專利名稱：壓縮機和真空機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮機和真空機械。
背景技術：
已知一種壓縮機和真空機械，所述壓縮機和真空機械通過由馬達使得在缸內往復運動的活塞壓縮并排出吸入的空氣。專利文獻I公開了這樣的壓縮機。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻I]日本特開2004-183498號公報。發明內容
[本發明要解決的問題]
例如，活塞在缸的內表面上滑動，因此活塞和缸可能變熱。此外，舉例來說，空氣在缸內絕熱地壓縮，使得絕熱壓縮空氣的溫度變高。在其中壓縮機或真空機械以這樣變熱的方式連續地使用的情況下，例如，活塞磨損，從而對部件、壓縮機本身或真空機械本身產生不利的影響。
在專利文獻I中，用于冷卻壓縮機的風扇布置在馬達的軸向方向上。然而，存在的問題是在軸向方向上的高度高。此外，在專利文獻I中，使用的是內轉子式馬達。這樣，存在的另一個問題是內轉子式馬達具有的轉矩小于具有與該內轉子式馬達具有相同尺寸的外轉子式馬達的所具有的轉矩。
因此，本發明的目的是提供一種壓縮機和真空機械，從而抑制變熱、減少厚度、保證轉矩并且更有效形成壓縮狀態或真空狀態。
[解決問題的手段]
根據本發明的一方面，提供了一種壓縮機，所述壓縮機包括:缸；布置在所述缸內的活塞；外轉子式馬達，所述外轉子式馬達使得所述活塞在所述缸內往復運動；和風扇，該風扇固定到所述外轉子式馬達的轉子，并面向所述缸的至少一部分。
根據本發明的另一個方面，提供了一種真空機械，所述真空機械包括:缸；布置在所述缸內的活塞；外轉子式馬達，所述外轉子式馬達使得所述活塞在所述缸內往復運動；和風扇，該風扇固定到所述外轉子式馬達的轉子，并面向所述缸的至少一部分。
因此，風 扇可以冷卻缸，從而抑制壓縮機和真空機械變熱。此外，風扇面向所述缸的至少一部分，從而減少壓縮機和真空機械的厚度。另外，外轉子式馬達可以保證轉矩，因此可以更有效地形成壓縮狀態或真空狀態。
[本發明的效果]
根據本發明，可以提供一種壓縮機和真空機械，從而抑制變熱、減少厚度、保證轉矩以及并且更有效形成壓縮狀態或真空狀態。
圖1是壓縮機的外觀圖2是所述壓縮機的外觀圖3是馬達的內部結構的視圖4是缸的內部結構的視圖5A和圖5B是實驗結果的圖形，圖示了通過風扇降低驅動噪聲的效果；和
圖6A和圖6B是實驗結果的圖形，圖示了通過風扇降低驅動噪聲的效果。
具體實施方式
將描述作為本發明實施例的壓縮機A。另外，真空機械具有與壓縮機A相同的結構。圖1和2是壓縮機A的外觀圖。壓縮機A包括:四個缸10 ;連接到四個缸10的曲軸箱20 ;布置在曲軸箱20的上側的馬達M ;和附接到馬達M的風扇F。該風扇F面對缸10的至少一部分。風扇F附接到馬達M,風扇F根據馬達M的旋轉而旋轉。風扇F的旋轉可以冷卻四個缸10和曲軸箱20。接下來將被描述的活塞25在缸10內往復運動。缸10和曲軸箱20由鋁制成，所述鋁具有良好的散熱特征。
圖3是馬達M的內部結構的視圖。馬達M包括:線圈30、轉子40、定子50和印刷電路板PB。定子50由金屬制成。定子50通過未圖示的支撐元件固定。多個線圈30繞定子50纏繞。線圈30與印刷電路板PB電氣連接。至于印刷電路板PB，導電圖案形成在具有剛度的絕緣板上。用于向線圈30供電的供電連接器E安裝在印刷電路板PB上。此外，信號連接器C和未圖示的電子零件安裝在印刷電路板PB上。例如，電子零件是例如FET的輸出晶體管(開關元件)或是電容器，FET用于控制線圈30的激勵狀態。線圈30被激勵，因此定子50被激勵。
轉子40包括:旋轉軸42 ;軛部44 ;和多個永磁體46。旋轉軸42通過未圖示的布置在曲軸箱20內的軸承被可旋轉地支承。軛部44通過轂43固定到旋轉軸42，因此軛部44與旋轉軸42—起旋轉。軛部44具有大體柱狀形狀并且由金屬制成。多個永磁體46固定到軛部44的內周側。永磁體46面向定子50的外周面。線圈30被激勵，因此定子50被激勵。這樣，在永磁體46和定子50產生磁吸力和磁斥力。所述磁力使得轉子40相對于定子50旋轉。如上所述，馬達M是外部轉子式馬達，其中轉子40旋轉。
風扇F包括:具有大體柱狀形狀的本體部FM ;形成在本體部FM的徑向外部的多個葉片部FB。風扇F的本體部FM通過例如壓配合、粘結結合或者螺紋連接到具有轉子40的轂43而固定到轉子40的軛部44。具體地，本體部FM的內徑配合到軛部44的外徑。風扇F由樹脂制成。
如圖3所示，當從包括馬達M的軸線的剖面看時，風扇F和馬達M布置在風扇F的徑向方向上。具體地，風扇F、線圈30、轉子40和定子50布置在風扇F的徑向方向上。這樣，例如與其中風扇F布置在軸向前側(在圖3中的左側)并且固定到旋轉軸的前端的情況相比，根據本發明實施例的壓縮機A在軸向具有減少的厚度。此外，風扇F靠近缸10，從而改進冷卻效果。
另外，在其中風扇F沿軸向布置在馬達M的前側并且固定到旋轉軸的前端DE的情況中，旋轉軸必須是長的。如果旋轉軸長，需要提供大的軸承或多個軸承以支撐旋轉軸的旋轉。在根據本發明實施例的壓縮機A中，使用短的旋轉軸42，從而通過小軸承或少數的軸承來支撐旋轉軸42。因此，減少了壓縮機A的總重量。
圖4是缸10的內部結構的視圖。缸10包括:缸體12 ;連接到缸體12的前側的缸蓋15。腔13形成在缸體12中。腔13由形成在缸體12內的空間和在該空間內往復運動的活塞25的遠端限定。活塞25響應于馬達M的旋轉而往復運動，因此腔13的容量增大或減小。活塞25的近端定位在曲軸箱20內并且通過未圖示的軸承連接到馬達M的旋轉軸42。具體地，活塞25的近端相對于旋轉軸42的中心是偏心的,活塞25響應于旋轉軸42沿單一方向的旋轉而往復運動。布置在四個缸10內的四個活塞25之間的相位差是90度。
缸蓋15形成有:進氣口 16 ;和進氣腔17，所述進氣腔與進氣口 16和腔13連通。而且，缸蓋15還形成有:排氣口 19 ;和排氣腔18，所述排氣腔與排氣口 19和腔13連通。活塞25的往復運動改變腔13的容量。響應于此，空氣通過進氣口 16和進氣腔17被引入腔13并且在腔13內被壓縮。壓縮氣體通過排氣腔18和排氣口 19排放。進氣口 16和排氣口19的每個都附接有例如管。
閥元件V設置用于打開和關閉開口 H，進氣腔17通過該開口與腔13連通。同樣地，閥元件設置用于打開和關閉未圖示的開口，排氣腔18通過該開口與腔13連通。閥元件V例如由彈性材料制成。當活塞25往復運動時，閥元件V允許空氣從進氣腔17引入到腔13并且限制空氣從腔13反向流動到進氣腔17。此外，未圖示的閥元件允許空氣從腔13排放到排氣腔18并且限制空氣從排氣腔18引入到腔13。
具體地，當腔13的容量由活塞25增加時，閥元件V打開開口 H，空氣通過進氣口16和進氣腔17引入到腔13。當腔13的容積由活塞25減少時，閥元件V關閉開口 H，腔13通過該開口與進氣腔17連通，而未圖示的閥元件打開開口，腔13通過這個開口與排氣腔18連通，因此壓縮空氣通過排氣腔18和排氣口 19排放到外部。
具有環形形狀的唇形密封件27設置在活塞25的遠端處。唇形密封件27響應于活塞25的往復運動而在缸體12的內壁上滑動。唇形密封件27防止空氣通過活塞25的遠端和缸體12的內壁之間的間隙泄漏。唇形密封件27由樹脂制成。
這樣，活塞25的唇形密封件27在缸體12的內壁上滑動，因此缸體12和活塞25變熱。此外，空氣在腔13內絕熱地壓縮，因此腔13內的空氣的溫度變高。當保持這樣的高溫狀態時，唇形密封件27或其他部件的壽命可能降低。在根據本發明實施例的壓縮機A中，風扇F固定到馬達M，以面向缸10。具體地，風扇F設置為面向缸10內的腔13。另外，優選的是，風扇F應當面向缸蓋15。這樣，風扇F響應于馬達M的旋轉而朝向缸10輸送空氣。這有助于缸10的冷卻。因此，這可以抑制部件壽命的降低。
另外，風扇F固定到轉子40，因此風扇F布置得靠近缸10。因此，缸10可以被有效地冷卻。
空氣從風扇F朝向曲軸箱20和馬達M直接或間接地流動。這也可以冷卻曲軸箱20和馬達M。曲軸箱20的冷卻可以抑制旋轉軸42和活塞25的在曲軸箱20內彼此聯接的部件之間的磨損，并且可以抑制旋轉軸42的布置在曲軸箱20內的軸承的磨損。另外，馬達M本身冷卻以抑制熱量傳遞到缸10和曲軸箱20。這樣，整個壓縮機A可以被冷卻。
因此，風扇F可以冷卻缸10、曲軸箱20和馬達M。這樣，它不需要提供多個風扇以分別冷卻這些部件，這不同于利用常規的壓縮機或常規的真空機械的設備。這樣，對于利用根據本發明實施例的壓縮機的設備，減少了部件的數目，減低了制造成本。
此外，考慮到空氣的壓縮效率，低溫空氣被引入并壓縮，因此大量的空氣可以引入腔13中。風扇F布置為面對腔13，從而冷卻腔13內的空氣和圍繞腔13的部分。這樣，防止高溫空氣引入到腔13中。因此，空氣可以引入到腔13中并且可以被有效地壓縮。
另外，根據本發明實施例的馬達M是外轉子式馬達。不同于內轉子式馬達，轉子由具有薄的且大尺寸的金屬板制成。因此，金屬板可能振動以在旋轉時產生驅動噪聲，因此可能需要采取相應措施，這在內轉子式馬達中是不需要的。如上所述，風扇F由樹脂制成，與風扇F —起旋轉的轉子40和旋轉軸42由金屬制成。通常，樹脂的振動衰減率大于金屬振動衰減率。在其中具有大衰減率的樹脂制成的風扇F固定到均具有小衰減率的金屬制成的轉子40和金屬制成的旋轉軸42的情況中，轉子40、旋轉軸42和風扇F的整體的衰減率大于轉子40和旋轉軸42的每個的衰減率。這樣，在根據本發明實施例的壓縮機A中，一起旋轉的轉子40、旋轉軸42和風扇F的整體的衰減率增加，因此驅動噪聲減小。另外，風扇F僅僅必要由具有比金屬的衰減率大的衰減率的材料制成。例如，風扇F可以由彈性材料(例如，橡膠)制成。
圖5A到圖6B是實驗結果的圖形，圖示了通過風扇F降低驅動噪聲的效果。圖5A和6A圖示了不具有風扇F的壓縮機或真空機械的實驗結果，而圖5B和6B顯示了具有風扇F的壓縮機A的實驗結果。圖5A和5B分別示出了不具有風扇F的壓縮機或真空機械以及示出了具有風扇F的壓縮機A在振動狀態下的減振的程度。如圖5A和5B所示，具有風扇F的壓縮機A的振動較早地衰減。此外，圖6A和6B分別示出了不具有風扇F的壓縮機或真空機械以及示出了具有風扇F的壓縮機A在驅動時的噪聲的程度。如圖6A和6B所示，具有風扇F的壓縮機的噪聲的峰值比不具有風扇F的壓縮機或真空機械的由虛線圍繞的噪聲的峰值小。這樣，實驗結果意味著在減振和降噪方面的改進。
另外，根據本發明實施例的馬達M是外轉子式馬達。如果具有相同的尺寸，外轉子式馬達比內轉子式馬達具有更高的轉矩。因此，可以有效地產生壓縮狀態或真空狀態。
盡管詳細地解釋了本發明的示意性的實施例，但是本發明不限制于上述的實施例，在不脫離本發明的范圍的情況下可以做出其他實施例、變化和修改。
缸10的數目不限于四個。風扇F可以面向缸蓋15。此外，風扇F在實施例中面向缸體12。然而，葉片部FB等可以制造得大，使得風扇F面向缸蓋15。
權利要求
1.一種壓縮機，該壓縮機包括: 缸； 布置在所述缸內的活塞； 外轉子式馬達，所述外轉子式馬達使得所述活塞在所述缸內往復運動；和風扇，該風扇固定到所述外轉子式馬達的轉子，并面向所述缸的至少一部分。
2.根據權利要求1所述的壓縮機，其中，所述風扇面向所述缸內的腔，所述腔的容積響應于所述活塞的往復運動而增減。
3.根據權利要求1或2所述的壓縮機，其中，所述風扇的振動衰減率比所述轉子的振動衰減率大。
4.根據權利要求1或2所述的壓縮機，其中，所述風扇由樹脂制成，并且所述轉子由金屬制成。
5.根據權利要求1或2所述的壓縮機，其中，所述風扇布置在所述轉子的徑向方向上。
6.一種真空機械，該真空機械包括: 缸； 布置在所述缸內的活塞； 外轉子式馬達，所述外轉子式馬達使得所述活塞在所述缸內往復運動；和風扇，該風扇固定到所述外轉子式馬達的轉子，并面向所述缸的至少一部分。
7.根據權利要求6所述的真空機械，其中，所述風扇面向所述缸內的腔，所述腔的容積響應于所述活塞的往復運動而增減。
8.根據權利要求6或7所述的真空機械，其中，所述風扇的振動衰減率比所述轉子的振動衰減率大。
9.根據權利要求6或7所述的真空機械，其中，所述風扇由樹脂制成，并且所述轉子由金屬制成。
10.根據權利要求6或7所述的真空機械，其中，所述風扇布置在所述轉子的徑向方向上。 ·
全文摘要
本發明涉及壓縮機和真空機械。該壓縮機包括缸；布置在所述缸內的活塞；外轉子式馬達，所述外轉子式馬達使得所述活塞在所述缸內往復運動；和風扇，該風扇固定到所述外轉子式馬達的轉子，并面向所述缸的至少一部分。
文檔編號F04B39/00GK103216422SQ20121059577
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年1月23日
發明者岡田英士, 上田一宏 申請人:信濃絹糸株式會社