專利名稱：封閉式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明是關于空調冷凍機等所用的封閉式壓縮機。
背景技術：
如圖6所示，現有封閉式壓縮機是在封閉容器101內設有壓縮機構部102，通過旋轉軸103，由電動機元件104的轉子105驅動。
在這里，壓縮機構部102為旋轉壓縮機。壓縮機構部102設有氣缸106、對通過旋轉軸103的偏心部107而在氣缸106內偏心旋轉的活塞108與氣缸106兩端面進行封閉的上端板109以及下端板110構成。
上端板109與下端板110分別設有支持旋轉軸可自由旋轉的滑動軸承部。在壓縮機構部102的活塞108與旋轉軸103的偏心部107的旋轉運動下，產生不平衡力。為平衡該不平衡力，在轉子105的兩端以相互成180度的旋轉角度安裝有上部平衡錘111與下部平衡錘112。
壓縮機構部2遠距離側的上部平衡錘111配置于與偏心部107的偏心方向相同的方向。壓縮機構部2近距離側的下部平衡錘112配置于旋轉軸103的偏心部107的相反側。
由于上部平衡錘111與偏心部107同向偏心，所以累加了失衡產生的力。下部平衡錘112的重量與轉子徑向位置固定，消除了該累加力。即如圖7所示，如果偏心部107失衡產生的力為F1，上部平衡錘失衡產生的力為F2、下部平衡錘112失衡產生的力為F3，那么三者的關系為F3＝F1+F2。
壓縮機構部偏心部107與電機元件的轉子105支持于上端板109上所設的滑動軸承部，配置于其兩側，并進行旋轉運動。在這里，偏心部107及上部、下部平衡錘失衡所產生的力F1、F2、F3的設定，以設于上端板109上的滑動軸承部為支點，力矩平衡。即F1與F3產生相同方向的力矩，F2產生與F1、F3方向相反的力矩。
因此，如果滑動軸承部中心與F1間的距離為L1，與F2間的距離為L2，與F3間的距離為L3，那么，三者的關系為F2×L2＝F1×L1+F3×L3。
通過上述構造，可消除偏心部107的失衡以及使旋轉軸進行“擂槌”運動(tilted pivot)的力矩。由此，可得到振動小、并可確保軸承的可靠性的封閉式壓縮機。
因此，采用現有技術制造的封閉式壓縮機高速運轉時，可考慮到下述情況。
平衡錘111與112的離心力為旋轉速度的2倍。旋轉軸103的撓曲量為距心力作用部位與支持部(軸承部)距離的3倍。
特別是，上部平衡錘111離心力作用下的旋轉軸103的撓曲量變大。因此，轉子103與定子113有時會發生接觸。旋轉軸103與上端板109、下端板111上所設滑動軸承間產生金屬接觸，并發生磨擦乃至粘合。
日本專利公開公報特開平2-33876號公報中提出了解決對策，減輕上部平衡錘111的重量，以產生失衡。但是，采用此方法，要想失去平衡，壓縮機的振動就變大。其結果，空調機或冷凍機的振動變大，可能使連接壓縮機的配管受損。
最近，為保護環境，已禁止使用破壞臭氧層的Hydro Chloro Fluoro Carbon(HCFC，氟氯烴)。因此，目前使用以不含氯的Hydro Chloro Fluoro Carbon(HCFC)類制冷劑以及二氧化碳為代表的天然制冷劑。
作為空調機用制冷機所用的HFC類制冷劑及二氧化碳與HCFC類制冷劑相比，在相同飽和溫度下壓力高。使用的話，對旋轉軸的作用力將變大，所以磨擦、振動也變大。
本發明的目的是，針對上述課題，提供一種可減小平衡錘離心力產生的撓矩所引起的旋轉軸的撓曲量，平衡偏心部的不平衡力，減小振動的封閉式壓縮機。
在本發明的封閉式壓縮機中，壓縮機構部設有旋轉運動的偏心部。旋轉軸由軸承支持，并可自由旋轉，同時與偏心部連接。轉子固定于從軸承支持部位向壓縮機構部相反側延伸的部分。定子對轉子提供旋轉磁場。
下部平衡調整部包括使重心旋轉軸方向的位置靠近壓縮機構側的下部平衡錘。
上部平衡錘，至少設有下述二者中的一個，即i)安裝于與上述偏心部相同旋轉方向位置的上部平衡錘；ii)在旋轉方向與壓縮機構偏心部成180度偏離位置安裝的上述旋轉軸方向的孔。
下部平衡通過設置插入其與轉子端面間的襯墊，使其重心的軸向位置靠近壓縮機構部側。
下部平衡錘與設于轉子端面的另一個平衡錘相比，由于其高度增加，所以，其重心軸向位置更靠近壓縮機構部側。
這樣，上部平衡錘與下部平衡錘便可平衡偏心部的不平衡力。
由此，可減小以軸承部為支點的下部平衡錘所產生的力矩。因此，由于該力矩的消除，上部平衡錘所產生的力矩也變小。其結果，可減小上部平衡錘的失衡量。
這樣，可在不犧牲低振動性及軸承可靠性的情況下，防止高速運轉時由于離力心而使軸彎曲。
附圖的簡單說明
圖1為本發明第1實施形態的剖視圖；圖2為本發明第2實施形態的剖視圖；圖3為本發明第3實施形態的剖視圖；圖4為本發明第4實施形態的剖視圖；圖5為本發明第5實施形態的剖視圖；圖6為現有封閉式壓縮機的剖視圖；圖7為顯示平衡錘與旋轉軸系統運轉時產生的力矩的概念圖。
最佳實施形態的說明下面，利用圖說明一下本發明的實施形態。
(實施形態1)圖1為本發明第一實施形態。
在圖1中，壓縮機構部2由氣缸6、偏心部7、活塞8、內部為圓筒形空間的氣缸6、上端板9、下端板10構成。
偏心部7在氣缸6的內部進行偏心旋轉運動。活塞8與在自由滑動狀態下與偏心部7連接的氣缸6的內圓周面連接，同時通過偏心旋轉進行壓縮運動。上端板9與下端板10安裝于氣缸6的兩端，并封閉成圓筒形空間，同時，支持與偏心部7一體的旋轉軸3自由旋轉。
電機元件4由固定于旋轉軸3上的轉子5、上部平衡錘11、下部平衡錘12、定子13構成。
上部平衡錘11在轉子5距壓縮機構部的遠端側，偏向安裝于與偏心部7偏心方向相同的方向。下部平衡錘12在轉子5距壓縮機構部的近端側，偏向安裝于與偏心部7的偏心方向相反的一側，中間裝有襯墊14。定子13向轉子提供旋轉磁場，產生旋轉扭矩。
為防止旋轉軸3的“擂槌”運動，必須設上部平衡錘11。但是，由于離心力為轉數的2倍，所以在高速旋轉時，由于與安裝于上端板9的軸承部的距離遠，所以會對旋轉軸3產生大的撓矩。因此，旋轉軸3可能會彎曲，與定子發生接觸。因此，最好盡量減小上部平衡錘的質量。
日本專利申請公告公報平2-33876號中所述壓縮機正是著眼于這一點，充分減小了上部平衡錘的質量。但是，此時，通過減小上部平衡錘11質量，抵消了本來得到不平衡力的目的，不得不犧牲控制振動的功能。
在本發明申請中，下部平衡錘12與轉子5的端面間插入了襯墊14。因此，下部平衡錘便遠離轉子5的端面。也就是說，下部平衡錘與軸承部間的距離變小。這樣，即使上部平衡錘質量變小，也不會抵消不平衡力，不必犧牲本來控制振動的功能。
換言之，以軸承部為支點的下部平衡錘12產生的力矩變小。因此，為消除此部分力矩，上部平衡錘11所產生的力矩也變小。其結果，可減小上部平衡錘的失衡量，所以不用犧牲低振動性及軸承可靠性，也可防止軸由于高速運轉時的離心力而彎曲。
在本實施形態中，下部平衡錘12與襯墊14具有下部平衡調整部的作用。上部平衡錘具有上部平衡調整部的作用。
(實施形態2)圖2為本發明第二實施形態。
在圖2中，上部平衡錘11質量足夠地小，小于可以與壓縮機構部不平衡力相平衡的質量。
在轉子5上，相對下部平衡錘12與旋轉軸3相對的另一側的端面上安裝有徑向截面下部平衡錘12形狀相同的錘12a。
下部平衡錘12距轉子5的端面的高度比錘12a高。這樣，下部平衡錘12的重心位置接近上端板9的軸承部。這樣，可恢復壓縮機構部間不平衡力的平衡。
在本實施形態中，不必準備襯墊，層疊用沖壓機對平衡錘進行沖裁后形成的板，即可實現部件標準化。
在本實施形態中，下部平衡錘12與錘12a具有下部平衡調整部的作用。上部平衡錘11具有上部平衡調整部的作用。
(實施形態3)圖3為本發明第三實施形態。
在圖3中，上部平衡錘11質量足夠地小，小于可與壓縮機構部不平衡力相平衡的質量。
下部平衡錘12與轉子5端面間插入襯墊，下部平衡錘12的重心位置接近上端板9的軸承部。同時，襯墊14上設有孔15。構成襯墊14的材質的比重小于平衡錘11、12的比重。這樣，可恢復壓縮機構部不平衡力的平衡。同時減小對旋轉軸3的負荷力。
在本實施形態中，也可在不犧牲低振動性及軸承可靠性的情況下，防止在高速運轉時離心力作用下軸彎曲，同時減小旋轉軸的負荷。
在本實施形態中，下部平衡錘12與襯墊具有下部平衡調整部的作用。上部平衡錘11具有上部平衡調整部的作用。
(實施形態4)圖4為第四實施形態。
在圖4中，上部平衡錘11質量足夠地小，小于可與壓縮機構部不平衡力平衡的質量。在轉子5端面的上部平衡錘11相對旋轉軸的另一側設有孔16。
下部平衡錘11與轉子5端面間插入襯墊14，下部平衡錘12的重點位置接近上端板9的軸承部。
這樣，通過小的平衡錘12與小孔16，可得到與下部平衡錘12間的平衡。因此，轉子5與平衡錘12質量也可變小。這樣，可恢復壓縮機構部間不平衡力的平衡，同時減小旋轉軸3的負荷。
在本實施形態中，要想使設于旋轉軸上的軸向孔具有輔助平衡錘的功能，只要使上部平衡錘變小即可，此時，轉子質量也變小。
在本實施形態中，下部平衡錘12與襯墊14具有下部平衡調整部的作用。上部平衡錘11與孔16具有上部平衡調整部的作用。
(實施形態5)圖5為本發明第五實施形態。
在圖5中，在轉子5遠離壓縮機構部2側的端面上，在偏向偏心部7的偏心方向的相反方向的位置處，設有孔17。孔17的大小要足以產生小于平衡壓縮機構部不平衡力的不平衡力。
在下部平衡錘12與轉子5的端面間，插入襯墊14，下部平衡錘12的重心位置接近上端板9的軸承部。由此，必須2使孔17比較第三實施形態足夠地大。另一方面，由于不需要上部平衡錘，轉子的質量也更小，所以部件數有所減少，轉子與平衡錘的質量也小。因此，可恢復壓縮機構部間不平衡力的平衡，同時減小旋轉軸3的負荷。
在本實施形態中，下部平衡錘12與襯墊14具有下部平衡調整部的作用，孔17具有上部平衡調整部的作用。
在上述實施形態1至5中，作為制冷劑，可使用HFC類制冷劑。即使使用與現有HCFC類制冷劑相比壓力高且對旋轉軸作用力大的HFC類制冷劑，也不會發生旋轉軸彎曲。因此，是一種環保型的小型封閉式壓縮機。
在上述實施形態1至5中，作為替代HFC的制冷劑，也可使用以丙烷及二氧化碳為代表的天然制冷劑。此時，在上述實施形態1至5中，即使使用與目前HCFC類制冷劑相比壓力高、對旋轉軸作用力大的丙烷類及二氧化碳等天然制冷劑，也不會使旋轉軸彎曲。因此，可得到環保型的小型封閉式壓縮機。
綜上所述，在本發明的任一實施形態中，均可防止旋轉軸與上端板間的磨擦與粘合，同時通過平衡不平衡力，減小振動。
根據本發明第一實施形態，充分減小了上部平衡錘，并使上部平衡錘的重量小于與壓縮機構部不平衡力相平衡的重量。
在下部平衡錘與轉子間插入襯墊，下部平衡錘的位置遠離上部平衡錘。這樣，便可恢復壓縮機構部與上部平衡錘間不平衡力的平衡。防止旋轉軸與上端板間的磨擦與粘合，同時通過平衡不平衡力，減小振動。
根據本發明第二實施形態，代替在下部平衡錘與轉子端面間插入襯墊，而在轉子端的旋轉方向與下部平衡錘相對側，安裝有與下部平衡錘徑向截面形狀相同的錘。下部平衡錘距離轉子端面的高度大，以使其質量大于另一個錘。
根據本發明第三實施形態，可使襯墊的質量變小，所以可減輕旋轉軸的負荷。
根據本發明第四實施形態，在上部平衡錘的轉子端面旋轉方向另一側設有孔。這樣，上部平衡錘可更小。并且，孔的大小也變小。因此，可減小對電機元件特性的影響。
根據本發明第五實施形態，省略了上部平衡錘，在轉子端面應安裝上部平衡錘部位的旋轉方向的另一側設有孔。這樣，可減少部件數，實現輕型化。
如果層疊板金沖裁的錘與下部平衡錘而成板料，由于金屬模可通用，可得到廉價的封閉式壓縮機。
在本發明的各實施形態中，可使用與現有HCFC類制冷劑相比壓力高的HFC類制冷劑或天然制冷劑。此時，即使對旋轉軸的彎曲力變大，旋轉軸也不會發生彎曲。這樣，便可提供一種環保小型封閉式壓縮機。
權利要求
1.一種封閉式壓縮機，包括(a)具有進行旋轉運動的偏心部的壓縮機構部；(b)在可自由旋轉狀態下由軸承支持，并連接于上述偏心部的旋轉軸；(c)固定于從上述旋轉軸的軸承支持的部分向壓縮機構部相反側延伸部分的轉子；(d)向上述轉子提供旋轉磁場的定子；(e)在上述轉子近上述壓縮機構部側面，相對偏心部，在旋轉方向偏離180度位置安裝的含有下部平衡錘的下部平衡調整部；(f)上部平衡調整部，其特征是，在上述轉子遠離上述壓縮機構部側的端面上，至少安裝有下述二者中的一個，即i)安裝于與上述偏心部旋轉方向相同位置的上部平衡錘；ii)旋轉方向與壓縮機構部成180度偏離位置安裝的上述旋轉軸方向的孔；上述下部平衡錘重心的上述旋轉軸方向的位置接近上述壓縮機構部側。
2.如權利要求1所述的封閉式壓縮機，其特征是，上述上部平衡調整部設有上述上部平衡錘；上述下部平衡錘設有插入上述下部平衡錘與上述轉子端面間的襯墊，下部平衡錘重心的軸向位置接近壓縮機構部側，上述平衡錘與上述下部平衡錘平衡上述偏心部的不平衡力。
3.如權利要求2所述的封閉式壓縮機，其特征是，上述襯墊設有軸向孔。
4.如權利要求2所述的封閉式壓縮機，其特征是，所述襯墊采用比重小于上述下部平衡錘的材質。
5.如權利要求2所述的封閉式壓縮機，其特征是，所述上部平衡調整部包括所述上部平衡重錘和所述旋轉軸方向的孔。
6.如權利要求1所述的封閉式壓縮機，其特征是，所述上部平衡調整部包括所述軸方向的孔。
7.如權利要求1所述的封閉式壓縮機，其特征是，另一個錘的上述轉子徑向截面與上述下部平衡錘形狀實質相同；上述下部平衡錘高于上述另一個錘，下部平衡錘重心在上述旋轉軸方向的位置接近壓縮機構部側。
8.如權利要求1至7之任一項所述的封閉式壓縮機，其特征是，致冷劑使用HFC類致冷劑。
9.如權利要求1至7之任一項所述的封閉式壓縮機，其特征是，致冷劑使用下述丙烷類、二氧化碳、丙烷類或二氧化碳以外的天然制冷劑中的一種。
全文摘要
一種可減小對旋轉軸作用力、平衡不平衡力、減小振動的封閉式壓縮機。壓縮機構部設有旋轉運動的偏心部。下部平衡錘位于轉子端面與偏心部相對的位置。在轉子的另一端面,設有安裝在與偏心部相同方向位置的上部平衡錘或安裝于與偏心部相反位置的旋轉軸方向的孔中的一個。下部平衡錘設有插入下部平衡錘與轉子端面間的襯墊,其高度高于安裝于轉子端面的另一個錘。
文檔編號F04C18/02GK1366141SQ02102318
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月18日 優先權日2001年1月18日
發明者白井太, 福岡弘嗣, 福田昭德 申請人:松下電器產業株式會社