旋转式压缩的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式压缩机，包括：壳体、压缩机构和电机。压缩机构包括主轴承和曲轴，曲轴贯穿主轴承。电机被构造成产生一个电磁不平衡力，电磁不平衡力作用在曲轴上，电磁不平衡力的方向与曲轴的与转子接触的部分的变形方向相反。根据本发明的旋转式压缩机，减少了曲轴的变形量，减少甚至避免曲轴与主轴承的上端的接触，减少了主轴承的上端的承受力，减缓曲轴、主轴承等构件的弯曲变形程度，提高压缩机的可靠性，可以改善运转中转子和定子间的不同心状况，提升电机效率，改善噪音，减小了压缩机构和电机的负荷波动，减小旋转式压缩机运行过程中的震动，保证旋转式压缩机可以高频运行。
【专利说明】旋转式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷领域，尤其是涉及一种旋转式压缩机。
【背景技术】
[0002]目前旋转式压缩机已经得到大批量普通应用，但旋转式压缩机因周期性压缩所产生的周期性负荷给压缩机的设计、应用带来了诸多问题。
[0003]旋转式压缩机运转时承载着周期性的气体负荷，此气体负荷使曲轴发生弯曲变形，曲轴弯曲变形导致运转时固定在曲轴上的转子与定子不同心，产生电磁不平衡力，电磁不平衡力进一步增加了曲轴变形，由此反复迭代至气体负荷力、电磁不平衡力、曲轴变形应力达成平衡状态。由于上述的曲轴变形导致压缩机正常运转中存在入力高、振动大、噪音高、电机效率低、异常磨损等不足。随着压缩机用途的扩展，在高压差、重负荷、高转速等使用条件下此不利影响表现的越明显。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种旋转式压缩机，减少曲轴变形量，提升电机效率，减少了主轴承的上端的承受力。
[0005]根据本发明实施例的旋转式压缩机，包括:壳体；压缩机构，所述压缩机构包括主轴承和曲轴，所述曲轴贯穿所述主轴承；电机，所述电机设在所述壳体内，所述电机包括定子和设在所述定子内的转子，所述转子外套在所述曲轴上，所述定子设在所述壳体的内壁上且所述定子的外周壁上设有在所述定子的轴向方向上延伸的切边，所述切边与所述壳体的内壁之间限定出流通通道，所述定子包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的绕组，所述定子铁芯上设有在所述定子铁芯的周向方向上间隔分布的多个定子槽，其中所述电机被构造成产生一个电磁不平衡力，所述电磁不平衡力作用在所述曲轴上，且所述电磁不平衡力的方向与所述曲轴的与所述转子接触的部分的变形方向相反。
[0006]根据本发明实施例的旋转式压缩机，通过在电机中预埋一个电磁不平衡力，电磁不平衡力作用在曲轴，且电磁不平衡力的方向与曲轴的与转子接触的部分的变形方向相反，减少了曲轴的变形量，减少甚至避免曲轴与主轴承的上端的接触，从而可以减少曲轴和主轴承之间的摩擦力，减少曲轴的磨耗，减少了主轴承的上端的承受力，减缓曲轴、主轴承等构件的弯曲变形程度，提高压缩机的可靠性。同时由于曲轴的变形量减少，从而可以改善运转中转子和定子间的不同心状况，提升电机效率，改善噪音，同时减小了压缩机构和电机的负荷波动，减小旋转式压缩机运行过程中的震动，保证旋转式压缩机可以高频运行。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的旋转式压缩机还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]优选地,所述电磁不平衡力的大小为所述曲轴的承受的气体负荷力的1% -80%。
[0009]在本发明的一些实施例中，所述定子的中心轴线和所述转子的中心轴线间隔开。
[0010]在本发明的另一些实施例中，在所述定子铁芯上、经过所述定子的中心和所述压缩机构的滑片的中心线的第一平面的两侧，所述定子铁芯上的绕组不同。
[0011]具体地，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子铁芯的绕组的圈数、线径、材料、主副相圈数比例中的至少一种不同。
[0012]在本发明的再一些实施例中，在所述定子铁芯上、经过所述定子的中心和所述压缩机构的滑片的中心线的第一平面的两侧，所述定子铁芯的横截面形状不同。
[0013]可选地，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子槽的形状不同。
[0014]可选地，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子的所述切边的位置和/或所述切边的形状不同。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为根据本发明实施例的旋转式压缩机的示意图；
[0016]图2为根据本发明实施例的旋转式压缩机和传统的旋转式压缩机中的活塞在气缸内的活动示意图；
[0017]图3为根据本发明一个具体示例的旋转式压缩机中的定子和转子的位置关系图；
[0018]图4为图3所示的旋转式压缩机未运行时的曲轴的受力示意图；
[0019]图5为图3所示的旋转式压缩机运行时的曲轴的受力示意图；
[0020]图6为传统的旋转式压缩机中的曲轴的受力示意图；
[0021]图7为传统的旋转式压缩机中的曲轴的受力-变形示意图；
[0022]图8为传统的旋转式压缩机中的曲轴转角与曲轴受到的轴负荷的关系曲线图；
[0023]图9为传统的旋转式压缩机中的曲轴转角与曲轴受到的主轴承支撑力、副轴承支撑力和接触力之间的关系曲线图；
[0024]图10为传统的旋转式压缩机中的转子受到的不平衡磁拉力与转子单边偏心之间的关系曲线图。
[0025]附图标记:
[0026]旋转式压缩机100、
[0027]壳体1、
[0028]压缩机构2、主轴承20、曲轴21、气缸22、活塞23、滑片24、吸气腔25、排气腔26、副轴承27
[0029]电机3、定子30、转子31【具体实施方式】
[0030]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。[0032]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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]下面首先参考图2、图6-图10描述传统的旋转式压缩机的曲轴21’的受力情况。
[0035]传统的旋转式压缩机包括:壳体、压缩机构和电机，其中，压缩机构和电机分别设在壳体内，压缩机构包括气缸22’、活塞23’、曲轴21’、主轴承20’、副轴承27’，曲轴21’穿过主轴承20’、气缸22’和副轴承27’，活塞23’外套在曲轴21’上且位于气缸22’的压缩腔内。电机包括定子30’和设在定子30’内的转子31’。
[0036]压缩机运转中由曲轴21’带动活塞23’旋转，活塞23’转动过程中，吸气腔25’容积逐渐扩大，排气腔26’容积逐渐缩小，同时排气腔25’压力逐渐升高，气体负荷力作用于曲轴21’上，在单个压缩周期中曲轴21’受到的气体负荷力(即轴负荷)如图8所示，其中活塞23’转动360度为单个压缩周期。
[0037]如图6所示，曲轴21’在负荷气体作用，曲轴21’受到气体负荷力F、主轴承支撑力SB2和副轴承支撑力SB1，曲轴21’在气体负荷力F、主轴承支撑力SB2和副轴承支撑力SBl作用下产生弯曲变形(如图7所示)，变形后的曲轴21’在主轴承20’上端与主轴承20’接触，产生接触力SB3，接触力SB3的方向如图6和图7中所示。因此在压缩机运行的过程中，曲轴21’通常在作用力SB1、SB2和SB3处发生磨损。
[0038]图9为传统的旋转式压缩机中的曲轴21’受到的作用力(即主轴承支撑力SB2、副轴承支撑力SBl和接触力SB3)在一个周期中随曲轴21’转角的变化关系图。从图9中可看出，主轴承支撑力SB2和副轴承支撑力SBl是轴承支撑力的主体，接触力SB3的大小比较稳定，约为主轴承支撑力SB2的25%。
[0039]曲轴21’变形后会造成连接在曲轴21’上的电机转子31’结构发生倾斜，从而使得电机的定子30’和转子31’之间出现单边偏心dl，如图7所示。
[0040]本领域的技术人员都理解的是，当电机定子30’和转子31’不同心时，会出现气隙磁密不均，转子31’会受到来自如图7中左侧所示的不平衡磁拉力，不平衡磁拉力与单边偏心dl的关系如图10所示，通常由不平衡磁拉力引起的单边偏心dl的范围在0.05-0.5之间。不平衡磁拉力会与主轴承支撑力SB2、副轴承支撑力SBl和接触力SB3耦合，增加接触力SB3和副轴承支撑力SB1，同时增加曲轴21’弯曲变形。
[0041]由上分析可知，气体负荷力F会使曲轴21’发生弯曲变形、导致电机定子30’和转子31’不同轴产生不平衡磁拉力，不平衡磁拉力又增加了曲轴21’变形，这种现象会产生振动、噪音、电机效率低，曲轴21’磨损等不利影响。
[0042]因此，为了解决传统的旋转式压缩机中存在的上述问题，本申请提出了通过在电机中预埋一个电磁不平衡力TF，用该电磁不平衡力TF来部分平衡压缩机构的不平衡力。[0043]下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100，其中旋转式压缩机100可以为单缸压缩机还可为双缸压缩机，在本发明的描述中均以单缸压缩机为例进行描述，但值得理解的是，当旋转式压缩机100为双缸压缩机时，曲轴21的受力情况与单缸压缩机的受力情况相同，这里就不详细描述。
[0044]如图1和图2所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100包括:壳体1、压缩机构2和电机3，其中，压缩机构2包括主轴承20和曲轴21，曲轴21贯穿主轴承20。当然值得理解的是，压缩机构2还包括副轴承27、气缸22、活塞23、滑片24等元件，主轴承20和副轴承27分别设在气缸22的上表面和下表面,活塞23外套在曲轴21上且位于气缸22的压缩腔内，滑片24可移动地设在气缸22上的滑片槽内且滑片24的一端与活塞23的外周壁始终接触。
[0045]压缩机运转中由曲轴21带动活塞23旋转，活塞23转动过程中，吸气腔25容积逐渐扩大，排气腔26容积逐渐缩小，同时排气腔25压力逐渐升高，气体负荷力F作用于曲轴21上。
[0046]电机3设在壳体I内，电机3包括定子30和设在定子30内的转子31，转子31外套在曲轴21上，定子30设在壳体I的内壁上且定子30的外周壁上设有在定子30的轴向方向上延伸的切边(图未示出)，切边与壳体I的内壁之间限定出流通通道，定子30包括定子铁芯(图未示出)和缠绕在定子铁芯上的绕组(图未示出)，定子铁芯上设有在定子铁芯的周向方向上间隔分布的多个定子槽，其中电机3被构造成产生一个电磁不平衡力TF,电磁不平衡力TF作用在曲轴21上，且电磁不平衡力TF的方向与曲轴21的与转子31接触的部分的变形方向相反，也就是说，电机3中预埋一个电磁不平衡力TF，此时在电磁不平衡力TF的作用下，曲轴21的与转子31接触的部分受到一个与变形方向相反的作用力，从而可以减少曲轴21的变形量。
[0047]具体而言，由于电磁不平衡力TF的方向与曲轴21的与转子31接触的部分的变形方向相反，从而可以减少曲轴21的变形量，减少甚至避免曲轴21与主轴承20的上端的接触，从而可以减少曲轴21与主轴承20的上端之间的接触力SB3，具体地，电磁不平衡力TF的方向与接触力SB3的方向相同。换言之，电磁不平衡力TF部分或全部平衡接触力SB3，即接触力SB3相当于是部分或全部转移至预埋的电磁不平衡力TF上。
[0048]其中，需要进行说明的是，可采用任意手段对电机3进行改进，只要保证电机3在装配后(即转子31未转动时)自身可产生一个电磁不平衡力TF，且电磁不平衡力TF的方向与曲轴21的与转子31接触的部分的变形方向相反即可。
[0049]根据本发明实施例的旋转式压缩机100，通过在电机3中预埋一个电磁不平衡力TF,电磁不平衡力TF作用在曲轴21，且电磁不平衡力TF的方向与曲轴21的与转子31接触的部分的变形方向相反，减少了曲轴21的变形量，减少甚至避免曲轴21与主轴承20的上端的接触，从而可以减少曲轴21和主轴承20之间的摩擦力，减少曲轴21的磨耗，减少了主轴承20的上端的承受力，减缓曲轴21、主轴承20等构件的弯曲变形程度，提高压缩机100的可靠性。同时由于曲轴21的变形量减少，从而可以改善运转中转子31和定子30间的不同心状况，提升电机效率，改善噪音，同时减小了压缩机构2和电机3的负荷波动，减小旋转式压缩机100运行过程中的震动，保证旋转式压缩机100可以高频运行。
[0050]其中由于曲轴21承受的气体负荷力F可通过采用现有检测手段检测出，在本发明的一些实施例中，电磁不平衡力TF的大小限定为曲轴21的承受的气体负荷力F的1% -80%。此时可以保证在电磁不平衡力TF的作用下，曲轴21几乎不与主轴承20的上端接触，即此时接触力SB3接近于O。
[0051]在本发明的一些具体实施例中，根据本发明实施例的旋转式压缩机100可采用如下三种技术手段在电机3中预埋一个电磁不平衡力TF，其中下述的第一平面为经过定子30的中心和压缩机构2的滑片24的中心线的平面。同时下述的角度范围，是以滑片24的中心线为O度参考，压缩机运转中以电机3旋转方向即气体压缩方向为正方向。
[0052]第一种方式:定子30的中心轴线和转子31的中心轴线间隔开。具体而言，在设计电机3时使电机3在原始状态下定子30和转子31之间的间隙不均匀，即使得定子30和转子31不同心。例如如图3和图4所示，左侧间隙大于右侧间隙，产生偏心数值m。换言之，定子30和转子31在设计时预留与曲轴21变形反方向的不同心，例如当曲轴21向左变形时，此时转子31的中心轴线位于定子30的中心轴线的右侧。在图3的示例中，电机3上在转角范围180度到360度侧的间隙大于O度到180度侧的间隙。
[0053]此时由于定子30的中心轴线和转子31的中心轴线间隔开，从而在定子30和转子31限定的空间上、位于第一平面的两侧的间隙不同，导致两侧气隙磁密不同，定子30对转子31产生方向在O度到180度区间的电磁不平衡力TF，电磁不平衡力TF与接触力SB3方向相同。
[0054]从而电磁不平衡力TF使得电机3在运转过程中，偏心间隙m与曲轴21变形量叠力口，可保证定子30和转子31同心度，有效减少接触力SB3和曲轴21变形量。
[0055]如图5所示，在电机3运转过程中，与传统的旋转式压缩机100相比，电机3的不同心量d2得于减小，接触力SB3得以平衡。
[0056]第二种方式:在定子铁芯上、经过定子30的中心和压缩机构2的滑片24的中心线的第一平面的两侧，定子铁芯上的绕组不同。具体地，在定子铁芯上第一平面的两侧，定子铁芯的绕组的圈数、线径、材料、主副相圈数比例中的至少一种不同。也就是说，此时在定子30的180度到360度侧，放置与对侧不均等的绕组，由于两侧绕组不同导致两侧气隙磁密差异，产生电磁不平衡力TF。
[0057]第三种方式:在定子铁芯上、经过定子30的中心和压缩机构2的滑片24的中心线的第一平面的两侧，定子铁芯的横截面形状不同。具体地，在定子铁芯上第一平面的两侧，定子槽的形状不同、定子30的切边的位置和/或切片的形状不同。也就是说，在定子30的180度到360度侧，定子铁芯的截面形状与对侧不同，由于两侧定子铁芯的截面形状不同导致两侧气隙磁密差异，产生电磁不平衡力TF。
[0058]其中，需要理解的是，定子铁芯是由多个在定子30的轴向方向上依次叠加的定子冲片(图未示出)组成，由于多个定子冲片形状相同，此时定子铁芯的横截面形状不同可以理解为定子冲片的截面形状不同。
[0059]由于上下两个定子冲片之间采用多个扣点扣合，每个扣点包括凸点和与凸点配合的凹槽，其中凸点设在两个定子冲片中的其中一个上，凹槽设在两个定子冲片的中的另一个上。
[0060]因此在本发明的一些示例中，定子冲片的横截面不同可以包括定子冲片的扣点不同。[0061]当然值得理解的是，上述三种方式可以单独使用或组合使用。
[0062]根据本发明实施例的旋转式压缩机100，由于电机3被构造成产生一个电磁不平衡力TF，电磁不平衡力TF的方向与曲轴21的与转子31接触的部分的变形方向相反，因此具有如下优点:
[0063]1、曲轴21的轴受力减小，能减小摩擦力，提升能效、减小磨耗、延长寿命。
[0064]2、曲轴21的长轴变形量得以减小，可改善振动，实现压缩机高频运转。
[0065]3、运转中转子31和定子30间不同心状况得以改善，电机效率能有所提升，压缩机电磁音所占比例能得以减小。
[0066]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0067]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0068]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括: 壳体； 压缩机构，所述压缩机构包括主轴承和曲轴，所述曲轴贯穿所述主轴承； 电机，所述电机设在所述壳体内，所述电机包括定子和设在所述定子内的转子，所述转子外套在所述曲轴上，所述定子设在所述壳体的内壁上且所述定子的外周壁上设有在所述定子的轴向方向上延伸的切边，所述切边与所述壳体的内壁之间限定出流通通道，所述定子包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的绕组，所述定子铁芯上设有在所述定子铁芯的周向方向上间隔分布的多个定子槽，其中所述电机被构造成产生一个电磁不平衡力，所述电磁不平衡力作用在所述曲轴上，且所述电磁不平衡力的方向与所述曲轴的与所述转子接触的部分的变形方向相反。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述电磁不平衡力的大小为所述曲轴的承受的气体负荷力的1% _80%。
3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述定子的中心轴线和所述转子的中心轴线间隔开。
4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述定子铁芯上、经过所述定子的中心和所述压缩机构的滑片的中心线的第一平面的两侧，所述定子铁芯上的绕组不同。
5.根据权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子铁芯的绕组的圈数、线径、材料、主副相圈数比例中的至少一种不同。
6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述定子铁芯上、经过所述定子的中心和所述压缩机构的滑片的中心线的第一平面的两侧，所述定子铁芯的横截面形状不同。
7.根据权利要求6所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子槽的形状不同。
8.根据权利要求6所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述定子铁芯上所述第一平面的两侧，所述定子的所述切边的位置和/或所述切边的形状不同。
【文档编号】F04C29/00GK103982433SQ201410188783
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】梁双建, 郭宏 申请人:安徽美芝精密制造有限公司