專利名稱：電動壓縮機及使用此電動壓縮機的冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動壓縮機，其由密閉容器內(nèi)的電動裝置以及用連結在該電動裝置的旋轉軸驅動的壓縮裝置所構成。
目前，這種電動壓縮機，例如日本特開平10-288180號公報(F04C29/00)以及申請人先前所申請的日本特愿平5-350444號中所揭示一般。這些現(xiàn)有的電動壓縮機的電動機使用感應電動機或直流(DC)馬達等，在DC馬達為稀土元素構成的永久磁鐵馬達的情況下，永久磁鐵與轉子、定子的厚度相同，而在鐵酸鹽永久磁鐵馬達的情況時，轉子與永久磁鐵的堆積高度比定子還高。
其次，以圖21與圖22來說明此種現(xiàn)有電動壓縮機100。如圖所示，密閉容器101的內(nèi)部上側有電動裝置即電動機(如DC馬達)102，電動機102的下側則配置由此電動機102所驅動旋轉的壓縮裝置103。密閉容器101由上端開口的圓筒型的外殼(shell)101A以及將此外殼101A的上端開口封閉的頂蓋(end cap)101B兩部分構成。同時，在外殼101A內(nèi)容置電動機102與壓縮裝置103后，頂蓋101B便覆蓋于外殼101A的上端開口，并利用高頻焊接等加以封閉。此外，密閉容器101的外殼101A內(nèi)的底部為油集中處SO。
電動機102由固定在密閉容器101的內(nèi)壁的定子104以及以轉軸106為中心在定子104內(nèi)側自由旋轉而支撐的轉子105所構成。定子104由將略呈圈狀的定子鐵板以多枚疊合而成的定子鐵心174，以及分布卷在此定子鐵心174的內(nèi)圈周圍所形成的多個齒部上、用以在轉子105上產(chǎn)生旋轉磁場的定子線圈(驅動線圈)107所構成。定子鐵心174的外緣與密閉容器101的外殼101A的內(nèi)壁密接固定。
在此情形下，在定子鐵心174的外周緣會形成有多個缺口176，此缺口176會與外殼101A的內(nèi)壁分離，而形成通路177。
壓縮裝置103具有以中間隔板108分隔而成的第一旋轉汽缸(cylinder)109與第二旋轉汽缸110。各個汽缸109、110配置有以轉軸106所驅動旋轉的偏心裝置111、112，并且偏心裝置111、112的偏心位置彼此相差180度的相位。
第一滾輪(roller)113與第二滾輪114分別在汽缸109與110內(nèi)，以偏心裝置111、112的旋轉而旋轉。第一框體115與中央分隔板108之間形成第一旋轉汽缸109的密閉壓縮空間；相同地，第二框體116與中央分隔板108之間形成第二旋轉汽缸110的密閉壓縮空間。此外，第一與第二框體115、116分別可以自由旋轉而支撐于旋轉軸106下端的軸承117、118。
杯狀消音器(cupmuffler)119、120分別覆蓋安裝于第一與第二框體115、116。另外，第一旋轉汽缸109與杯狀消音器119藉由設置于第一框體115的連通孔(未圖示)加以連通，而第二旋轉汽缸110與杯狀消音器120也藉由設置于第二框體116的連通孔(未圖示)加以連通。旁通管121配置在密閉容器101外部，而連通到杯狀消音器120的內(nèi)部。
排放管122設置于密閉容器101之上，吸入管123、124則分別連接到第一與第二旋轉汽缸109、110。此外，密封蓋125是用來從密閉容器101外部供應電力給定子104的定子線圈107(連接密封蓋125與定子線圈107的導線并未繪示出)。
轉子105的轉子鐵心126是以厚度約0.3到0.7mm的電磁鋼板以預定的形狀打造成轉子鐵板，而以多層方式互相鉚接成一體的積層結構。
構成轉子鐵心126的轉子鐵板由電磁鋼板打造成具有四極磁極結構的突出磁極128、129、130、131，凹槽132、133、134、135分別形成于突出磁極128、129、130、131之間。
開槽141、142、143、144用來插入磁性物質(永久磁鐵)145，并且對應于各突出磁極128、129、130、131，在轉子鐵心126的外緣的位置上，沿著旋轉軸106的軸向且在同心圓圓周上貫穿配置。
此外，標號146是形成于轉子鐵心126的中心，以使旋轉軸106熱裝于其中的孔。之后，各轉子用鐵板多層堆積后，便互相以鉚接方式加以一體化成型以構成轉子鐵心126。
磁性物質145例如是以鐠系的永久磁鐵，或是在表面鍍上鎳的釹系的永久磁鐵等的稀土族永久磁鐵所構成，其外型整體的斷面為長方形，呈現(xiàn)出矩形的形狀。開槽141、142、143、144是適于插入磁性物質145的大小。此外，平板狀的端面部件166、167安裝于轉子鐵心126的上下端，其以不銹鋼或黃銅等非磁性材料所構成，而大致形成圓盤狀。
此外，圓盤狀的油分離板172位于端面部件166的上方，并安裝于轉子105上，平衡配重173則配置于油分離板172與端面部件166之間。
如上述的構成，將電動機102的定子104的定子線圈107通電后，便形成旋轉磁場，轉子105便旋轉。藉由轉子105的旋轉，經(jīng)由旋轉軸106旋轉汽缸109、110內(nèi)的滾輪113、114便偏心旋轉，而從吸入管123、124所吸入的氣體便被壓縮。
被壓縮的高壓氣體經(jīng)由前述的連通孔，從旋轉汽缸109排放到杯狀消音器119，再從圖未顯示的形成于杯狀消音器119的排放孔排出到密閉容器101內(nèi)。另一方面，從旋轉汽缸110透過前述的連通孔排放到杯狀消音器120，并經(jīng)由旁通管121排放到密閉容器101內(nèi)。
被排出的高壓氣體通過電動機102內(nèi)的間隙而到達排放管122，而排放到外界。另一方面，氣體中包含油，此油在到達排放管122之前，藉由油分離板172等加以分離，以離心力拋向外側，并經(jīng)過通路177等流到積油處SO。
當設置在電動壓縮機100的電動機102的磁性物質145為稀土族類的永久磁鐵的情形時，永久磁鐵與轉子105、定子104的堆積厚度大致上設計成相等；而當磁性物質145為鐵氧體永久磁鐵時，轉子105與永久磁鐵的堆積高度比定子104高。
但，相較一般的感應電動機，用于電動壓縮機的DC馬達(電動機)的向半徑方向的定子的磁吸力與斥力很大。為此，電動機的軛部被振動，形成電動壓縮機的噪音增大的原因。特別是，在使用高磁力稀土類永久磁鐵的電動機或開槽數(shù)少的磁極集中卷線式電動機中，磁力線變化比開槽數(shù)多的電動機大，故而如何降低噪音便成為重大的課題之一。
此外，定子鐵心的齒部施加振動，會使定子的軛部產(chǎn)生振動，并在與外殼的接觸部分直接使外殼產(chǎn)生振動。據(jù)此，成為電動壓縮機的噪音增大的主要因素。
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術的問題而開發(fā)的，其目的在于，提供一種電動壓縮機，其可以縮小定子與外殼的接觸面積，并且可以大幅度地降低噪音。
本發(fā)明的第一方面提供一種電動壓縮機，其形成于一密閉容器之中，具有電動裝置；以及壓縮要素，其以連接到該電動裝置的旋轉軸所驅動。電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上，可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側，并且在定子鐵心的與密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸為H，定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為Ho時，具有H＜Ho的特征。
此外，本發(fā)明的第二方面提供一種電動壓縮機，形成于一密閉容器之中，具有電動裝置；以及壓縮要素，其以連接到該電動裝置的旋轉軸所驅動。其中電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，其具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上，可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側，并且在磁性物質旋轉軸方向的尺寸為Hmg，定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為Ho時，具有Hmg＜Ho的特征。
此外，本發(fā)明的第三方面提供一種電動壓縮機，其形成于密閉容器之中，具有電動裝置；以及壓縮要素，其以連接到該電動裝置的旋轉軸所驅動。其中電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，其具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上，可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側，并且在定子鐵心的與密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸為H，定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為Ho，且磁性物質于旋轉軸方向的尺寸為Hmg時，具有H＜Ho以及Hmg＜Ho的特征。
此外，本發(fā)明第四方面配合第一或第三方面所述的電動壓縮機，其中定子鐵心的與密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸H相對于該旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍為0.2≤H/Ho≤0.8。
另外，如本發(fā)明第五方面配合第二或第三方面所述的電動壓縮機，其中磁性物質于旋轉軸方向的尺寸Hmg相對于旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍為0.2≤Hmg/Ho≤0.98。
再者，如本發(fā)明第六方面配合第一、第二或第三方面的電動壓縮機，其中磁性物質利用稀土族磁鐵材料構成，并且在轉子的轉子鐵心的直徑為D，轉子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為L，磁性物質的厚度尺寸為t時，尺寸L相對于尺寸D的比率為L/D＜1.1，尺寸t相對于尺寸Hmg的比率為t/Hmg＜0.1。
再者，本發(fā)明第七方面提供一種冷凍裝置，由如本發(fā)明第一、第二或第三方面的電動壓縮機，與冷凝器、減壓裝置以及蒸發(fā)器構成冷煤回路。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明的電動壓縮機的縱向剖面示意圖，其在轉子的旋轉軸延伸方向設置缺口；圖2是圖1所示的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖3是本發(fā)明的轉子的部分縱剖側視圖；圖4是本發(fā)明的轉子的平面圖；圖5是構成本發(fā)明的轉子的轉子用鐵板的平面圖；圖6是構成本發(fā)明的轉子的轉子鐵心的側面圖；圖7是構成本發(fā)明的轉子的磁性物質的立體圖；圖8是做為磁性物質的永久磁鐵的減磁曲線示意圖；圖9是本發(fā)明的在轉子的旋轉軸延伸方向設置缺口的電動壓縮機所產(chǎn)生的噪音波型示意圖；圖10是本發(fā)明另一實施例的電動壓縮機的縱剖側視圖；圖11是圖10的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖12是本發(fā)明另一實施例的電動壓縮機的縱剖側視圖；圖13是圖12的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖14是本發(fā)明另一實施例的電動壓縮機的縱剖側視圖；圖15是圖14的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖16是本發(fā)明另一實施例的電動壓縮機的縱剖側視圖，其中設置于轉子的磁性物質比定子短；圖17是圖16的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖18是本發(fā)明的設置于轉子的磁性物質比定子短的電動壓縮機的噪音波型示意圖；圖19本發(fā)明的另一實施例的電動壓縮機的縱剖側視圖，其中在轉子的旋轉軸延伸方向設置缺口并且設置于轉子的磁性物質比定子短；圖20是圖19的電動壓縮機的橫剖面附視圖；圖21是現(xiàn)有電動壓縮機的縱剖側視圖；圖22是圖21的電動壓縮機的橫剖面附視圖；以及圖23是使用本發(fā)明的電動壓縮機的冷卻裝置的冷煤回路示意圖。
接著，依據(jù)附圖來詳加敘述本發(fā)明的較佳實施例。圖1是本發(fā)明的電動壓縮機C的縱剖側視圖，圖2為電動壓縮機C的橫剖面附視圖。如圖所示，密閉容器1構成容置在冷凍庫、冷藏庫或展示柜等之內(nèi)所配置的冷卻裝置，在密閉容器1的內(nèi)部上側配置做為電動裝置的電動機2，而其下側則配置以此電動機2來加以旋轉驅動的壓縮裝置3。密閉容器1由上端開口的圓筒狀外殼1A與將外殼1A的上端開口封閉的頂蓋1B所構成。在外殼1A中容置電動機2與壓縮裝置3后，便將頂蓋1B覆蓋于外殼1A之上，并利用高頻焊接等方法加以密封起來。此外，此密閉容器1的外殼1A內(nèi)的底部形成積油處SO。
電動機2是所謂的集中式磁極卷曲方式的直卷直流(DC)無刷電機，其由固定在密閉容器1的內(nèi)壁的定子4以及在定子4內(nèi)側的以中心軸6為中心而自由旋轉的轉子5所構成。定子4由將大致為圈狀的定子鐵板(矽鋼板)以多層堆積而構成的定子鐵心74以及用來在轉子5產(chǎn)生旋轉磁場的定子線圈(驅動線圈)7所構成。
定子鐵心74的內(nèi)緣部分設置了未在圖中顯示的6個齒部。在齒部之間形成內(nèi)側與上下開放的開槽78。在齒部之間利用開槽78將前述的定子線圈7直接卷上，以集中直接卷曲方式形成定子4的磁極，而構成四極六開槽的定子4。
定子鐵心74的外緣面與密閉容器1的外殼1A的內(nèi)壁接觸而固定。在此場合，設定子鐵心74與密閉容器1接觸部分的旋轉軸6方向的尺寸為H，而定子鐵心74的旋轉軸6方向的尺寸為Ho，則H＜Ho。在定子鐵心74外圈的圓周形成多個弦狀的缺口76(在實施例中為6個)，這些缺口76與外殼1A的內(nèi)壁分離，以形成后述的回油用通路77。
圖3是圖1所示的轉子5的部分縱剖側視圖，圖4為轉子5的平面圖(套入旋轉軸6之前的狀態(tài))。如各圖所示，轉子鐵心26由厚度0.3mm～0.7mm的電磁鋼板打造成如圖5所示的轉子用鐵板27，并將其多層層積，而以鉚接方式層積為一體(此外，不使用鉚接方式而以焊接方式來形成一體化結構也可以)。
轉子用鐵板27如圖5所示，由電磁鋼板打造，形成構成四極磁極的突出磁極28～31，凹入部32～35分別形成在突出磁極28～31之間。各突出磁極28～31中兩相對突出磁極的頂點之間的外徑(直徑)D在15幀(frame)的壓縮機中，為實施例中的例如50mm。此外，在各個突出磁極28～31的旋轉方向(轉子5的旋轉方向。在實施例為圖5的順時鐘方向)一側的外面，以向內(nèi)側傾斜一預定范圍的方式加以切割，而形成切割部分36～39。此外，轉子5以逆時鐘方向旋轉的方式設計時，切割部36～39向著旋轉方向的相反側加以切割。亦即，從圖4與圖5的相反側加以切割。
開槽41～44用來容置壓入后述的磁性材料(例如永久磁鐵)45，其與各個突出磁極28～31對應，并且在轉子用鐵板27的外緣側，沿著轉軸6的軸方向的同心圓上穿過配置。在與各開槽41～44鄰接的突出磁極28～31的側壁之間的狹窄幅度d為0.3mm～1.0mm(在此實施例中為0.5mm)。
標號46為形成在轉子用鐵板27的中心的熱裝旋轉軸6的孔。各個轉子用鐵板27多層層積后，藉由彼此鉚接而一體化后形成轉子鐵心26。貫通孔47～50用以讓后述的鉚接用的鉚釘51～54通過，并與鉚釘51～54的大小約略相同，并且貫穿配置在對應各個開槽41～44的內(nèi)側位置上。鉚接部56～59用來使各轉子用鐵板27相互鉚接，其與各貫通孔47～50約略在同一同心圓周上，且形成于各開槽41～44之間。再者，標號61～64為穿過位于各個鉚接部56～59內(nèi)側的位置，而形成油通路的孔洞。
各個轉子用鐵板27多層層積后，在前述鉚接部56～59彼此互相鉚接而一體化后形成轉子鐵心26。此時，轉子鐵心26的外徑為前述的轉子用鐵板27的外徑D(50mm)，而旋轉軸6方向的積層尺寸L例如為40mm。因此，前述的外徑D與積層尺寸L的比值L/D比1.1小。在此實施例中，L/D比值為0.8。亦即，將旋轉軸6方向的尺寸L設定得較小。
另一方面，磁性物質45，例如是鐠(praseodym)系列的磁鐵或者是在表面鍍上鎳的釹(neodym)系列磁鐵等的稀土類磁鐵材料所構成，其外型則為如圖7所示的矩形。此外，各個開槽41～44為可以剛好壓入磁性物質45的大小。磁性物質45的厚度t為例如2.65mm，而其旋轉軸6方向的尺寸Hmg與前述的堆積尺寸L相同，均為40mm。在設計上，使前述的厚度t與尺寸Hmg的比值t/Hmg小于0.1(本實施例中為0.08)。亦即，設磁性物質45的旋轉軸6方向的尺寸為Hmg而定子鐵心74的旋轉軸6方向的尺寸為Ho時，則Hmg＜Ho。此外，油分離板72是位于端面構件66上方，并且安裝于轉子5上的圓盤狀結構，平衡配重73則配置在端面構件66與油分離板72之間。
端面構件66、67形成平板狀，且配置在轉子鐵心26的上下端，其利用鋁或樹脂材料等非磁性材質所構成，并且與前述的轉子用鐵板27的形狀大致相同。此外，端面構件66、67的外徑與前述的轉子鐵心26的外徑D相同或者略小。其次，在端面構件66、67上對應前述的貫穿孔47～50的位置上貫穿配置貫穿孔81～84，而在對應孔洞59、61～64的位置貫穿配置孔洞76、87～90。
將前述的磁性物質45壓入轉子鐵心26的開槽41～44內(nèi)之后，從上下兩側安裝端面構件66、67，而將開槽41～44的上下端封住。在此狀態(tài)下，貫穿孔47～50以及貫穿孔81～84便沿著旋轉軸6的方向貫穿轉子鐵心26與端面構件66、67?？锥?1～64以及87～90則貫穿轉子鐵心26與端面構件66、67。之后，將鉚釘51～54插入各個貫穿孔47～50與81～84，從上下端加以鉚接而成為一體。再者，平衡配重73與上方的端面構件66同時以鉚釘51固定于轉子鐵心26。
在前述的定子鐵心74設置缺口74A，此缺口74A沿著轉子5的旋轉軸6的延伸方向以一預定的尺寸切開，同時向旋轉軸6方向切割一定深度。在此情形，當定子鐵心74與外殼1A內(nèi)壁的接觸長度為H(圖1中的H1+H2)以及定子鐵心74的堆積厚度(在此為轉子5的轉軸6方向的尺寸)為Ho時，相對于尺寸Ho的尺寸H的比率的設計規(guī)則為0.2≤H/Ho≤0.8。
亦即，使在定子鐵心74的旋轉軸6的橫向延伸方向所設置的缺口74A的兩側突出部(H1、H2)與外殼1A的內(nèi)壁接觸，同時使缺口74A與外殼1A的內(nèi)壁分離。藉此，相較于一般的感應電動機，電動機2(DC馬達)藉由向半徑方向的轉子5的磁力吸引與反作用力，使得轉子5的軛的振動很難傳到外殼1A。因此，可以便電動壓縮機C的噪音降低。
另一方面，旋轉壓縮裝置3以中間分隔板分割出第一旋轉缸(rotarycylinder)9與第二旋轉缸10。各旋轉缸9、10上安裝以旋轉軸6所驅動的偏心裝置11、12。偏心裝置11、12的偏心位置彼此互相相距180度的相位。
第一滾輪13與第二滾輪14分別在第一與第二旋轉缸9、10之內(nèi)旋轉，其分別藉由偏心裝置11、12的旋轉使之在第一與第二旋轉缸9、10之內(nèi)旋轉。第一框體15與中間分隔板8之間形成第一旋轉缸9的密閉的壓縮空間。同樣地，第二框體16與中間分隔板8之間形成第二旋轉缸10的密閉的壓縮空間。此外，第一框體15與第二框體16分別具有軸承17、18，使其分別在旋轉軸6的下方以可自由旋轉方式加以支撐。
杯狀消音器(cup muffler)19、20分別覆蓋于第一與第二框體15、16上。此外，旋轉缸9與杯狀消音器19以配置于第一框體15的連通孔(未繪示在圖式中)加以連通，而旋轉缸10與杯狀消音器20以配置于第二框體16的連通孔(未繪示在圖式中)加以連通。在此實施例中，杯狀消音器20內(nèi)透過貫穿旋轉缸9、10與中央分隔板8的貫穿孔79連通到上面的杯狀消音器19。
排放管22配置于密閉容器1的上方，吸入管23、24則分別接到旋轉缸9、10。此外，密封蓋25從密閉容器1的外部供應電力給定子4的定子線圈7(其中連接密閉蓋25與定子線圈7的導線并未繪示出)。
以上述的構造，將電動機2的定子4的定子線圈7加以通電后，便形成旋轉磁場而使轉子5得以轉動。藉由轉子5的旋轉，旋轉缸9、10內(nèi)的滾輪13、14便經(jīng)由旋轉軸6而偏心轉動，從吸入管23、24所吸入的吸入氣體便被壓縮。
經(jīng)由前述的連通孔，被壓縮的高壓氣體從旋轉缸9排到杯狀消音器19內(nèi)，并從形成于杯狀消音器19的排放孔(圖未繪示)排放到上方的密閉容器1內(nèi)。另一方面，經(jīng)由前述的連通孔，從旋轉缸10排到杯狀消音器20內(nèi)，并經(jīng)過的貫穿孔(圖未繪示)進入到杯狀消音器19內(nèi)，并且同樣地從排放孔排放到上方的密閉容器1內(nèi)。
被排出的高壓氣體，通過電動機2的裝設于定子4內(nèi)的間隙以及定子鐵心74與轉子5之間的間隙和轉子鐵心26的凹入部32、33、34、35后，而上升。之后，氣體與油分離板72接觸，以離心力向外側上升，而從排放管22排放出去。
接著，圖23是使用電動壓縮機C的冷卻裝置的冷煤回路示意圖。電動壓縮機C的出口處連接到冷凝器69，冷凝器69的出口側則連接到圖未繪出的液體承接器、液管電磁閥，然后連接到做為減壓裝置的膨脹閥70。膨脹閥70連接到蒸發(fā)器71。蒸發(fā)器71的出口處經(jīng)由壓縮器筒(accumulator)連接到電動壓縮機C的吸入側，而構成環(huán)狀的冷煤回路。從電動壓縮機C排出的高溫高壓氣體冷煤由冷凝器69放熱，使之冷凝液化。之后，以膨脹閥70減壓后，導入蒸發(fā)器71，于此，由周圍環(huán)境吸熱而氣化，反復操作此汽化循環(huán)。
圖9繪示電動壓縮機C的噪音波形的示意圖。如圖所示，可聽音頻(500Hz～1.6kHz)的陰影部分的噪音是明顯地降低。此外，電動壓縮機C使用700W的2汽缸的旋轉壓縮機(twin-rotary compressor)，冷煤為R401A，電動機2為使用集中卷線并使用稀土類永久磁鐵。此外，以Ct/Et=43℃/44℃,80Hz運轉。麥克風設置在水平距離1m的位置上。以上述條件，得到表一的實驗數(shù)據(jù)。
表一
從上表可知噪音降低了。
如上所述，在構成使用于電動壓縮機C的電動機2(DC馬達)的轉子5的定子鐵心74的外緣設置缺口74A，因為此缺口74A以外的部分與外殼1A內(nèi)壁接觸，使用于電動壓縮機C的電動機2(DC馬達)，相較于一般的感應電動機，藉由往半徑方向的轉子5的磁吸力、反作用力，使轉子5的軛部振動；但因為在構成轉子5的定子鐵心74的外緣設置缺口74A，而使此缺口74A以外的部分與外殼1A內(nèi)壁接觸，故即使定子4的軛部被振動的情況，也可以使往外殼1A的振動傳遞減少。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
特別是，高磁力的稀土類永久磁鐵電動機與開槽數(shù)少的磁極集中卷線式電動機，即使比起開槽數(shù)多的電動機而言，磁力線的變化較大，因為在定子鐵心74的外緣設置缺口74A，而與外殼1A內(nèi)壁接觸，所以從定子4的軛部到外殼1A的振動傳遞也可以減小。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
接著，圖10與圖11繪示本發(fā)明另一個電動壓縮機C的構造。在此情形下，在定子鐵心74的外緣以轉子5的旋轉軸6的延伸方向切開預定的尺寸，同時往旋轉軸6切開預定的深度而形成缺口74。缺口74A以旋轉軸6的延伸方向從定子鐵心74的中心往其中一方(圖式中為往下)切開，同時往旋轉軸6方向切開預定的深度。在此情形下，當定子鐵心74與外殼1A內(nèi)壁面接觸的長度為H(圖中的H1)，且定子鐵心74的厚度(在此情形為轉子5的旋轉軸6方向的尺寸)為Ho時，設計規(guī)則為0.2≤H/Ho≤0.8。
亦即，在定子鐵心74的旋轉軸6的延伸方向所設置的缺口74A的另一側(圖中的H1部分)與外殼1A的內(nèi)壁面接觸，同時缺口74A與外殼1A的內(nèi)壁面分離。此外，除了定子鐵心74外，與圖1與圖2所示的構造相同。據(jù)此，電動機2(DC馬達)，相較于一般的感應電動機，其藉由往半徑方向的轉子5的磁吸力、反作用力，使轉子5的軛部5的振動很難往外殼1A傳遞。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
接著，圖12與圖13繪示本發(fā)明再一個電動壓縮機C的構造。在此情形下，在定子鐵心74的外緣以轉子5的旋轉軸6的延伸方向切開預定的尺寸，同時往旋轉軸6切開預定的深度而形成缺口74A。缺口74A以旋轉軸6的延伸方向從定子鐵心74的中心往其中一方(圖式中為往上)切開，同時往旋轉軸6方向切開預定的深度。在此情形，當定子鐵心74與外殼1A內(nèi)壁面接觸的長度為H(圖中的H2)，且定子鐵心74的厚度(在此情形為轉子5的旋轉軸6方向的尺寸)為Ho時，設計規(guī)則為0.2≤H2/Ho≤0.8。
亦即，在定子鐵心74的旋轉軸6的延伸方向所設置的缺口74A的另一側H2與外殼1A的內(nèi)壁面接觸，同時缺口74A與外殼1A的內(nèi)壁面分離。此外，除了定子鐵心74外，與圖1與圖2所示的構造相同。據(jù)此，電動機2(DC馬達)，相較于一般的感應電動機，其藉由往半徑方向的轉子5的磁吸力、反作用力，使轉子5的軛部振動很難往外殼1A傳遞。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
接著，圖14與圖15繪示本發(fā)明再一個電動壓縮機C的構造。在此情形，在定子鐵心74的外緣以轉子5的旋轉軸6的延伸方向切開預定的尺寸，同時往旋轉軸6切開預定的深度而形成缺口74。缺口74A以旋轉軸6的延伸方向切開多個地方(在此例為兩處)，同時往旋轉軸6方向切開預定的深度。在此情形，當定子鐵心74與外殼1A內(nèi)壁面接觸的長度為H(圖中的H1+H2+H3)，且定子鐵心74的厚度(在此情形為轉子5的旋轉軸6方向的尺寸)為Ho時，設計規(guī)則為0.2≤H/Ho≤0.8。
亦即，在定子鐵心74的旋轉軸6的延伸方向所設置的兩個缺口74A以外的地方(圖中的H1、H2、H3)與外殼1A的內(nèi)壁面接觸，同時缺口74A與外殼1A的內(nèi)壁面分離。此外，除了定子鐵心74外，與圖1與圖2所示的構造相同。據(jù)此，電動機2(DC馬達)，相較于一般的感應電動機，其藉由往半徑方向的轉子5的磁吸力、反作用力，使轉子5的軛部振動很難往外殼1A傳遞。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
接著，圖16與圖17繪示本發(fā)明的再一個電動壓縮機C的構造。在此情形，插入到配置于轉子5中的各開槽41、42、43、44內(nèi)的各磁性物質(永久磁鐵)45的堆積厚度比定子鐵心74的堆積厚度(在此例為轉子5的旋轉軸6方向的尺寸)還短。各開槽41、42、43、44內(nèi)所插入的各磁性物質45配置于各開槽41、42、43、44的長邊方向的中心。此外，當設置在轉子5中的磁性物質45的堆積厚度為Hmg，且定子鐵心的堆積厚度為Ho時，尺寸Hmg對尺寸Ho的比率為0.2≤Hmg/Ho≤0.98。亦即，插入各開槽41、42、43、44中的各磁性物質45，以相同的尺寸短于該開槽41、42、43、44的兩端處。此外，除了磁性物質45外，與圖1與圖2所示的構造相同。據(jù)此，電動機2(DC馬達)，相較于一般的感應電動機，其藉由往半徑方向的轉子5的磁吸力、反作用力，使轉子5的軛部振動很難往外殼1A傳遞。據(jù)此，可使電動壓縮機C的噪音得以大幅降低。
圖8繪示產(chǎn)生磁場的磁性物質45所采用的永久磁鐵即鐵氧體類磁鐵材料或稀土族磁鐵材料的減磁曲線，其中縱軸為磁力線密度B，而橫軸為保持力Hc。此外，如圖8所示，虛線表示使用一般的鐵氧體類磁鐵材料，實線表示使用一般稀土族磁鐵材料，T1為25℃,T2為150℃。從該圖可知，稀土族磁鐵材料的殘留磁通量B與保持力Hc均比鐵氧體類磁鐵材料來得大，而磁能也極大。據(jù)此，即使磁鐵的面積小，也可以確保必要的磁力線數(shù)，而得到預定的輸出。
亦即，因為即使各磁性物質(永久磁鐵)45的堆積厚度比定子鐵心74的堆積厚度小，仍舊可以獲得預定的輸出，故幾乎不會使電動機2的輸出降低，并且定子4的對齒部的振動力量可以分散到比磁性物質45厚度Hmg大的定子4厚度Ho的方向(圖中的箭頭方向)。并且可以藉由振動傳遞的分散，使對外殼1A的振動傳遞減輕。此外，Hmg/Ho的最低值0.2是考慮電動機2的效率與定子4的成本來決定的。
圖18繪示電動壓縮機C的噪音波形的示意圖。如圖所示，陰影所示的可聽音頻(500Hz～1.6kHz)明顯地降低。圖中SH表示Ho。由圖所示可知，定子4厚度Ho=40mm與磁性物質45厚度Hmg=40mm為現(xiàn)有大噪音的情形；而在定子4厚度Ho=50mm與磁性物質厚度Hmg=40mm時，噪音大為降低。定子4厚度Ho=45mm與磁性物質厚度Hmg=40mm時，噪音為定子4厚度Ho=50mm與40mm之間的噪音。此外，電動壓縮機C使用700W的2汽缸的旋轉壓縮機(twin-rotary compressor)，冷煤為R401A，電動機2為使用集中卷線并使用稀土類永久磁鐵。此外，以Ct/Et=43℃/44℃,80Hz運轉。麥克風設置在水平距離1m的位置上。其次，圖18的說明以表2來表示，噪音水平為使Hmg/Ho變化時的數(shù)值。
表2
從上表可知噪音降低了。
接著，圖19與圖20是繪示本發(fā)明再一個電動壓縮機C的構造。在此情形，電動壓縮機C使用圖1所示的配置缺口74A的定子4，同時設置轉子5，其使插入圖16的各開槽41、42、43、44內(nèi)的各磁性物質(永久磁鐵)45的堆積厚度比定子鐵心74的堆積厚度短。
磁性物質45使轉子鐵心26的直徑D與旋轉軸6方向尺寸L的比值L/D小于1.1，并且磁性物質45的厚度尺寸t與旋轉軸方向的堆積厚度Hmg之比t/Hmg小于0.1。亦即，利用稀土族磁鐵材料構成磁性物質45，并且在轉子5的轉子鐵心26的直徑為D，轉子鐵心26的旋轉軸6方向的尺寸為L，磁性物質45的厚度尺寸為t的情形時，藉由L相對于尺寸D的比率為L/D＜1.1,以及t相對于尺寸Hmg的比率為t/Hmg＜0.1，定子4的軛部的振動可以被分散而減少外殼1A的振動。并且藉由磁性物質45的厚度尺寸t與旋轉軸6方向的堆積厚度Hmg的比t/Hmg小于0.1，使得定子4的軛部的振動可以進一步被分散而可以減少外殼1A的振動。此外，除定子鐵心74與磁性物質45以外，其余與圖1與圖2所示的構造相同。藉此，定子4的軛部即使被振動，也會使對定子5的齒部的振動力分散，可使傳遞到外殼1A的振動大幅地減少。據(jù)此，可以使從空調(diào)、冷凍庫、冷藏室或展示柜等之中所設置的冷卻裝置所發(fā)出的噪音大幅地降低。
如上所詳述，依據(jù)本發(fā)明第一方面所述，電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，其具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側。并且因為在定子鐵心的與該密閉容器接觸部分的沿該旋轉軸方向的尺寸為H，定子鐵心的該旋轉軸方向的尺寸為Ho時，具有H＜Ho的特征，故可以使從定子鐵心傳到外殼的振動減少。據(jù)此，例如即使定子的軛部被施以振動，仍可以減少傳遞到外殼的振動。因此，電動機壓縮機的噪音便可以大幅地降低。
此外，依據(jù)本發(fā)明第二方面所述，電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側。并且因為在磁性物質于旋轉軸方向的尺寸為Hmg，定子鐵心的該旋轉軸方向的尺寸為Ho時，具有Hmg＜Ho的特征，故可使磁性物質的磁力分散至定子鐵心的旋轉軸方向。藉此，可使因磁力使轉子產(chǎn)生的振動集中于旋轉軸方向的中心，也可減少對外殼的振動。因此，電動機壓縮機的噪音便可以大幅地降低。
此外，依據(jù)本發(fā)明第三方面所述，電動裝置包括定子，其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心；以及轉子，具有磁性物質，并裝配于旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側。并且在定子鐵心的與密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸為H，定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為Ho，且磁性物質于旋轉軸方向的尺寸為Hmg時，具有H＜Ho以及Hmg＜Ho的特征，故可以使從定子鐵心傳到外殼的振動減少，也可以讓磁性物質的磁力分散至定子鐵心的旋轉軸方向。因此，電動機壓縮機的噪音便可以進一步大幅地降低。
另外，如本發(fā)明第四方面所述，因為其中定子鐵心的與密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸H相對于定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍是在0.2≤H/Ho≤0.8，故相較于一般的感應電動機，利用對半徑方向的轉子的磁力吸引力與反作用力，使轉子的軛部的振動很難傳遞到電動壓縮機的外殼。因此，可與前同樣使電動壓縮機的噪音大幅地降低。
再者，如本發(fā)明第五方面所述，因為磁性物質于旋轉軸方向的尺寸Hmg相對于定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍是在0.2≤Hmg/Ho≤0.98，故可以分散對定子的齒部的振動。據(jù)此，可以減少傳遞到外殼的振動。因此，可保障電動機的效率以及防止增加定子的成本，并且可以分散施加于定子的軛部的振動，更可以將電動壓縮機的噪音大幅地降低。
再者，如第六方面所述，因為磁性物質利用稀土族磁鐵材料構成，并且在轉子的轉子鐵心的直徑為D，轉子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為L，磁性物質的厚度尺寸為t的情形時，因為尺寸L相對于尺寸D的比率為L/D＜1.1以及尺寸t相對于尺寸Hmg的比率為t/Hmg＜0.1，故藉由L相對于尺寸D的比率為L/D＜1.1，與現(xiàn)有的使用鐵氧體類磁鐵材料的情形相比，既可以維持所需要的電動機輸出，且可以縮小轉子鐵心的尺寸大小，并且使轉子的振動分散，進而減少外殼的振動。此外，利用磁性物質的厚度t與旋轉軸方向的堆積厚度Hmg的比值t/Hmg小于0.1，可以進一步將因轉子產(chǎn)生的振動加以分散，進而減少外殼的振動。因此，可以大幅地增加降低噪音的效果。故，可保障電動機的效率以及防止增加定子的成本，并且，將電動壓縮機的噪音大幅地降低，從而可大幅度提高電動壓縮機的實用效果。
特別是轉子鐵心的直徑D與旋轉軸方向的尺寸L的比值L/D小于1.1，因為轉子鐵心的尺寸縮小是在于縮小旋轉軸方向的尺寸L，轉子鐵心的直徑或壓縮機的密閉容器的外徑可以不必變更，也就不必更換制造設備，更可以降低因轉子振動產(chǎn)生的噪音。
再者，如本發(fā)明第七方面所述，因為電動壓縮機與冷凝器、減壓裝置以及蒸發(fā)器構成冷煤回路，故如空調(diào)、冷凍庫、冷藏室或展示柜等之中所設置的冷卻裝置所發(fā)出的噪音可以大幅地降低。因此，可以提供較佳無噪音環(huán)境的冷卻裝置。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1．一種電動壓縮機，形成于一密閉容器之中，該電動壓縮機包括一電動裝置；以及一壓縮要素，由連接到該電動裝置的一旋轉軸所驅動，其特征在于，所述電動裝置包括一定子，其具有與所述密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的一定子鐵心；以及一轉子，具有一磁性物質，并裝配于所述旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于所述定子的內(nèi)側，并且在所述定子鐵心的與所述密閉容器接觸部分的沿所述旋轉軸方向的尺寸為H，該定子鐵心的所述旋轉軸方向的尺寸為Ho時，H＜Ho。
2．一種電動壓縮機，形成于一密閉容器之中，該電動壓縮機包括一電動裝置；以及一壓縮要素，由連接到該電動裝置的一旋轉軸所驅動，其特征在于，所述電動裝置包括一定子，其具有與所述密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的一定子鐵心；以及一轉子，具有一磁性物質，并裝配于所述旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于所述定子的內(nèi)側，并且所述磁性物質于所述旋轉軸方向的尺寸為Hmg，所述定子鐵心的所述旋轉軸方向的尺寸為Ho時，Hmg＜Ho。
3．一種電動壓縮機，形成于一密閉容器之中，該電動壓縮機包括一電動裝置；以及一壓縮要素，由連接到該電動裝置的一旋轉軸所驅動，其特征在于，所述電動裝置包括一定子，其具有與所述密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的一定子鐵心；以及一轉子，具有一磁性物質，并裝配于所述旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于該定子的內(nèi)側，并且在所述定子鐵心的與所述密閉容器接觸部分的沿所述旋轉軸方向的尺寸為H，該定子鐵心的所述旋轉軸方向的尺寸為Ho，且所述磁性物質于所述旋轉軸方向的尺寸為Hmg時，H＜Ho，且Hmg＜Ho。
4．如權利要求1或3所述的電動壓縮機，其特征在于，所述定子鐵心的與所述密閉容器接觸部分的沿所述旋轉軸方向的尺寸H相對于所述定子鐵心的所述旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍是0.2≤H/Ho≤0.8。
5．如權利要求2或3所述的電動壓縮機，其特征在于，所述磁性物質于所述旋轉軸方向的尺寸Hmg相對于所述定子的所述旋轉軸方向的尺寸Ho的比率的范圍是0.2≤Hmg/Ho≤0.98。
6．如權利要求1、2或3所述的電動壓縮機，其特征在于，所述磁性物質利用稀土族磁鐵材料構成，并且在所述轉子的所述轉子鐵心的直徑為D，該轉子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為L，所述磁性物質的厚度尺寸為t的情形時，尺寸L相對于尺寸D的比率為L/D＜1.1，尺寸t相對于尺寸Hmg的比率為t/Hmg＜0.1。
7．一種冷凍裝置，其特征在于，由如權利要求1、2或3所述的電動壓縮機與一冷凝器、一減壓裝置以及一蒸發(fā)器構成冷煤回路。
全文摘要
一種電動壓縮機,形成于一密閉容器之中,該電動壓縮機包括電動裝置以及以連接到該電動裝置的一旋轉軸所驅動的壓縮裝置。電動裝置包括:定子,其具有與密閉容器的內(nèi)壁接觸而加以固定的定子鐵心;以及轉子,具有磁性物質,裝配于旋轉軸上而可自由旋轉地支撐于定子的內(nèi)側,在定子鐵心的與該密閉容器接觸部分的沿旋轉軸方向的尺寸為H,定子鐵心的旋轉軸方向的尺寸為Ho時,H<Ho。藉此,使定子與外殼的接觸面積縮小,而大幅降低噪音。
文檔編號F04C23/00GK1326052SQ0111634
公開日2001年12月12日 申請日期2001年4月11日 優(yōu)先權日2000年5月31日
發(fā)明者松本兼三, 竹中學, 樋口剛, 藤原一昭, 五十嵐惠司郎, 竹澤正昭, 新井和彥 申請人:三洋電機株式會社