压缩机和真空的制造方法
【专利摘要】本发明提供压缩机和真空机，压缩机具备：气缸；活塞，其被配置在所述气缸内；和外转子型马达，其使所述活塞在所述气缸内往复，所述外转子型马达包括被固定的定子和相对于所述定子旋转的外转子，所述活塞位于所述外转子的径向外侧。
【专利说明】压缩机和真空机
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及压缩机和真空机。
【背景技术】
[0002]已知通过马达使活塞在气缸内往复移动的压缩机和真空机。在专利文献I中公开了这样的压缩机。在一般的压缩机和真空机中，活塞被配置成沿马达的旋转轴心的方向排列。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2004-183498号公报
[0006]由于活塞沿马达的旋转轴心的方向配置，因此使得装置整体在轴心方向上的尺寸大型化。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的在于提供一种在马达的旋转轴心的方向上小型化的压缩机和真空机。
[0008]上述目的能够通过下述这样的压缩机实现，所述压缩机具备:气缸；活塞，其被配置在所述气缸内；和外转子型马达，其使所述活塞在所述气缸内往复，所述外转子型马达包括定子和相对于所述定子旋转的外转子，所述活塞位于所述外转子的径向外侧。另外，上述目的还能够通过下述这样的真空机来实现，所述真空机具备:气缸；活塞，其被配置在所述气缸内；和外转子型马达，其使所述活塞在所述气缸内往复，所述外转子型马达包括定子和相对于所述定子旋转的外转子，所述活塞位于所述外转子的径向外侧。
[0009]根据本发明，能够提供在马达的旋转轴心的方向上小型化的压缩机和真空机。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1的⑷和⑶是实施例1的压缩机的外观图。
[0011]图2的⑷和⑶是实施例1的压缩机的外观图。
[0012]图3的⑷和⑶是实施例1的压缩机的外观图。
[0013]图4是实施例1的压缩机的分解立体图。
[0014]图5是将气缸盖卸下后的压缩机的外观图。
[0015]图6是沿图2的(B)中的A-A线的剖视图。
[0016]图7是沿图3的⑷中的B-B线的剖视图。
[0017]图8是实施例2的压缩机的剖视图。
[0018]图9是实施例2的变形例的压缩机的剖视图。
【具体实施方式】
[0019](实施例1)
[0020]图1的⑷?图3的⑶是实施例1的压缩机A的外观图。图4是压缩机A的分解立体图。压缩机A包括曲轴箱20和被设置于曲轴箱20的2个气缸10a、10c。气缸1a包括:气缸盖15a，其被固定在曲轴箱20的外侧；和气缸主体12a，其被设置于曲轴箱20内。同样，气缸1c也包括气缸盖15c和气缸主体12c。
[0021]具体来说，如图4所示，在曲轴箱20的外周的壁部21a?21d中的互相对置的壁部21a、21c上分别固定有气缸盖15a、15c。壁部21a、21b相邻并垂直，壁部21c、21d相邻并垂直。壁部21a、21c平行地对置，壁部21b、21d平行地对置。在壁部21a、21c各自的内侧固定有气缸主体12a、12c。另外，在曲轴箱20上设有上壁部21e。壁部21a?21d和上壁部21e形成为一体。在由这些壁部21a?21d、上壁部21e形成的半壳体上固定有以分体的方式形成的底壁部21f。上壁部21e与底壁部21f对置。并且，气缸10a、10c、曲轴箱20是金属制的部件，具体来说是散热性良好的铝制的部件。图5示出了将气缸盖15a卸下后的压缩机A。详细情况在后面叙述，但在壁部21a上形成有连通孔22a。在曲轴箱20内收纳有活塞25a、25c、和用于驱动这些活塞25a、25c的马达。
[0022]图6是沿图2的(B)中的A-A线的剖视图。图7是沿图3的(A)中的B-B线的剖视图。首先，对马达M进行说明。马达M具有线圈30、转子40、定子50和印刷电路板PB等。定子50是金属制的部件。定子50被固定在曲轴箱20的底壁部21f上。在定子50上卷绕有多个线圈30。线圈30与印刷电路板PB电连接。印刷电路板PB是在具有刚性的绝缘性的基板上形成有导电图案的部件。在印刷电路板PB上安装有用于对线圈30供给电力的未图示的电源连接器或信号连接器、和其他电子部件。例如，电子部件是用于控制线圈30的通电状态的FET (Field Effect Transistor:场效应晶体管)等输出晶体管(开关元件)或电容器等。通过使线圈30通电，来使定子50励磁。印刷电路板PB被支承于底壁部21f。
[0023]转子40具有旋转轴42、磁轭44、I个或多个永久磁铁46。旋转轴42被轴承BR1、BR2支承成能够旋转，所述轴承BR1、BR2分别被保持于上壁部21e、底壁部21f。磁轭44经衬套43被固定于旋转轴42，磁轭44与旋转轴42 —起旋转。磁轭44是金属制的部件。磁轭44包括:壁部45f，其与旋转轴42垂直；和大致圆筒状的周壁部45s，其与壁部45f连续。在周壁部45s的内周面45e上固定有I个或多个永久磁铁46。永久磁铁46与定子50的外周面对置。通过使线圈30通电,来使定子50励磁。因此,在永久磁铁46与定子50之间作用有磁吸引力和斥力。通过该磁力的作用，转子40相对于定子50旋转。这样，马达M是转子40旋转的外转子型的马达。转子40是外转子。
[0024]对磁轭44详细地进行说明。周壁部45s的外周面45a、45c是相对于转子40的旋转轴心(以下，称作旋转轴心)偏心的圆状。外周面45a、45c相对于旋转轴心的偏心方向错开180度。外周面45a、45c的偏心量相同。周壁部45s的厚度根据位置而不同，由此使得外周面45a、45c成为相对于旋转轴心偏心的圆状。并且，内周面45e是与旋转轴心同心的形状。
[0025]活塞25a、25c分别借助于轴承25ar、25cr与磁轭44连结。因此,活塞25a、25c相对于磁轭44、定子50、线圈30、永久磁铁46在径向上排列。随着磁轭44向一个方向旋转，活塞25a、25c分别在气缸主体12a、12c内往复移动。活塞25a、25c各自的相位错开180度。
[0026]在曲轴箱20的壁部21a、21c的内表面侧分别固定有气缸主体12a、12c。通过使磁轭44旋转，由此，活塞25a的末端部与气缸主体12a滑动接触。在此，由活塞25a的末端部、气缸主体12a和曲轴箱20的壁部21a划定出腔室13a。腔室13a的容积随着活塞25a的往复移动而增减。活塞25c和气缸主体12c也是相同的结构。
[0027]如图1的(A)所示，在曲轴箱20上设有喷嘴N1、N2。喷嘴N1、N2被设置于凹部
28、29，所述凹部28、29被设置于曲轴箱20的角部。通过使活塞25a、25c往复移动，由此借助于喷嘴NI将空气导入曲轴箱20内。在活塞25a的末端部设有连通孔26a。在活塞25a的末端部的末端面上设置有开闭连通孔26a的未图示的阀部件。借助于气缸盖15a在与壁部21a之间划定出排气室18a。在将腔室13a和排气室18a隔开的壁部21a上设置有将腔室13a和排气室18a连通的连通孔22a。连通孔22a通过被固定在壁部21a的外表面侧的未图示的阀部件开闭。活塞25c、气缸盖15c、壁部21c、腔室13c也同样构成。
[0028]通过活塞25a的往复移动，腔室13a的容积发生变化。与此相伴，空气经由连通孔26a被导入腔室13a内，从而腔室13a内的空气被压缩。压缩空气经由连通孔22a被排出至排气室18a。如图4?6所示，排气室18a、18c经由在曲轴箱20的内侧形成的连通部27的孔27H连通。排气室18c与喷嘴N2连通。在喷嘴N2上连接有管等。
[0029]气缸1c也相同。因此，经由喷嘴NI被导入曲轴箱20内的空气通过活塞25a、25c的往复移动被压缩，并经由喷嘴N2被排出至曲轴箱20的外部。
[0030]如图6、7所示，活塞25a、25c位于转子40的径向外侧。由此，与转子40、活塞25a、25c沿旋转轴心的方向排列的情况相比较，压缩机A在旋转轴心的方向上实现了小型化。而且，能够在压缩机A中缩短旋转轴42的长度。由此，旋转轴42的刚性得到了提高，能够稳定地旋转。由此，能够抑制马达M的振动等。
[0031]由于马达M被收纳于曲轴箱20内，因此马达M的驱动声减小。另外，即使在驱动压缩机A的过程中，用户也能够在不与马达M接触的情况下操作压缩机A。
[0032]通过使活塞25a、25c分别与磁轭44的外周面45a、45c连结，由此，能够使活塞25a、25c随着磁轭44的旋转而往复。另外，磁轭44的内周面45e相对于转子40的旋转轴心呈同心圆状。另外，定子50的外周也相对于转子40的旋转轴心呈大致同心圆状。因此，能够将固定于内周面45e的永久磁铁46与定子50的外周之间的距离保持得大致固定。由此，转子40稳定地旋转。
[0033]气缸盖15a是大致平板状。另外，壁部21a的固定气缸盖15a的外侧凹陷，由此由气缸盖15a和壁部21a划定出排气室18a。关于气缸盖15c、壁部21c，也相同。由此，气缸盖15a、15c不用分别从曲轴箱20向外侧大幅突出就划定出了排气室18a、18c。由此，能够确保压缩机A的外表面的平坦部分的面积，操作变得容易。
[0034]将排气室18a、18c连通的连通部27如图4、6所示这样以突出至曲轴箱20的上壁部21e的内侧的方式形成，且不突出至上壁部21e的外侧。由此，曲轴箱20的上壁部21e的外表面平坦。因此，能够确保压缩机A的外表面的平坦部分的面积，操作变得容易。
[0035]喷嘴N1、N2沿相同的方向延伸，并且沿与上壁部21e垂直的方向延伸。喷嘴N1、N2分别设置于曲轴箱20的凹部28、29，因此能够抑制喷嘴N1、N2各自的末端从上壁部21e突出的突出量。由此，能够使压缩机A整体小型化。另外，如图2的(B)、图3的(B)所示，喷嘴N1、N2的末端被设定成不从上壁部21e突出。由此，压缩机A的操作变得容易。
[0036]由壁部21a和气缸盖15a划定出的排气室18a的容积比腔室13a的最大容积小。对于排气室18c、腔室13，也相同。通过确保腔室13a、13c的最大容积，确保了压缩比。另夕卜，将被压缩的空气排出的排气室18a、18c的容积较小，因此压缩机A整体实现了小型化。
[0037]如图7所示，气缸主体12a被配置在曲轴箱20内，曲轴箱20的壁部21a作为供活塞25a落座的落座部发挥功能。同样，另一个壁部21c也作为供活塞25c落座的落座部发挥功能。并且，为了避免在活塞落座时产生的冲击声，可以使活塞不完全落座，而是留出微小的间隙。由此，在活塞25a、25c往复移动的方向、换而言之在与旋转轴42垂直的方向上，压缩机A的尺寸实现了小型化。
[0038]例如，在曲轴箱的壁部上形成有活塞能够通过的尺寸的逃逸孔并且将气缸主体和气缸盖设置于曲轴箱的外侧的情况下，需要设置将气缸主体和气缸盖隔开并作为落座部发挥功能的间隔板。在这种情况下，可能在径向上大型化。
[0039]可是，如本实施例这样，曲轴箱20的壁部21a、21c分别作为活塞25a、25c的落座部发挥功能。因此，在本实施例的压缩机A中，不需要上述那样的间隔部件。因此，在本实施例的压缩机A中，在活塞25a、25c往复移动的方向上实现了小型化，并且还削减了部件数量。
[0040]另外，由于本实施例的马达M是外转子型。在马达的尺寸相同的情况下，与内转子型马达比较，存在外转子型马达的输出变大的趋势。换而言之，在输出与内转子型马达相同的情况下，外转子型马达能够实现小型化。因此，本实施例的压缩机A的马达M实现了小型化。
[0041]如上所述，在压缩机A中，由于活塞25a、25c位于转子40的径向外侧，马达M被收纳在曲轴箱20内，气缸主体12A被固定在曲轴箱20的壁部21a的内表面侧且气缸盖15a被固定在壁部21a的外表面侧，并且采用了外转子型的马达M，由此实现了小型化。
[0042]并且，对于压缩机A，使在排气侧连接对象装置的位置与进气侧连接、或者使止回阀与压缩机A的安装方向相反，由此，压缩机A作为真空机发挥功能。
[0043]另外，在将压缩机A作为真空机来使用的其他情况下，通过将对象设备与喷嘴N2侧连接，由此作为真空机发挥功能。在这种情况下，设在气缸1a内的阀部件可以是与压缩机A的情况相同的结构。
[0044](实施例2)
[0045]接下来，对实施例2的压缩机B进行说明。并且，对于和实施例1的压缩机A相同、类似的构成部分标记相同、类似的标号，并省略重复的说明。图8是实施例2的压缩机B的首1J视图。
[0046]如图8所示，磁轭44’的周壁部45s’上连结有单独的活塞25c和平衡器bb。在曲轴箱20’的壁部21a’侧没有设置气缸盖。平衡器bb相对于磁轭44’的旋转轴心偏心。即，平衡器bb的重心位置与旋转中心不同。平衡器bb的偏心方向与外周面45c的偏心方向不同。平衡器bb可以是扇状、圆状或椭圆状，也可以是这以外的形状。平衡器bb嵌合于磁轭44’的外周面45b。外周面45b是与旋转轴心同心的圆状。
[0047]在此，在磁轭44’旋转而驱动活塞25c时，由于磁轭44’和活塞25c的驱动而产生不平衡。这可以认为是由于磁轭44’的惯性力和活塞25c的往复移动的反力等载荷而产生的。
[0048]另外，对于磁轭44’，旋转中心与重心位置也不同。因此，在磁轭44’旋转时，产生不平衡。由该磁轭44的旋转所引起的不平衡和由平衡器bb的旋转所引起的不平衡抵消。由此，即使在设置有单独的活塞25c的压缩机B中，也能够降低整体的转矩的不平衡。
[0049]由于平衡器bb位于转子40’的径向外侧，因此，与以沿旋转轴心方向排列的方式将转子40’、平衡器bb与旋转轴42连结的情况相比较，压缩机B在旋转轴心方向上实现了小型化。
[0050]并且，也可以使磁轭44’和平衡器bb成型为一体。也可以在磁轭44’的壁部45f上相对于旋转轴心不对称地设置孔，来代替平衡器bb。即，也可以使磁轭44’的壁部45f形成为平衡器。另外，也可以在磁轭44’的壁部45f上局部地固定配重。
[0051]图9是实施例2的变形例的压缩机B’的剖视图。在磁轭44’ ’的周壁部45s’ ’上经由轴承25cr仅连结有活塞25c。平衡器bb’被直接固定于旋转轴42’。平衡器bb’的偏心方向与外周面45c’的偏心方向不同。通过这样的结构，也能够降低整体的转矩的不平衡。
[0052]并且，可以在壁部45f上设置一个或多个孔。由此，能够降低整体的转矩的不平衡。如果是该结构，则可以不设置分体部件的平衡器，也能够减轻重量。例如，也可以在壁部45f上的、旋转轴42与活塞25c的末端部之间的区域周边设置孔。例如，也可以在壁部45f的周向上设置多个孔。
[0053]另外，也可以在直接固定于旋转轴42’的平衡器bb’的基础上，还在磁轭44’’上固定另外的平衡器。
[0054]以上，对本发明的优选的实施方式进行了详细叙述，但本发明并不限定于所述的特定的实施方式，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行变形和变更。
[0055]在上述实施例中，通过使磁轭44的周壁部45s的厚度不同，由此形成偏心的外周面，但并不限定于这样的结构。例如，可以使磁轭的周壁部的厚度恒定，将偏心的环状的部件固定于该周壁部的外周面，并经由轴承使活塞与环状的部件连结。
[0056]在上述实施例中，活塞25a、25c相对于定子50、线圈30、永久磁铁46在径向上排列的方式构成，但并不限定于该结构。例如，可以使活塞25a仅与定子50、永久磁铁46中的任一方在径向上排列。
[0057]在上述实施例中，以设置有I对或2对气缸、活塞的情况为例示出，但并不限定于此。也可以设置例如3对以上的气缸、活塞。
【权利要求】
1.一种压缩机，其中， 所述压缩机具备: 气缸; 活塞，其被配置在所述气缸内；和 外转子型马达，其使所述活塞在所述气缸内往复， 所述外转子型马达包括定子和相对于所述定子旋转的外转子， 所述活塞位于所述外转子的径向外侧。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中， 所述外转子包括: 内周面，在所述内周面上固定有与所述定子对置的永久磁铁，且所述内周面相对于所述外转子的旋转轴心呈同心状；和 外周面，所述活塞与所述外周面连结，且所述外周面相对于所述旋转轴心偏心。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其中， 所述活塞位于所述定子和永久磁铁中的至少一个的径向外侧。
4.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中， 所述压缩机具备收纳所述外转子型马达和活塞的曲轴箱。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其中， 所述曲轴箱包括形成有连通孔的壁部， 所述气缸包括气缸主体和气缸盖， 所述气缸主体被固定于所述壁部的内表面侧，由所述气缸主体和所述壁部划定出通过所述活塞的往复移动而使容积增减的腔室， 所述气缸盖被固定于所述壁部的外表面侧，由所述气缸盖和所述壁部划定出经由所述连通孔与所述腔室连通的空间。
6.根据权利要求4所述的压缩机，其中， 在所述曲轴箱上形成有凹部， 在所述凹部中设置有与所述曲轴箱的内部连通的喷嘴。
7.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中， 所述压缩机具备平衡器，所述平衡器被固定于所述外转子的磁轭上。
8.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中， 所述压缩机具备平衡器，所述平衡器被固定于所述外转子的旋转轴上。
9.一种真空机，其中， 所述真空机具备: 气缸; 活塞，其被配置在所述气缸内；和 外转子型马达，其使所述活塞在所述气缸内往复， 所述外转子型马达包括定子和相对于所述定子旋转的外转子， 所述活塞位于所述外转子的径向外侧。
10.根据权利要求9所述的真空机，其中， 所述外转子包括: 内周面，在所述内周面上固定有与所述定子对置的永久磁铁，且所述内周面相对于所述外转子的旋转轴心呈同心状；和 外周面，所述活塞与所述外周面连结，且所述外周面相对于所述旋转轴心偏心。
11.根据权利要求10所述的真空机，其中， 所述活塞位于所述定子和永久磁铁中的至少一个的径向外侧。
12.根据权利要求9或10所述的真空机，其中， 所述真空机具备收纳所述外转子型马达和活塞的曲轴箱。
13.根据权利要求12所述的真空机，其中， 所述曲轴箱包括形成有连通孔的壁部， 所述气缸包括气缸主体和气缸盖， 所述气缸主体被固定于所述壁部的内表面侧，由所述气缸主体和所述壁部划定出通过所述活塞的往复移动而使容积增减的腔室， 所述气缸盖被固定于所述壁部的外表面侧，由所述气缸盖和所述壁部划定出经由所述连通孔与所述腔室连通的空间。
14.根据权利要求12所述的真空机，其中， 在所述曲轴箱上形成有凹部， 在所述凹部中设置有与所述曲轴箱的内部连通的喷嘴。
15.根据权利要求9或10所述的真空机，其中， 所述真空机具备平衡器，所述平衡器被固定于所述外转子的磁轭上。
16.根据权利要求9或10所述的真空机，其中， 所述真空机具备平衡器，所述平衡器被固定于所述外转子的旋转轴上。
【文档编号】F04B35/04GK104234973SQ201410246669
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】冈田英士, 上田一宏, 町田雅明 申请人:信浓绢糸株式会社