진동되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 회전수가 높을 때는 제3 발란스 웨이트(49)에 작용하는 원심력이 커지므로, 크랭크축(32)의 상단부에 작용하는 힘이 저감된다. 그 결과, 고정자(21)와 회전자(22)와의 접촉이나 상하 베어링부(36, 37) 및 크랭크축(32)의 손상을 방지할 수 있다.As a result, it is possible to suppress vibration in the horizontal direction of the sealed container 10 and shaking. In addition, when the rotation speed is high, the centrifugal force acting on the third balance weight 49 becomes large, so that the force acting on the upper end portion of the crankshaft 32 is reduced. As a result, contact between the stator 21 and the rotor 22 and damage to the upper and lower bearing parts 36 and 37 and the crankshaft 32 can be prevented.
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