制冷壓縮機及組裝該制冷壓縮機的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制冷壓縮機（2），其包括：具有定子（23）和轉子（21）的電動機，所述轉子（21）設有軸向通道（22）；適于壓縮制冷劑的壓縮單元（8）；以及適于驅動所述壓縮單元（8）的驅動軸（24）。所述驅動軸（24）延伸進入轉子的所述軸向通道（22）。所述轉子（21）滑動安裝在所述驅動軸（24）上。
【專利說明】制冷壓縮機及組裝該制冷壓縮機的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制冷壓縮機，特別地涉及一種渦旋式制冷壓縮機。
【背景技術】
[0002]已知的渦旋式制冷壓縮機包括:
[0003]-具有定子和轉子的電動機，所述轉子設有軸向通道；
[0004]-適于壓縮制冷劑的渦旋壓縮單元，其包括動渦旋構件和定渦旋構件，以及
[0005]-適于驅動壓縮單元的動渦旋構件的驅動軸，該驅動軸延伸進入轉子的軸向通道，并緊緊地固定至轉子(例如通過壓裝配合或者是熱收縮配合使驅動軸與轉子固定)。
[0006]在壓縮電動機啟動時，轉子具有沿壓縮單元的方向上輕微軸向移動的趨勢。由于轉子是固定在驅動軸上的，這會導致驅動軸和動渦旋構件發(fā)生相應的軸向運動。動渦旋構件的這種運動會在定渦旋構件和動渦旋構件之間產(chǎn)生過度的作用力，并因此會損壞動渦旋構件和定渦旋構件，或者會損壞布置在動渦旋構件的渦旋盤和定渦旋構件的端板之間的密封元件。
[0007]此外，在這種制冷壓縮機運行時，驅動軸的變形，特別是驅動軸的彎曲會傳遞至轉子進而會損壞轉子。
[0008]進一步地，在這種制冷壓縮機運行時，電機中發(fā)生的扭矩變化將引起振動，該振動被傳遞至軸和渦旋壓縮單元，會損壞渦旋壓縮單元的某些元件。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種改進的制冷壓縮機，其能夠解決傳統(tǒng)制冷壓縮機所遇到的上述問題。
[0010]本發(fā)明的另一個目的在于提出一種可靠的制冷壓縮機。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的制冷壓縮機包括:
[0012]-具有定子和轉子的電動機，所述轉子設有軸向通道；
[0013]-適于壓縮制冷劑的壓縮單元；
[0014]-適于驅動所述壓縮單元的驅動軸，所述驅動軸延伸進入所述轉子的軸向通道并連接至所述轉子，在使用時，所述驅動軸基本豎向地延伸，以及
[0015]-固定在所述驅動軸上的定位元件，所述定位元件具有軸向止動面，所述轉子的下端部靠在所述軸向止動面上，所述軸向止動面設置成與所述轉子的下端部滑動配合，
[0016]其中，所述轉子和所述驅動軸之間的連接被設置成在制冷壓縮機的啟動和正常運行過程中能夠允許所述轉子和所述驅動軸之間發(fā)生有限的相對運動。
[0017]在制冷壓縮機運行期間，轉子的這種安裝方式允許轉子相對于定子有小的角向運動，這避免了將來自驅動軸的機械張力傳遞到轉子，并且抑制了因發(fā)動機中的扭矩變化而引起的振動。這種振動的抑制降低了壓縮機的噪音級，并且抑制了傳遞給連接至壓縮機的管道的振動。[0018]此外，在壓縮機電動機啟動時，轉子的這種安裝方式允許轉子相對于驅動軸有小的軸向運動，這減少了動渦旋構件在定渦旋構件上的沖擊。
[0019]由此，在根據(jù)本發(fā)明的制冷壓縮機的運行過程中，轉子和壓縮單元的任何損壞可以得到防止。
[0020]根據(jù)本發(fā)明一實施例,轉子和驅動軸之間的過盈配合(fit interference)值小于
0.0003，所述過盈配合值是通過如下的公式來計算:FI= (Dds-DK)/Dk，其中，F(xiàn)I是轉子和驅動軸之間的過盈配合值，Dds是驅動軸的延伸穿過轉子的軸向通道的部分的外直徑，De是轉子的內直徑。該過盈配合值可以是負值，這種情況下，轉子和驅動軸之間有間隙。例如，該配合值可以在-0.005至+0.0003之間。
[0021]根據(jù)本發(fā)明一實施例，轉子滑動安裝在驅動軸上，這意味著最大過盈配合值為O。
[0022]轉子的這種不需要對轉子施加約束的安裝方式，能夠允許使轉子相對于定子有小的角向和軸向運動。
[0023]此外，轉子的這種安裝方式，避免了采用熱收縮裝配方式將轉子固定至驅動軸，從而避免了使轉子暴露在高溫中。因此，本發(fā)明允許使用包括在高溫下會失去磁性的永磁體的IPM (內部永磁體)轉子。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一實施例，轉子以滑動配合關系滑動安裝在驅動軸上，這種滑動配合關系布置成允許轉子和驅動軸之間發(fā)生有限的相對角向和/或軸向滑動運動。換言之，轉子以帶有軸向和/或角向間隙的方式安裝在驅動軸上。
[0025]該制冷壓縮機還包括鎖定元件，所述鎖定元件適于將所述驅動軸可轉動地連接至所述轉子。例如，所述鎖定元件可以由非磁性材料制成。
[0026]根據(jù)本發(fā)明一實施例，鎖定元件適于允許所述轉子和所述驅動軸之間發(fā)生有限的相對角向滑動運動。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述驅動軸的外表面具有第一縱向凹槽，所述轉子的內表面具有第二縱向凹槽，所述第一和第二縱向凹槽周向地對齊，并且所述鎖定元件延伸入所述第一和第二縱向凹槽。
[0028]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述鎖定元件滑動安裝在所述第一和第二縱向凹槽的至少之一內。
[0029]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述鎖定元件的截面大小以及所述第一和第二縱向凹槽的截面大小適于允許轉子和驅動軸之間發(fā)生有限的相對軸向滑動運動。
[0030]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述鎖定元件的截面大小以及所述第一和第二縱向凹槽的截面大小適于允許轉子和驅動軸之間發(fā)生有限的相對角向滑動運動。
[0031 ] 設置在所述轉子上的第二縱向凹槽可以基本沿所述轉子的整個長度延伸。
[0032]根據(jù)本發(fā)明一實施例，定位元件為固定至驅動軸的定位環(huán)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明一實施例，定位元件以熱收縮方式裝配至所述驅動軸。例如，定位元件可以由非磁性材料制成。
[0034]根據(jù)本發(fā)明一方面，該制冷壓縮機進一步包括設置在所述轉子上的第一軸向抵靠表面和設置在所述驅動軸上的第二軸向抵靠表面，在所述第一和第二軸向抵靠表面之間留有預定的軸向間隙，以允許所述驅動軸和所述轉子之間發(fā)生有限的相對軸向運動。例如，預定的軸向間隙在0.005至Imm之間，并且優(yōu)選地在0.5至Imm之間。[0035]根據(jù)本發(fā)明一實施例，驅動軸具有界定出第二軸向抵靠表面的徑向階梯部。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述第一和第二軸向抵靠表面布置成能夠防止所述轉子朝所述壓縮單元軸向地運動超過預定位置。
[0037]所述第一軸向抵靠表面可以設置在轉子的面向壓縮單元的端面上。
[0038]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述制冷壓縮機為渦旋式制冷壓縮機。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述驅動軸具有適于驅動壓縮單元的活動部分的第一端。
[0040]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述轉子為IPM轉子。
[0041]本發(fā)明還涉及一種用于組裝根據(jù)本發(fā)明所述制冷壓縮機的方法，其包括如下步驟:
[0042]-將所述轉子連接至所述驅動軸，從而在所述制冷壓縮機的啟動和正常運行期間，允許所述轉子和所述驅動軸之間發(fā)生有限的相對運動，以及
[0043]-將所述定位元件固定至所述驅動軸，使得所述轉子的下端部靠在所述定位元件的軸向止動面上。
[0044]根據(jù)本發(fā)明一方面，上述連接步驟包括將所述轉子滑動安裝至所述驅動軸。
[0045]所述方法可以進一步包括如下步驟:
[0046]-沿驅動軸朝壓縮單元推動轉子，直到設置在轉子上的第一環(huán)形抵靠表面抵靠于設置在驅動軸上的第二環(huán)形抵靠表面，
[0047]-將定位元件固定至驅動軸，使其與轉子有一定軸向距離，該軸向距離與預定的軸向間隙相對應。
[0048]根據(jù)本發(fā)明一可替代的方面，該方法可以進一步包括如下步驟:
[0049]-沿驅動軸朝壓縮單元推動轉子，直到設置在所述轉子上的第一環(huán)形抵靠表面抵靠于設置在所述驅動軸上的第二環(huán)形抵靠表面，
[0050]-將定位元件固定至驅動軸，使定位元件的軸向止動面抵靠于轉子的下端部。
[0051]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述固定步驟包括將定位元件以熱收縮方式裝配至所述驅動軸。
[0052]本方法還可包括如下步驟:
[0053]-將第一縱向凹槽和第二縱向凹槽對齊，
[0054]-將鎖定元件插入到第一縱向凹槽和第二縱向凹槽中。
[0055]根據(jù)本發(fā)明一方面，所述插入步驟包括將鎖定元件滑動安裝進第一縱向凹槽和第二縱向凹槽的至少一個中。
[0056]通過閱讀以下描述并參照隨附的附圖，將理解本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點。其中這些附圖以非限制性的示例方式示出了根據(jù)本發(fā)明的制冷壓縮機的一個實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]結合附圖一起閱讀將更好地理解本發(fā)明的以下詳細描述的實施例。但是，應當了解的是，本發(fā)明并不限于所公開的具體實施例。
[0058]圖1是根據(jù)本發(fā)明的渦旋式制冷壓縮機的縱向剖面圖。
[0059]圖2是圖1的細節(jié)部分的放大圖。
[0060]圖3是圖2的細節(jié)部分的放大圖。[0061]圖4是圖1中的制冷壓縮機的細節(jié)部分的分解立體圖。
[0062]圖5是圖4中示出的不同元件的立體圖。圖5是圖1中的制冷壓縮機的細節(jié)部分的分解立體圖。
【具體實施方式】
[0063]圖1示出了一種豎向放置的渦旋式制冷壓縮機2。但是，在無需對其結構做出明顯改變的情況下，根據(jù)本發(fā)明的制冷壓縮機2也可以傾斜放置或水平放置。
[0064]圖1中示出的制冷壓縮機2包括由殼體4限定的封閉外殼3。該殼體4的頂端和底端分別由頂蓋5和底座6封閉。
[0065]制冷壓縮機2還包括固定在封閉外殼3中的支撐框架7。該封閉外殼3和支撐框架7在支撐框架7下方界定出低壓容積，并在支撐框架7上方界定出高壓容積。
[0066]該制冷壓縮機2還包括布置在支撐框架7上方(即，高壓容積中)的渦旋壓縮單元
8。該渦旋壓縮單元8具有相互配合的定渦旋構件9和動渦旋構件11。特別地,動渦旋構件11由支撐框架7的上部面支承并與其上部面滑動接觸，而定渦旋構件9則相對于封閉外殼3固定。定渦旋構件9例如可以固定至支撐框架7。
[0067]已知的是，定渦旋構件9具有端板12和渦旋盤13。該渦旋盤13從端板12伸向動渦旋構件11。動渦旋構件11具有端板14和渦旋盤15，該渦旋盤15從端板14伸向定渦旋構件9。動渦旋構件11的渦旋盤15與定渦旋構件9的渦旋盤13相互交錯以在它們之間形成多個壓縮腔室16。壓縮腔室16具有可變容積。當動渦旋構件11被驅動相對于定渦旋構件9作軌道活動時，壓縮腔室的容積從外往內減少。在壓縮腔室16中被壓縮的制冷劑通過定渦旋構件9中的開口 17從定渦旋構件9和動渦旋構件11的中間逸出，引向高壓腔室18，該高壓腔室18中的壓縮后的制冷劑通過排放出口 19被排出。
[0068]制冷壓縮機2還包括布置在支撐框架7下方的電動機。該電動機包括設有軸向通道22的轉子21和圍繞轉子21布置的定子23。電動機可以例如為變速電動機，轉子21可以例如是IPM轉子。
[0069]制冷壓縮機2還包括驅動軸24。該驅動軸24適于驅動動渦旋構件11作軌道運動。驅動軸24伸入轉子21的軸向通道22并且可轉動地連接至轉子21，使得驅動軸24可驅動轉子21繞轉動軸線轉動。
[0070]驅動軸24在其頂端包括偏心銷25。該偏心銷25偏心于驅動軸24的中心，并且插入在動渦旋構件11的連接套筒部分26中。由此，當電動機工作時，動渦旋構件11能夠被驅動相對于定渦旋構件9作軌道運動。
[0071]驅動軸24的底端驅動油泵27。油泵27將來自油箱(其由封閉外殼3界定出)的油供應至形成在驅動軸24的中心部分內的潤滑油通道30。
[0072]根據(jù)本發(fā)明，轉子21滑動安裝至驅動軸24。
[0073]如圖2所示，制冷壓縮機2包括設置在轉子21上的第一環(huán)形軸向抵靠表面28和設置在驅動軸24上的第二環(huán)形軸向抵靠表面29。如圖3具體示出，在第一和第二軸向抵靠表面28和29之間設有預定的軸向間隙，其用以允許轉子21和驅動軸24之間發(fā)生相對軸向滑動運動。例如，該預定的軸向間隙在0.5到I毫米之間。
[0074]特別地，第一環(huán)形軸向抵靠表面28設置在轉子21的上端面上，并且驅動軸24具有界定出第二環(huán)形軸向抵靠表面29的徑向階梯部。第一和第二環(huán)形軸向抵靠表面28、29設置成能夠防止轉子21相對于驅動軸24朝壓縮單元8軸向運動超過預定位置。
[0075]制冷壓縮機2還包括固定至驅動軸24的定位環(huán)31。所述定位環(huán)31可例如以熱收縮的方式裝配至驅動軸24。有利地，定位環(huán)31由非磁性材料制成。
[0076]定位環(huán)31具有軸向止動面32，轉子21的下端部(更精確的說，是設置在轉子21的下端部上的軸向抵靠表面33)抵靠于該止動面32之上。因此，定位環(huán)31被設置用以軸向定位轉子21。
[0077]制冷壓縮機2還包括鎖定銷34。該鎖定銷34適于將驅動軸24可轉動地連接至轉子21。鎖定銷34例如可由非磁性材料制成。
[0078]鎖定銷34分別伸入設置在驅動軸24的外表面上的第一縱向凹槽35和設置在轉子21的內表面上的第二縱向凹槽36。該第一和第二縱向凹槽35、36周向地對齊(circumferentialIy aligned)。鎖定銷34的截面大小以及第一和第二縱向凹槽35、36的截面大小設置成能夠允許轉子21和驅動軸24之間發(fā)生相對的軸向和角向滑動運動。根據(jù)圖中所示實施例，鎖定銷34可以稍大于第一縱向凹槽35，由此鎖定銷34壓入配合在第一縱向凹槽35中，并且鎖定銷34可滑動裝配在第二縱向凹槽36中。但是，鎖定銷34也可同時滑動裝配在第一和第二縱向凹槽35、36中。
[0079]設置在轉子21上的第二縱向凹槽36能夠沿著轉子21的整個長度延伸。有利地，第一縱向凹槽35只沿著驅動軸24的部分長度延伸，并且為鎖定銷34的上端界定出軸向止動面37。進一步地，設置在定位環(huán)31上的軸向止動面32也形成了用于鎖定銷34的下端的軸向止擋。
[0080]用于裝配根據(jù)本發(fā)明所述制冷壓縮機2的方法包括至少如下步驟:
[0081]-將鎖定銷34緊密裝配入第一縱向凹槽35中，以使鎖定銷34的上端面抵靠設置在驅動軸24上的軸向止動面37 ；
[0082]-從驅動軸24的下端部圍繞驅動軸24接合上轉子21；
[0083]-使鎖定銷34對準第二縱向凹槽36;
[0084]-沿驅動軸24朝壓縮單元8推動轉子21，直到設置在轉子21上的第一環(huán)形抵靠表面28抵靠于設置在驅動軸24上的第二環(huán)形抵靠表面29 ；
[0085]-加熱定位環(huán)31;
[0086]-從驅動軸24的下端部圍繞驅動軸24接合上定位環(huán)31；
[0087]-將定位環(huán)31的支撐表面32定位成使其與設置在轉子21上的徑向抵靠表面33具有一定的軸向距離，該軸向距離與預定的軸向間隙相對應，以及
[0088]-冷卻定位環(huán)31。
[0089]當裝配完成后，制冷壓縮機2被豎向放置。因此，轉子21由于重力而沿著驅動軸24軸向地滑動，直到設置在轉子21上的徑向抵靠表面33抵靠在定位環(huán)31的支撐表面32上。于是在第一和第二軸向抵靠表面28、29之間引入了預定的軸向間隙。
[0090]需要注意的是，上述定位步驟可以包括將定位環(huán)31的支撐表面32定位成使其抵靠著設置在轉子21上的徑向抵靠表面33。在這種情況下，由于定位環(huán)31的冷卻，最終會在第一和第二軸向抵靠表面28、29之間形成很小的軸向間隙(幾微米)。
[0091]當然，本發(fā)明不限于以上通過非限制性示例描述的實施例，而是相反涵蓋了所有可能的實施方式。
【權利要求】
1.一種制冷壓縮機(2),包括: -具有定子(23)和轉子(21)的電動機，所述轉子(21)設有軸向通道(22)； -適于壓縮制冷劑的壓縮單元(8)； -適于驅動所述壓縮單元(8)的驅動軸(24)，所述驅動軸(24)延伸進入所述轉子的軸向通道(22)并連接至所述轉子(21)，在使用時，所述驅動軸(24)基本豎向地延伸，以及 -固定在所述驅動軸(24)上的定位元件(31)，所述定位元件(31)具有軸向止動面，所述轉子(21)的下端部抵靠在所述軸向止動面上，所述軸向止動面設置成與所述轉子(21)的下端部滑動配合， 其中，所述轉子(21)和所述驅動軸(24)之間的連接被設置成在制冷壓縮機的啟動和正常運行過程中能夠允許所述轉子(21)和所述驅動軸(24)之間發(fā)生有限的相對運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的制冷壓縮機，其特征在于，所述轉子(21)滑動安裝在所述驅動軸(24)上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制冷壓縮機，其特征在于進一步包括鎖定元件(34)，所述鎖定元件適于將所述驅動軸(24)可轉動地連接至所述轉子(21)。
4.根據(jù)權利要求3所述的制冷壓縮機，其特征在于，所述驅動軸(24)的外表面具有第一縱向凹槽(35)，所述轉子(21)的內表面具有第二縱向凹槽(36)，所述第一縱向凹槽(35)和所述第二縱向凹槽(36)周向地對齊，并且所述鎖定元件(34)延伸入所述第一縱向凹槽(35)和所述第二縱向凹槽(36)。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的制冷壓縮機，其特征在于，所述鎖定元件適于允許所述轉子和所述驅動軸之間發(fā)生有限的相對角向滑動運動。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的制冷壓縮機，其特征在于，所述定位元件(31)為固定至所述驅動軸的定位環(huán)。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的制冷壓縮機，其特征在于，所述定位元件(31)以熱收縮方式裝配至所述驅動軸(24)。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的制冷壓縮機，其特征在于進一步包括設置在所述轉子(21)上的第一軸向抵靠表面(28)和設置在所述驅動軸(24)上的第二軸向抵靠表面(29)，在所述第一軸向抵靠表面(28)和所述第二軸向抵靠表面(29)之間留有預定的軸向間隙，用以允許所述驅動軸(24)和所述轉子(21)之間發(fā)生有限的相對軸向運動。
9.根據(jù)權利要求8所述的制冷壓縮機，其中，所述第一軸向抵靠表面(28)和所述第二軸向抵靠表面(29 )布置成能夠防止所述轉子(21)朝所述壓縮單元(8 )軸向地運動超過預定的位置。
10.一種用于組裝根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的制冷壓縮機(2)的方法，包括如下步驟: -將所述轉子(21)連接至所述驅動軸(24)，從而在所述制冷壓縮機的啟動和正常運行期間，允許所述轉子(21)和所述驅動軸(24)之間發(fā)生有限的相對運動，以及 -將所述定位元件(31)固定至所述驅動軸(24)，使得所述轉子(21)的下端部抵靠在所述定位元件(31)的軸向止動面上。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述連接步驟包括將所述轉子(21)滑動安裝至所述驅動軸(24)。
【文檔編號】F04C29/06GK103821712SQ201310579135
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2012年11月19日
【發(fā)明者】簡·米歇爾·普菲斯特, 周學友, 帕垂斯·邦尼弗伊, 蓋爾·麥爾德呢 申請人:丹佛斯商用壓縮機有限公司