专利名称：冷冻剂压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷冻剂压缩机，具有压缩机缸体以及包括定子和转子的电动机， 所述定子包括具有轴向槽的叠片，绕组设置在所述轴向槽内，所述转子具有永磁体并不可旋转地连接于铅直延伸的轴，该轴通过径向轴承支撑于压缩机缸体。
背景技术：
冷冻剂压缩机例如应用在比如冰箱或制冷机等制冷设备中。为了使得冷却空间较少减小，需要这种冷冻剂压缩机的部件高度尽可能小。另外，冷冻剂压缩机的能耗应当尽可能小。因此，冷冻剂压缩机经常以可变速度操作，这意味着冷冻剂压缩机的操作能够与冷却性能相适配。
就此而言，冷冻剂压缩机内部出现的摩擦损失对于能耗具有影响。从 W02008/116752A1，获知利用磁铁装置为其中电机的轴被轴向支撑的轴向轴承减载，磁铁装置由两个磁铁形成，一个磁铁位于该轴的下前侧，而另一个磁铁位于冷冻剂压缩机壳体的底部。两磁铁予以极化使得它们彼此排斥，该排斥力平衡或至少减少带有转子的轴的重力。 这使得轴向轴承上的负荷减小。
从US20070166175A1可知一类似的实施方式，其中轴向轴承制成磁性轴承，在驱动轴和压缩机缸体之间包括两个环形磁铁，该两个环形磁铁在轴向方向上相互排斥。就此而言，设置有另外的止挡面，止挡面比两个磁铁具有更小的相互距离。从而，同样在冷冻剂压缩机的运输期间，能够防止两个磁铁之间的接触。
由于这些附加磁铁的价格通常相对较高，使得冷冻剂压缩机的制造成本增加。发明内容
本发明的目标旨在提供一种具有低摩擦损失和设计简单的冷冻剂压缩机。
根据本发明，该目标得以实现的原因在于定子叠片的轴向中心比永磁体的轴向中心设置在更高的高度处。
在此，“更高的高度处”指的是定子叠片的轴向中心的位置，在可操作地组装好的冷冻剂压缩机的情况下，该位置在重力方向上高于永磁体的轴向中心所处的位置。从而，永磁体的轴向中心在重力方向上设置在定子叠片的轴向中心下方。在这种定位情况下，利用了永磁体相对于定子叠片的移动将产生磁力，因为转子的永磁体的磁场总是试图相对于定子叠片对称地调整转子。从而，由于作用在转子和永磁体的重力与由永磁体的磁场产生的磁力之间存在平衡，从而产生带有转子的永磁体的对齐定位。这样，轴向轴承实际上不再必须承受力。还可以完全不用轴向轴承，这意味着具有转子的轴仅支撑在径向轴承中。磁力的大小取决于由永磁体产生的磁场的力。磁场受永磁体的种类和大小、气隙的尺寸和永磁体与定子叠片之间的轴向位移大小的影响。具有永磁体的转子会调整至平衡位置，磁力和重力在该位置大小相等。这意味着相对于定子叠片转子以一种对话的方式“下降”或不对称地定位。
特别优选的为轴是轴向可移动的，止挡面提供用来限制至少在重力方向的轴向移动路径。从而，轴仅在径向上固定在径向轴承中，而在轴向方向上它是可动的。就此而言， 由止挡面限制的移动路径的大小使得，带有有永磁体的转子能够不受机械影响地到达平衡位置，在该平衡位置磁力和重力同等大小。止挡面确保在其它负载情况下，例如在冷冻剂压缩机运输期间产生的颠簸，带有永磁体和轴的转子不会产生不允许的轴向运动。就此而言， 止挡面可设置低摩擦的硬质涂层，从而在冷冻剂压缩机的操作期间的接触也不会对冷冻剂压缩机造成损坏。这对于冷冻剂压缩机于运动状态下使用而言尤为有利。
优选地，转子为围绕定子旋转的外转子。从而轴被导引通过定子上的孔口，用于轴的径向轴承设置在定子的孔口中。相对于制成为内转子的转子而言，将转子制成外转子允许冷冻剂压缩机的部件高度的进一步降低。在相同性能的情况下，具有转子形式的转子的电机的部件高度更小。
在优选的实施方式中，永磁体制作成在轴向方向上比定子叠片更长。这使得可以对永磁体的轴向中心相对于定子叠片的轴向中心的位移进行补偿。尽管具有位移，定子的铁芯被充分利用，从而实现最佳的电机效率。当使用成本划算的永磁体，例如通常用于外转子型电机的铁磁体时，这大概不会增加成本。取代使用在轴向方向上比一般情况长的永磁体，当然也可减小定子的叠片的轴向延伸长度。从而，可以仅使用至少在某种程度上相同的部件制造具有不同性能的冷冻剂压缩机。这简化了库存。在冷冻剂压缩机的操作状态，永磁体在轴向上完全覆盖定子。
在另一优选实施方式中，永磁体制成为在轴向方向上短于定子叠片，从而在冷冻剂压缩机的操作状态下，永磁体沿轴向方向完全被定子叠片覆盖。尽管永磁体的轴向中心从而设置为低于定子叠片的轴向中心，但永磁体仍被定子完全覆盖。因此，永磁体的效用全部得以利用。不过，气隙不再仅由永磁体和定子叠片界定，电机的效率降低。然而，由于可以免除轴向轴承，由低摩擦轴承带来的优点犹存。
在又一优选实施方式中，永磁体在轴向方向上具有和定子叠片相同的长度，从而定子叠片在重力方向上的上端处以及永磁体在下端处分别轴向伸出。从而，就它们的轴向尺寸而言，永磁体和定子叠片如同在已知的冷冻剂压缩机中那样进行制作，在已知的冷冻剂压缩机中，定子和转子依靠机械的轴向轴承彼此对齐，使得它们的中心位于相同的轴向高度。其中永磁体与定子叠片具有相同轴向长度的冷冻剂压缩机的实施方式，允许使用与现有冷冻剂压缩机相同的部件。然而，由于重力，带有永磁体的转子会相对于定子在重力方向上向下降落，直到到达平衡位置，在平衡位置处永磁体的轴向作用的磁力对应于具有相反代数符号的重力。在该位置，定子在轴向上向上伸出永磁体之外，而永磁体从定子叠片在重力方向上向下伸出。就此而言，定子叠片的一部分没有用来产生磁场，从而电机的效率在某种程度上降低。然而，由于可以取消轴向轴承所致的节省和随之而来的摩擦损失的减少， 这是可以接受的。
下面，本发明将结合附图以优选实施方式为基础进行详细描述，其中
图I为第一实施方式的冷冻剂压缩机的剖视图，
图2为第二实施方式的冷冻剂压缩机的剖视图，以及CN 102536731 A
图3为第三实施方式的冷冻剂压缩机的剖视图。
具体实施方式
图I示出了气密封闭的冷冻剂压缩机I的剖面，冷冻剂压缩机I包括压缩机缸体2 和电动机3。在图中仅示出了压缩机缸体2的托架4，该压缩机缸体2还包括例如活塞-缸单元，所述托架4提供了对于电机3的连接。
电机3为外转子型电机，并包括定子5和转子6。定子5包括具有轴向延伸的槽的叠片7，绕组8设置在轴向延伸的槽中。转子6包括盘形的底部9，轴向永磁体10设置在该底部9上并在外侧被短路环(short-circuit ring) 11沿轴向覆盖。各永磁体10例如形成为环形扇段形元件。在永磁体10的径向内侧和定子叠片7的径向外侧之间形成有环形的气隙12。
转子6不可转动地连接于被径向支撑在径向轴承14中的轴13。径向轴承14支撑在压缩机缸体2的托架4中，因为径向轴承14被压入托架4的孔口中。定子5或者定子叠片7也固定在径向轴承14上。从而，定子5依靠径向轴承相对于压缩机缸体2定位。
轴13在重力方向的上端部15具有偏心支撑的曲柄销16。轴13在重力方向的下端部17浸入冷冻剂压缩机I的油槽(未示出)中。
定子叠片7的轴向中心18在重力方向上设置在比永磁体10的轴向中心19更高的高度处。就此而言，永磁体10的轴向中心19相对于定子叠片7的轴向中心18偏离开距离S。在该实施方式中，由于永磁体10在轴向方向，也就是在与转子6的旋转轴线20平行的方向上，比定子叠片7延伸的更多，这样当冷冻剂压缩机I处于操作状态时，定子叠片7 沿轴向方向完全被永磁体10覆盖。转子6仅被径向支撑。然而,在轴向方向,转子可相对于定子至少在某一距离范围内移动，也就是其不是固定的。在此，由永磁体产生的磁场的磁力试图使转子相对于定子5的叠片7对称地定位。在所示的位置，转子6处于平衡位置，这意味着作用在转子上的重力在数值上与相反方向的磁力刚好同样大小。就此而言，转子相对于定子叠片7下降距离S。
为了防止对冷冻剂压缩机I造成损坏，例如在冷冻剂压缩机I的运输期间或在运动状态下使用期间可能发生的轴向颠簸造成的损坏，而提供有止挡面21、22。下止挡面22 设置在径向轴承14的上前侧。上止挡面21设置在轴13的径向凸缘的底侧。在定子叠片 7的轴向中心18相对于永磁体10的轴向中心19的正常移动期间，止挡面21、22具有相互隔开的距离。仅当产生附加的外力时，止挡面21、22才彼此接触。止挡面21、22可包括相对硬的低摩擦材料，从而在电机3运作时也不致发生损坏。
图2示出了又一优选实施方式的冷冻剂压缩机I。相同的部件具有相同的附图标记。如根据图I的实施方式那样，转子3在轴向上不再被机械地支撑，而是仅只通过由转子 3的环状设置的永磁体10结合定子5的叠片7产生的磁力支撑。与根据权利要求I的实施方式不同的是，在根据图2的冷冻剂压缩机I中，永磁体在轴向上的长度与定子叠片7的轴向长度恰好相同。这使得定子叠片7在重力方向的上端部24处伸出永磁体10之外,而永磁体10在重力方向的下端部25处伸出定子叠片7之外。以虚线表示的是不用来产生磁场的定子叠片7的区域26。从而，采用该实施方式，定子叠片和永磁体都没有完全被利用。
图3不出又一实施方式,其中，在轴向方向永磁体10的长度小于定子叠片7的长度。采用该实施方式，定子叠片7在上端部24和下端部25两处均在轴向上伸出永磁体10 之外。这使得定子在叠片7上形成两个区域26、27，该两个区域都不对电机效率产生作用。
在所有实施方式中，在径向轴承14的上侧和板23的下侧之间设置有止挡面21、 22。止挡面还可设置在其它位置。然而，一个止挡面应设置在冷冻剂压缩机I的固定部分上，而另一止挡面应设置在轴或转子上，以便用作在运输期间限制这些部件之间的相对移动的轴向止挡面或接触面。
在不同的实施方式中，即使定子叠片的整个轴向长度未被用于驱动，而是包括未利用的区域，轴向轴承的配置也确保了冷冻剂压缩机具有非常简单的设计同时仅具有很小的摩擦损失。从而，由永磁体相对于定子叠片的非对称设置所引起的效率降低是微小的。
权利要求
1.一种冷冻剂压缩机，具有压缩机缸体以及包括定子和转子的电动机，所述定子包括具有轴向槽的叠片，绕组设置在所述轴向槽内，所述转子具有永磁体并不可旋转地连接于铅直延伸的轴，该轴通过径向轴承支撑于压缩机缸体，其特征在于，所述定子叠片(7)的轴向中心(18)比永磁体(10)的轴向中心(19)设置于更高的高度处。
2.根据权利要求I所述的冷冻剂压缩机，其特征在于，所述轴(13)可轴向移动，止挡面 (21,22)设置用来限制至少在重力方向的轴向移动路径。
3.根据权利要求I或2所述的冷冻剂压缩机，其特征在于，所述转子(6)是围绕所述定子(5)旋转的外部转子。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的冷冻剂压缩机，其特征在于，在轴向上所述永磁体(10)比定子叠片(7)的尺寸长。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的冷冻剂压缩机，其特征在于，在轴向上所述永磁体(10)比定子叠片(7)的尺寸短，从而在冷冻剂压缩机⑴的操作状态下，所述永磁体(10)沿轴向方向完全被定子叠片(7)覆盖。
6.根据权利要求I至3中任一项所述的冷冻剂压缩机，其特征在于，在轴向上所述永磁体(10)与定子叠片(7)具有相同的长度，从而定子叠片(7)在上端(24)处以及永磁体(10)在下端(25)处轴向伸出。
全文摘要
本发明公开了一种冷冻剂压缩机(1)，具有压缩机缸体(2)和包括定子(5)以及转子(6)的电动机(3)，该定子(5)包括具有轴向槽的叠片(7)，绕组(8)设置在所述轴向槽内，转子(6)具有永磁体(10)并与铅直延伸的轴(13)不可旋转地连接，该轴(13)通过径向轴承(14)支撑于压缩机缸体(2)。为了减少摩擦损失，转子(6)仅被径向支撑，即其不被机械固定。这使得定子叠片(7)的轴向中心(18)设置在比永磁体(10)的轴向中心(19)更高的高度处。
文档编号H02K1/16GK102536731SQ20111043070
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月14日 优先权日2010年11月12日
发明者F·H·艾弗森 申请人:思科普有限责任公司