专利名称：容积式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用HFC系列制冷剂、自然系列制冷剂即空气、二氧化碳及其他压缩性气体的容积式压缩机，尤其适于小型化且高输出的压缩机。
背景技术：
以涡旋式压缩机、往复移动式压缩机及旋转式压缩机等为代表的容积式压缩机，不仅作为家庭/业务/装车/车辆用途等的制冷空调设备压缩机，还作为工厂的空气来源或燃料电池等的空气供给压缩机等，广泛地应用在各个领域上。而且，从防止地球变暖的观点要求具有较高的能量转换效率，在降低成本方面要求小型化。
一直以来，由于为了小型化以缩短驱动压缩机构部的电动机的轴长来实现压缩机的小型化，于是，已知有使用不具有线圈端部的凸极式马达(爪形磁极马达)缩短压缩机的总长的方法，这种方法例如记载在专利文献1(专利文献1特开2001-280247号公报)上。
由于在上述现有技术中，只不过是通过消除线圈端部来实现小型化，因此，未充分考虑通过高输出、高速运转进行大容量范围的运转的情况，为了高输出化只能将爪形磁极作为多相沿轴向叠置，使得伴随高输出化损害原来的小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供可高输出、高速运转且具有较高的能量转换效率并小型化了的容积式压缩机。还有，另外的目的在于，尤其缩短容积式压缩机的轴长，提高可靠性。
为了解决上述课题，本发明在具备起压缩作用的压缩机构部和驱动该压缩机构部的电动机的容积式压缩机中，所述电动机具备在以磁粉形成的爪形磁极交互地啮合的状态下，沿圆周方向排列设置的定子铁心和对所述爪形磁极圆环状地卷绕的环状线圈。
根据本发明，由于使用以磁粉形成的爪形磁极构成电动机，因此，能够得到更高速运转且具有较高的能量转换效率的容积式压缩机。
图1是表示本发明的一个实施方式中的压缩机的整体的剖视图。
图2是表示一个实施方式中的定子铁心的剖视图。
图3是表示一个实施方式中的爪形铁心的俯视图。
图4是表示一个实施方式中的爪形铁心的剖视图。
图5A-图5C是表示一个实施方式中的转子铁心的俯视图。
图6是表示另一个实施方式中的压缩机的整体的剖视图。
图7是表示其它实施方式中的压缩机的整体的剖视图。
图8是表示其它实施方式中的压缩机的整体的剖视图。
图9是表示其它实施方式中的压缩机的整体的剖视图。
图中1、101-压缩机构部，2-固定涡旋，3-旋转涡旋，3c-轴支撑部，4-构架，5-密闭容器，6、26、50-轴支撑部，7-压缩室，8-吸入口，9-吸入空间，10-排出空间，11-排出口，12-副构架，15、16-平衡器，17-润滑油，19-密封部件，21-定子，21a、21b、21c-定子铁心，21d、21f、21e-环状线圈，22-转子，23-电动机，24-曲柄轴，24a-主轴部，24b、24e-副轴部，24c-偏心销部，25-欧氏环，30-铁心框，31、32-爪形铁心，33-爪形磁极。
具体实施例方式
首先，参照图1～图5对根据一实施方式的容积式压缩机进行详细说明。
容积式压缩机是使用了小型且可高输出的涡旋式压缩机的压缩机构部1，将旋转驱动旋转涡旋3的驱动单元收放在密闭容器5内。压缩机构部1以固定涡旋2和旋转涡旋3及构架4作为基本单元，固定涡旋2或构架4固定于密闭容器5上。
固定涡旋2具备螺旋状卷板(ラツプ)2a和镶板2b及排液口2c，并借助于构架4和螺栓固定。卷板2a垂直地竖立设置在镶板2b上。旋转涡旋3具备螺旋状卷板3a和镶板3b及轴支撑部3c。卷板3a垂直地竖立设置在镶板3b上。使固定涡旋2和旋转涡旋3啮合的压缩室7进行通过旋转涡旋3的旋转运动而减少其容积的压缩动作。
伴随旋转涡旋3的旋转运动，工作流体经由吸入口8、吸入空间9被吸入到压缩室7内，且被吸入的工作流体经过压缩行程后从固定涡旋2的排液口2c向密闭容器5的排液空间10排出，而后，进一步经由排出口11从密闭容器5排出。由此，密闭容器5内的空间保持排液压力。还有，为了防止以比设计压力低的低压比运行时所产生的过压缩，设有过压缩防止单元(未图示)。过压缩防止单元具备连通压缩室7和排液空间10的通道和打开形成过压缩的部分的通道的阀门。
旋转驱动旋转涡旋3的驱动单元具备电动机23，其由定子21和转子22构成，定子21使用了以磁粉成型的爪形铁心啮合的定子铁心21a、21b、21c；曲柄轴24；旋转涡旋3的自传防止机构的主要零件即欧氏环25；构架4；以及副构架12。
电动机23将转动作用赋予给曲柄轴24。曲柄轴24具备主轴部24a和副轴部24b及偏心销部24c。设置在构架4上的轴支撑部6、设置在副构架12上的轴支撑部26构成转动自如地配合曲柄轴24的主轴部24a和副轴部24b的轴支撑部，设置在旋转涡旋3上的旋转轴支撑部3c沿旋转轴方向可移动地且转动自如地配合曲柄轴24的偏心销部24c。曲柄轴的轴支撑部6、26，分别配置在压缩机构部1的与电动机相反的一侧和电动机23的与压缩机机构部相反的一侧。另外，在轴支撑部3c、6、26上除了滑动轴承以外还可使用符合使用条件的滚动轴承或其他轴支撑部件。
欧氏环25设置于由旋转涡旋3和构架4构成的空间内。形成于欧氏环25上的正交的2组楔子部分的1组滑动在构成于构架4上的欧氏环25的承受部即楔子槽27a上，剩余的1组滑动在构成于旋转涡旋卷板2a的背面一侧的楔子槽27b上。由此，旋转涡旋3不在垂直于涡旋卷板的竖立设置方向即轴线方向的面内自转地旋转运动。
为了向密闭容器5内固定定子21，将定子铁心21a、21b、21c收放在铁心框30内，并使铁心框30与固定涡旋2配合。另外，铁心框30的配合对象，只要是固定涡旋2就能保证高精度，但也可以是压缩机构部1的一部分、密闭容器5。
图2放大表示了定子铁心21a、21b、21c之中的一个，定子铁心具有第一爪形铁心31和第二爪形铁心32，在定子铁心的内部设有环状线圈21d、21e、21f。
在爪形铁心上，作为与转子22相对的磁极面，沿轴向弯折设有爪形磁极33，且环状线圈21d、21e、21f相对爪形磁极33卷绕成圆环状。定子铁心在设置于爪形铁心上的爪形磁极交互地啮合的状态下，使两个爪形铁心排列设置在圆周方向上。
再有，图3是第二爪形铁心32的结构图，图4表示作为爪形铁心32的截面的图3中的A-A截面，定子铁心在与转子22的相对面上具有作为磁极面的爪形磁极。在图2～图4中，由于在一个爪形铁心上存在两个爪形磁极，因此，在一个定子铁心上存在四个爪形磁极。并且，电动机23作为4极电动机动作。
如图1所示，三个定子铁心21a、21b、21c使各个定子铁心的爪形磁极沿圆周方向彼此错开120°，并用三相交流电源驱动。还有，定子铁心21a、21b、21c，由于是由磁粉成型的爪形铁心，因而若为了高输出化而缩小转子22的外周和爪形磁极之间的距离，则存在从爪形磁极掉落磁粉、损害可靠性的危险，因此，为了防止发生这种情况而涂覆有树脂保护膜。作为树脂保护膜材料，只要使用耐热性较高的热塑性工程塑料即PPS(聚苯硫醚)系列树脂等即可。
至于转子22，虽然在转子表面上配置有磁铁的转子既便宜又耐用，但至于其他转子，只要能够用如图5A所示的笼形的转子或具有图5B所示的笼形导体和磁铁的转子或具有图5C所示的流量关卡(切缝)的转子等构成与爪形磁极配合的磁极即可。另外，图5中的40、41是笼形导体，42是磁铁，43是流量关卡。
使设有轴支撑部26的副构架12向铁心框30配合。另外，副构架12的配合对象也可以是密闭容器5。在副构架12上，有承受曲柄轴24向下方移动时的荷载的推力轴承13。另外，当曲柄轴24向上方移动时，用推力挡盖18支承。
在对各个轴支撑部3c、6、26进行润滑时，在将供油泵14设置在副构架12的下部的同时，通过曲柄轴24的转动动作使之转动而实现泵作用。即，用供油泵14吸引存储在密闭容器5的下部空间内的润滑油17，并通过设置于曲柄轴内的供油通道24d等向各部供给。另外，作为供油泵，虽然这里未图示，但也可以使用通过构成在曲柄轴24上的偏心转动动作而实现的离心泵。还有，供给到轴支撑部3c、6上的润滑油，通过设置于构架4上的圆形状的密封部件19和供油用小孔20，能够仅供润滑压缩室7内所需的供油量。
为了消除因旋转涡旋3或曲柄轴的偏心销部24c等的转动引起的偏心失衡，在压缩机构部1的与电动机相反一侧和压缩机构部1与电动机23之间设置平衡器15、16。压缩机构部1与电动机23之间的平衡器16做成比定子21、定子铁心21a、21b、21c的内径小的形状，并能够经由曲柄轴24通过定子21的内径部。
根据所述内容，使用了以磁粉成型的爪形铁心啮合的定子铁心的电动机23，由于与现有的凸极式电动机相同地不具有末端线圈部，因此，能够缩短电动机轴长，并且可高速转动并具有较高的能量转换效率的特性和高输出特性。于是，由于通过电动机23的小型化也能缩短曲柄轴24的轴长，因此，降低曲柄轴24的变形并能够抑制轴支撑部中的一部分，由此，提高轴支撑部可靠性。
还有，可实现容积式压缩机的小型化和高速化，并为了防止爪形铁心31、32的粉末掉落，在爪形铁心上涂覆有树脂保护膜以防止压缩机上的异物咬入，由此，提高可靠性。
再有，由于以磁粉成型的爪形铁心31、32收放在铁心框30内，因此，不仅能够防止由对密闭容器的定子铁心的嵌合引起的爪形铁心的破坏，还能够消除由嵌合引起的密闭容器的变形。也就是说，能够高精度地装配对密闭容器配合的零件。
再有，通过将铁心框30配合固定在固定涡旋2或压缩机构部1上，可高精度地定位设置于构架4上的轴支撑部6和定子21的同轴度。
再有，由于铁心框30也可以与设有轴支撑部26的副构架12配合固定，因此，可高精度地定位设置于构架4上的轴支撑部6和定子21以及副构架12的轴支撑部26的同轴度。
再有，由于可以缩短容积式压缩机的轴长，因此，能够进一步缩短曲柄轴24的轴长，并在转动自如地配合曲柄轴24的两个轴支撑部6、26之间，在可设置压缩机构部1和电动机23的同时，在压缩机构部1的与电动机相反一侧和压缩机构部1与电动机23之间可设置消除偏心失衡的平衡器，因此，可进一步降低高速运转时的曲柄轴24的变形。由此，在实现高速运转时的可靠性的提高的同时，降低由曲柄轴变形引起的轴承部的滑动损失。
再有，设置于压缩机构部1与电动机23之间的平衡器16的外径做成比定子21、定子铁心21a、21b、21c的内径小，因此，组装性也提高，并能在压缩机构部1上使用压缩机构以实现小型化和高速化，使得曲柄轴24贯通旋转涡旋3和固定涡旋2，成为以轴支撑部6、26夹持压缩机构部的方式，而且可使作用在轴支撑部上的荷载的偏心适宜化，可进一步降低高速运转时因明显的偏心失衡而产生的曲柄轴变形。
下面用图6详细说明表示第二实施方式的容积式压缩机。图6表示第2实施方式中的涡旋压缩机的整体结构。在轴支撑部6、50的配置、推力轴承13和推力轴承支撑部51以及供油方式上与第一实施方式不同。
作为曲柄轴24的轴支撑部，将轴支撑部50构成在固定涡旋2上。轴支撑部50转动自如地配合曲柄轴的副轴部24e，即使由转子22的振摆旋转引起的曲柄轴24的变形较大，其所受影响也较小。
虽然在推力轴承支撑部51和构架4上设有用于支撑曲柄轴24的轴向力的推力轴承13和推力挡盖18，但若在曲柄轴的偏心销部24c的两端设置推力挡盖部则变得更简单。另外，在图6中，用螺栓使推力轴承支撑部51与铁心框30结合。
作为供油方式，采用通过在曲柄轴24内偏心的供油通道24f转动动作而发挥作用的离心供油方式，从而在配置轴支撑部50的同时，能够减少零件件数。
如上所述，通过在固定涡旋2上配置支撑曲柄轴24的副轴部24e的轴支撑部50，能够减少压缩机整体上的零件件数，而且能够做成结构简单、小型且高效率的压缩机。
下面用图7详细说明表示第三实施方式的容积式压缩机。图7表示旋转式压缩机的整体结构。
驱动源是由定子21及转子22构成的电动机23，其中，定子21包括以磁粉成型的爪形铁心啮合而构成的定子铁心21a、21b、21c和环状线圈21d、21e、21f。定子铁心21a、21b、21c收放在铁心框30内。
旋转式压缩机的压缩机构部101由以下各部构成气缸102；封闭气缸102的两端部的第一端板103、第二端板104；配置于由气缸102和第一端板103、第二端板104围住的空间内的辊子105；以及具有使由气缸102和第一端板103、第二端板104以及辊子105构成的空间容积与辊子105的运动一起变化的功能的叶轮(未图示)构成，压缩室106是由与辊子105的运动一起变化的气缸102和第一端板103、第二端板104和辊子105以及叶轮构成的空间容积。工作流体经由吸入口107被吸入到压缩室106内。工作流体随辊子105的移动压缩，并经由设置于第二端板104上的排液口108、排液阀109向密闭容器112内的排液空间110排出，而后经由排出口111从密闭容器112排出。
辊子105的驱动装置具有电动机23和曲柄轴120及第一端板103以及副构架121。曲柄轴120具备主轴部120a和副轴部120b以及偏心销部120c。配置于第一端板103上的轴支撑部122、配置于副构架121上的轴支撑部123，构成转动自如地配合曲柄轴120的主轴部120a和副轴部120b的轴支撑部，辊子105与曲柄轴120的偏心销部120c转动自如地配合。曲柄轴的轴支撑部122、123分别配置在压缩机构部101的与电动机相反的一侧和电动机23的与压缩机机构部相反的一侧。另外，在轴支撑部122、123上除了滑动轴承以外，对于高速高负荷运转滚动轴承较适宜。
在副构架121上设有承受曲柄轴120向下方移动时的荷载的推力轴承130。当曲柄轴120向上方移动时，用推力挡盖131支承。
在对轴支撑部122、123以及辊子105与曲柄轴的偏心销部120c之间的滑接面进行润滑时，通过并用在曲柄轴120内使之偏心的供油通道120d所转动动作的离心供油作用，以及利用压缩室106和密闭容器112内的排液空间110之间的差压的差压供油作用而实现泵作用。即，用供油泵的作用吸引存储在密闭容器112的下部空间内的润滑油132并通过设置于曲柄轴内的供油通道120d等向各部供给。另外，作为供油泵，虽然这里未图示，但也可以使用作为外部供油泵的次摆线泵等。
为了消除因辊子105或曲柄轴的偏心销部120c等的转动而引起的偏心失衡，在压缩机构部101的与电动机相反一侧和压缩机构部101与电动机23之间设置平衡器133、134。压缩机构部101与电动机23之间的平衡器134，做成比定子21的内径小的形状，并能够经由曲柄轴120的内部通过定子21的内径部。
根据上述内容，由于电动机的轴长较短且使用铁心框能够进一步缩短该容积式压缩机的轴向长度，所以进一步缩短曲柄轴120的轴向长度，并在转动自如地配合曲柄轴120的两个轴支撑部122、123之间，在可设置压缩机构部101和电动机23的同时，在压缩机构部101的与电动机相反一侧和压缩机构部101与电动机23之间可设置消除偏心失衡的平衡器，因此，可进一步降低高速运转时的曲柄轴120的变形。由此，在实现高速运转时的可靠性的提高的同时，因降低由曲柄轴变形引起的轴承部的滑动损失，因此，可实现高能量转换效率化。
还有，通过将配置压缩机构部101与电动机23之间的平衡器134的外径做成比定子21的内径小，因而也能够提高组装性。因此，可使作用在轴支撑部上的荷载的偏心适宜化，并可进一步降低高速运转时因明显的偏心失衡而产生的曲柄轴变形，从而能够实现可小型、高速运转且具有高能量转换效率的旋转式压缩机。
下面用图8详细说明表示第四实施方式的容积式压缩机。图8表示旋转式压缩机的整体结构。
作为曲柄轴120的轴支撑部，在第二端板104上设有轴支撑部140。虽然将用于支撑曲柄轴120的轴向力的推力轴承141和推力挡盖131构成在曲柄轴的偏心销部120c的电动机一侧和第一端板103上，但通过在偏心销部120c的两端构成两推力挡盖部等，可实现进一步的简单化。
下面用图9详细说明表示第五实施方式的容积式压缩机。图9表示旋转式压缩机的整体结构。
其特征在于，将压缩机构部154配置在密闭容器112的下部，并将平衡器150、151配置在转子22的两端。平衡器150、151，不必与转子22直接配合，也可以设置在曲柄轴上。通过在曲柄轴的偏心销部120c的两端构成用于支撑曲柄轴120的轴向力的推力轴承153和推力挡盖152，可实现进一步的结构简单化。也可以取代推力轴承153而用第一端板本身承受推力负荷，从而实现结构简单化。
如上所述，通过在由实施了绝缘保护膜处理的磁粉成型的爪形铁心上涂抹树脂保护膜，能够防止容积式压缩机在运转过程中从以构成电动机的定子铁心的磁粉成型的爪形铁心掉落粉末，并能确保容积式压缩机的可靠度。
还有，由于由以磁粉成型的爪形铁心构成的定子铁心不必直接向压缩机壳体嵌合，因此，能够消除作用在以磁粉成型的爪形铁心上的嵌合力，并能防止以磁粉成型的爪形铁心的破坏。再有，由于降低由嵌合引起的压缩机壳体的变形，因此，可高精度地向压缩机壳体装配与之配合的零件。
再有，由于电动机可进一步接近压缩机构部而配置，因此，能够实现容积式压缩机的轴向长度的缩短，通过使设置于压缩机构部的与电动机相反的一侧的曲柄轴支撑部和定子铁心的同轴度为高精度并使曲柄轴挠度较小，降低高速运转时的因偏心失衡而产生的曲柄轴变形，从而能够提高可靠性。
再有，由于可高精度地保持设置于压缩机构部一侧的曲柄轴支撑部、定子铁心以及电动机一侧的曲柄轴支撑部的同轴度，因此，使得平衡器可通过定子内部，从而提高压缩机的组装容易性。
再有，通过在压缩机构部两侧设置曲柄轴支撑部，不会导致因曲柄轴长缩短而引起的轴承负荷的增大，同时，能够降低高速运转时的偏心失衡。
权利要求
1.一种容积式压缩机，具备起压缩作用的压缩机构部；驱动该压缩机构部的电动机；以及通过该电动机而被转动驱动并转动所述压缩机构部的曲柄轴，其特征在于，所述电动机具备在以磁粉形成的爪形磁极交互地啮合的状态下沿圆周方向排列设置的定子铁心；以及对所述爪形磁极圆环状地卷绕的环状线圈。
2.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，在所述爪形磁极上形成了树脂保护膜。
3.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，所述压缩机构部使固定涡旋和旋转涡旋啮合，并通过所述旋转涡旋的旋转运动进行压缩动作。
4.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，所述定子铁心固定于圆环状的铁心框上，该铁心框配置于所述容积式压缩机内。
5.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，在转动自如地支撑所述曲柄轴的两个轴支撑部之间，设置所述压缩机构部和所述电动机。
6.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，在所述压缩机构部和所述电动机之间，设置了做成比所述定子铁心的内径还小的外径的平衡器。
7.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，在所述压缩机构部的与电动机相反的一侧设置了平衡器。
8.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其特征在于，所述压缩机构部使固定涡旋和旋转涡旋啮合，并通过所述旋转涡旋的旋转运动进行压缩动作，所述曲柄轴贯通所述旋转涡旋和所述固定涡旋，并在贯通了的部分转动自如地支撑所述曲柄轴。
9.一种容积式压缩机，具备起压缩作用的压缩机构部；驱动该压缩机构部的电动机；通过该电动机而被转动驱动并转动所述压缩机构部的曲柄轴；以及转动自如地支撑该曲柄轴的两个轴支撑部，其特征在于，具备所述电动机，该所述电动机具有在爪形磁极交互地啮合的状态下沿圆周方向排列设置的定子铁心和对所述爪形磁极圆环状地卷绕的环状线圈；使固定涡旋和旋转涡旋啮合，并通过所述旋转涡旋的旋转运动进行压缩动作的所述压缩机构部；设置于所述轴支撑部之间的所述压缩机构部及所述电动机；以及设置于所述压缩机构部和所述电动机之间，并做成比所述定子铁心的内径还小的外径的平衡器。
全文摘要
本发明涉及容积式压缩机，提供可高输出、高速运转且小型化了的容积式压缩机。在具备起压缩作用的压缩机构部(1)和驱动压缩机构部(1)的电动机(23)及通过电动机(23)而被转动驱动并转动压缩机构部(1)的曲柄轴(24)的容积式压缩机中，电动机(23)具备在以磁粉形成的爪形磁极(33)交互地啮合的状态下沿圆周方向排列设置的定子铁心(21a、21b、21c)和对爪形磁极(33)圆环状地卷绕的环状线圈(21d、21e、21f)。
文档编号H02K1/17GK101046200SQ20071000826
公开日2007年10月3日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年3月31日
发明者土屋豪, 柳濑裕一, 藤村和幸, 青木诚, 三宅成志, 松永睦宪, 榎本裕治, 菊地聪, 湧井真一, 野崎务 申请人:日立空调·家用电器株式会社