CN105452664A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明的卧式涡旋式电动压缩机(1)具备：储油器(13)，其暂时储存从通过压缩装置(20)后的制冷剂中分离出的润滑油；回油流道(15、24)，其将储存在储油器(13)中的润滑油返回到压缩装置(20)的上游侧。主轴承(35)通过间隙配合而嵌合到内壳体(14)的保持面(14a)上，通过回油流道(15、24)，将储存在储油器(13)中的润滑油供应到嵌合区域。

Description

涡旋式压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于例如车辆空调装置的涡旋式压缩机。
背景技术
空气调节装置中所使用的涡旋式压缩机如专利文献1所记载，具备：分别有涡旋状涡圈的固定涡旋盘和回旋涡旋盘。使回旋涡旋盘相对于固定涡旋盘进行公转回旋运动，减小形成于两者的涡旋盘壁之间的压缩室容积，从而对压缩室内的制冷剂进行压缩。
使回旋涡旋盘进行回旋运动，随之，涡旋式压缩机产生振动。该振动基于压缩制冷剂时回旋涡旋盘的扭矩变动及制冷剂的压力脉动等若干激振源而产生。来自于激振源的振动传播到用于将驱动源的旋转驱动力传递给回旋涡旋盘的主轴(曲柄轴)，然后经由可旋转地支撑主轴的轴承，被传递到构成涡旋式压缩机外壳的壳体中，再传至涡旋式压缩机的外部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-208717号公报
发明内容
发明所要解决的课题
涡旋式压缩机用于车辆的空气调节装置时，为了确保车厢内的静音性能，要求减少振动及伴随振动而产生的异常声音。因此，迄今为止人们提出了各种各样的方案来减少车辆用涡旋式压缩机的振动。例如，专利文献1提议抑制构成主轴的构件产生异常声音。但是，无论目前的方案如何，要想控制振动及异常声音并不容易。
因此，本发明的目的在于提供一种涡旋式压缩机，其鉴于上述振动的传递路径，抑制振动从轴承向壳体传递，从而可以减少来自涡旋式压缩机的振动及异常声音。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的，本发明的卧式涡旋式压缩机具备：压缩装置，其包含进行公转回旋运动的回旋涡旋盘；主轴，其将驱动源所生成的旋转力传至回旋涡旋盘；轴承，其可旋转地支撑主轴；储油器，其暂时储存从通过压缩装置后的制冷剂中分离出的润滑油；以及回油流道，其将储存在储油器中的润滑油返回到压缩装置的上游侧。
本发明的涡旋式压缩机特征在于：轴承通过间隙配合嵌合到与轴承的外周面相向、保持轴承的保持面上，通过回油流道，将储存在储油器中的润滑油供应到嵌合区域。
另外，在本发明中，上游、下游是指依照制冷剂的流向者。
本发明将轴承的嵌合设计为间隙配合，并将卧式涡旋式压缩机所具备的储油器中储存的润滑油供应到嵌合区域，从而在该区域形成油膜。该油膜作为减小轴承振动的减震器发挥功能，可以抑制振动从轴承向壳体传递，从而可以减少来自涡旋式压缩机的振动及异常声音。
在本发明的涡旋式压缩机中，优选在保持面以及与保持面相向的轴承外周面中的一者或两者中，形成沿周向连续的油槽。
根据该优选实施方式，嵌合区域中贮存的润滑油量会增加相当于油槽的量，从而可以提高油膜的减震效果。
在本发明的涡旋式压缩机中，优选在保持面及与保持面相向的轴承外周面之间，具备使所供应的润滑油沿轴承轴向排出的排出通道。
根据该优选实施方式，通过设置排出通道，可以有选择地将作为减震器发挥功能的润滑油供应给需要润滑的机械零件。
在本发明的涡旋式压缩机中，在具备用于限制轴承在轴向上的位移的弹性卡环时，弹性卡环优选设置为：除其切口外，从轴向堵住嵌合区域，并且，使切口对应排出通道。
根据该优选实施方式，可以对形成油膜的润滑油的排出部分进行限定，从而可以向必要的部位供应润滑油。
在本发明的涡旋式压缩机中，排出通道优选设置在高度方向上的最上方区域。
根据该优选实施方式，可以有效地将润滑油供应给设置于排出通道下方的机械零件。
发明的效果
根据本发明，将轴承的嵌合设计为间隙配合，并将卧式涡旋式压缩机所具备的储油器中储存的润滑油供应到嵌合区域，借此，形成于该区域的油膜可以作为减小轴承振动的减震器发挥功能。因此，根据本发明的压缩机，可以抑制振动从轴承向壳体传递，从而可以减少来自涡旋式压缩机的振动及异常声音。
附图说明
图1是表示本实施方式中的卧式涡旋式电动压缩机的局部纵剖面图。
图2是图1的部分放大图。
图3是表示本实施方式中主轴承的外圈附近的放大图。
图4表示设置弹性卡环的本实施方式的变形例，是对应图2的部分的放大图。
图5是图4所示变形例的横剖面图。
图6表示设置油槽的本实施方式的变形例，是对应图3的部分的放大图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。在本实施方式中，针对将本发明应用于通过逆变器供电的、卧式涡旋式电动压缩机1的示例进行说明。
[构成]
首先，参照图1及图2，说明电动压缩机1的构成。
电动压缩机1具备：构成其外壳的壳体10；压缩车辆用空气调节器所使用的制冷剂、具备固定涡旋盘21及回旋涡旋盘25的压缩装置20；驱动回旋涡旋盘25的主轴30；以及驱动主轴30的电动机40。
[壳体]
壳体10具有由压缩机壳体11、内壳体14和马达壳体16构成的三片式结构。各个构件通过例如压铸(DieCasting)铝合金的方式制造而成。固定涡旋盘21及回旋涡旋盘25通过锻造的方式制造而成。
压缩机壳体11是形成为有底圆筒形的构件，固定涡旋盘21被固定于其底面上。在压缩机壳体11和固定涡旋盘21之间形成排出腔室12，供经固定涡旋盘21及回旋涡旋盘25压缩后的制冷剂流入。
此外，在压缩机壳体11和固定涡旋盘21之间设置有储油器13。储油器13是形成于压缩机壳体11和固定涡旋盘21之间的空隙，用于暂时储存从排出口28排出的制冷剂中所含的润滑油。另外，制冷剂中所含的润滑油经未图示的油分离器分离后，进入储油器13中。储存于储油器13中的润滑油通过形成于固定涡旋盘21上的回油流道24，返回到电动压缩机1的上游侧，包含在制冷剂中。含有润滑油的制冷剂经压缩装置20压缩后，排出到排出腔室12中。如上所述，润滑油一边在电动压缩机1的内部循环，一边对主轴承35、辅助轴承34、固定涡旋盘21及回旋涡旋盘25等滑动部分进行润滑。
另外，在本实施方式中，上游、下游是指依照制冷剂的流向者。
内壳体14以夹在压缩机壳体11和马达壳体16之间的方式配置。
在内壳体14上保持有主轴承35，其可旋转地支撑主轴30。
内壳体14上形成回油流道15。回油流道15的一端和设置于固定涡旋盘21上的回油流道24相连通，另一端在和主轴承35的外圈35b(图2)的外周面相向的保持面14a上开口。因此，电动压缩机1在储油器13和主轴承35(外圈35b)之间，具备由回油流道24和回油流道15构成的润滑油回流通道。
在马达壳体16的内部固定有电动机40的定子43。马达壳体16中设置有制冷剂从外部流入的吸入口(未图示)以及逆变器收纳盒17。
逆变器收纳盒17的上部具有被盖18封闭的开口，在被封闭的空间内收纳有用于控制电动机40的驱动的逆变器装置45。
[压缩装置20]
如图1所示，构成压缩装置20的固定涡旋盘21和回旋涡旋盘25形成密闭的压缩室C，压缩制冷剂。
固定涡旋盘21具备固定端板22，以及从固定端板22向回旋涡旋盘25延伸的涡旋状固定涡圈23。固定端板22上形成回油流道24。回油流道24的一端和储油器13相连通，另一端和形成于内壳体14上的回油流道15相连通。
在固定端板22的中心部设置有排出口28，经压缩室C压缩后的制冷剂通过排出口28，排出到排出腔室12中。
回旋涡旋盘25具备回旋端板26，以及从回旋端板26向固定涡旋盘21延伸的涡旋状回旋涡圈27。回旋涡旋盘25被主轴30及自转防止部(十字滑环)39可公转地支撑。
回旋端板26在与主轴30相向的面上，具备向主轴30延伸的圆筒形凸台29。凸台29上配置有滚针轴承38，其可旋转地支撑衬套36，所述衬套36传递主轴30的公转驱动力。
[主轴30]
主轴30是从电动机40到回旋涡旋盘25连续配设的圆柱状构件，通过辅助轴承34和主轴承35，被压缩机壳体11可自由旋转地支撑。主轴30具备：固定于转子41上的圆柱状曲柄轴30a；直径大于曲柄轴30a的圆板状嵌合部30b；以及从偏离曲柄轴30a的中心轴线的位置开始沿中心轴线延伸的曲柄销30c。
曲柄轴30a的中心轴线大致水平地配置，并且将由转子41及定子43生成的旋转驱动力传递给回旋涡旋盘25。
嵌合部30b是嵌合到主轴承35上并由主轴承35支撑的部分，在轴向的一面侧设置有曲柄轴30a，在另一面侧设置有曲柄销30c。另外，将嵌合部30b压入到主轴承35的内圈35a(图2)的内侧，从而由主轴承35支撑。
曲柄销30c将传递到曲柄轴30a的旋转驱动力传递给回旋涡旋盘25，对回旋涡旋盘25进行回旋驱动。曲柄销30c从偏离嵌合部30b的中心的位置开始，沿曲柄轴30a的中心轴线向回旋涡旋盘25延伸。
如图2所示，主轴承35为径向轴承，由内圈35a、外圈35b以及设置于内圈35a和外圈35b之间的多个球状滚动体35c构成。内圈35a支撑主轴30的嵌合部30b，与主轴30的旋转同步地旋转。主轴承35通过间隙配合(JISB0401)由内壳体14支撑，主轴承35和内壳体14的嵌合是本实施方式的特征之一。
在曲柄销30c和凸台29之间配置有衬套36。衬套36是将公转驱动力传递给回旋涡旋盘25的大致圆筒形构件。在偏离衬套36中心的位置上，形成供曲柄销30c插通的曲柄孔36a。
在衬套36和凸台29之间设置有滚针轴承38，其可旋转地支撑衬套36。
在衬套36的外周上设置有配重37。配重37是用于调节回旋涡旋盘25相对于固定涡旋盘21的推力并保持平衡的构件。
虽未图示，但在主轴30周围具备调节回旋涡旋盘25的公转半径的构件即限位销、以及用于***限位销的限位孔。
[电动机40]
电动机40由频率被控制的交流电流进行旋转驱动，是对回旋涡旋盘25进行公转回旋驱动的驱动源。
如图1所示，电动机40具备转子41和定子43，转子41通过主轴30使回旋涡旋盘25公转回旋。将由逆变器装置45控制的交流电流供应给定子43。
转子41是通过由定子43所形成的交流磁场而产生旋转驱动力者，由形成为圆筒形的永磁体构成。转子41上固定有主轴30的曲柄轴30a。
定子43根据逆变器装置45所供应的交流电流，形成交流磁场，使转子41旋转。转子43通过热压配合等方法固定于马达壳体16的内周面上。
逆变器装置45用于控制供应给定子43的交流电流，配置于逆变器收纳盒17内。逆变器装置45具备：具有电容器(Capacitor)、功率晶体管等电子元件的多个基板。
[动作]
接下来，针对上述构成的电动压缩机1压缩制冷剂的步骤进行说明。
通过逆变器装置45的功率晶体管等电子元件，从外部供应的直流电流其频率被控制，供应给定子43。
定子43根据频率被控制的交流电流，形成交流磁场，在与所形成的交流磁场的相互作用下，转子41产生旋转驱动力。由转子41所产生的旋转驱动力传递到主轴30。
旋转驱动力传递到主轴30的曲柄轴30a及嵌合部30b，通过嵌合部30b的旋转，对曲柄销30c进行回旋驱动。曲柄销30c的回旋运动通过衬套36及凸台29，传递给回旋涡旋盘25。一边利用自转防止部39限制回旋涡旋盘25的自转运动，一边对其进行公转驱动。
如果回旋涡旋盘25被公转驱动，则形成于其与固定涡旋盘21之间的压缩室C获取从马达壳体16流入电动压缩机1内部的制冷剂并压缩。具体为：压缩室C在固定涡旋盘21及回旋涡旋盘25的外周端获取制冷剂。然后，通过回旋涡旋盘25的公转，压缩室C沿固定涡圈23及回旋涡圈27从外周端向中心侧移动，容积随之逐渐变小，对所获取的制冷剂进行压缩。
在压缩室C内压缩后的制冷剂通过固定涡旋盘21的排出口28，排出到排出腔室12内，再从排出腔室12内排出到壳体10(压缩机壳体11)的外部。
从流入排出腔室12内的制冷剂中分离出的润滑油流入储油器13中。在此，在电动压缩机1驱动期间，壳体10的内部以压缩装置20为界，相对地，上游侧为低压环境，下游侧为高压环境。于是，设置于储油器13和主轴承35(外圈35b)之间的、由回油流道24和回油流道15构成的润滑油回流通道，其主轴承35侧的一端和低压环境相连通，储油器13侧的一端和高压环境相连通。因此，根据高压环境和低压环境的差压，储存于储油器13中的润滑油依次通过回油流道24和回油流道15，从内壳体14的保持面14a排出。
排出的润滑油会渗透到主轴承35的外圈35b周围，如图3所示，在主轴承35和保持面14a之间形成油膜OF；其中所述主轴承35通过间隙配合保持于保持面14a的内侧。相对于主轴承35，该油膜OF作为减震器(Damper)发挥功能。借此，可以抑制电动压缩机1所产生的振动通过主轴承35传递到壳体10。并且，在电动压缩机1驱动期间，连续地供应形成油膜OF的润滑油，因此可以稳定地获得油膜形成所带来的减震效果。
以上对本实施方式相关的电动压缩机1的基本构成、效果进行了说明，但本发明还可以有若干选择项。以下，依次对其进行说明。
[利用弹性卡环选择润滑油的排出目的地]
如图4、图5所示，电动压缩机1可以设置弹性卡环32以防止主轴承35松脱。在驱动期间电动压缩机1如果升温，由铝合金构成的壳体10的热膨胀量会大于由铁系合金构成的主轴承35的热膨胀量，为了防止主轴承35沿轴向脱离，设置弹性卡环32。
弹性卡环32是具有切口32a的环状金属构件，所述切口32a是沿径向切掉一部分而成。在此，沿内壳体14的内周面圆周方向连续地形成保持槽14c，将弹性卡环32的外缘侧***该保持槽14c中，并且通过适当的固定机构固定于内壳体14上。以和主轴承35的轴向一端面相接的方式配置弹性卡环32，从而可以发挥防止主轴承35松脱的功能。
以切口32a位于高度方向上的最上方的方式配置弹性卡环32。借此，内壳体14的保持面14a和主轴承35的外圈35b之间的间隙中，设置切口32a的最上方区域和外部相通，而且，该区域的下方区域被弹性卡环32密封。并且，对应该最上方的位置，在内壳体14的保持面14a上形成排出通道14d。
在上述差压的影响下，构成保持面14a和外圈35b之间所形成的油膜的润滑油被上推至最上方区域，但由于该区域和外部相通，并且设置有排出通道14d，因此容易将上推的润滑油朝向外部排出。被排出的润滑油朝向配置在排出位置下方的衬套36、滚针轴承38等滑动构件滴下。
如以上说明所述，通过选择用于防止主轴承35松脱的弹性卡环32的切口32a的位置，可以稳定地向驱动衬套供应润滑油，从而可以确保电动压缩机1的可靠性。
[通过形成油槽来确保油膜量]
如图6(a)所示，电动压缩机1可以在主轴承35的外圈35b的外周面上设置沿周向连续的油槽35d、35d。通过设置油槽35d、35d，可以在保持面14a和外圈35b之间增加作为油膜存在的润滑油量，从而可以提高油膜形成所带来的减震效果。
如图6(b)所示，用于增加润滑油量的油槽也可以设置在内壳体14的保持面14a上。和在外圈35b的外周面上形成油槽35d、35d的情况相比，形成油槽14b、14b的加工更容易。也就是说，通常，轴承是以外圈的外周面平坦的方式出售，需要重新进行切削加工来形成油槽35d、35d。与此相对，如果是在内壳体14上形成油槽14b、14b，可以和其他部分同时通过铸造形成油槽14b、14b，不需要重新加工，或者只需对油槽14b、14b的表面进行精加工，只需开展这种轻微加工即可。
用于增加润滑油量的油槽可以同时形成于主轴承35的外圈35b及内壳体14的保持面14a上。此外，这里将油槽形成为两列(油槽35d、35d油槽14b、14b)，但这只是一个示例，也可以形成为一列或者三列。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但只要不超出本发明的主旨，可以从上述实施方式中所例举的结构中进行取舍选择，也可以适当变更为其他结构。
例如，电动压缩机1的壳体10呈三片式结构，但也可以将本发明应用于两片式结构壳体的电动压缩机。
此外，以上的实施方式中将压缩装置20的驱动源设计为电动机40，但并未限定驱动源，也可以将本发明应用于例如以汽车引擎为驱动源的压缩机。
附图符号说明
1电动压缩机
10壳体
11压缩机壳体
12排出腔室
13储油器
14内壳体
14a保持面
14b油槽
14c保持槽
15、24回油流道
16马达壳体
17逆变器收纳盒
18盖
20压缩装置
21固定涡旋盘
22固定端板
23固定涡圈
25回旋涡旋盘
26回旋端板
27回旋涡圈
28排出口
29凸台
30主轴
30a曲柄轴
30b嵌合部
30c曲柄销
32弹性卡环
32a切口
34辅助轴承
35主轴承
35a内圈
35b外圈
35c滚动体
35d、35d油槽
36衬套
36a曲柄孔
37配重
38滚针轴承
39自转防止部
40电动机
41转子
43定子
45逆变器装置
C压缩室
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种卧式涡旋式压缩机，其特征在于，具备：
压缩装置，其包含进行公转回旋运动的回旋涡旋盘；
主轴，其将驱动源所生成的旋转力传至上述回旋涡旋盘；
轴承，其可旋转地支撑上述主轴；
储油器，其暂时储存从通过上述压缩装置后的制冷剂中分离出的润滑油；以及
回油流道，其将储存在上述储油器中的上述润滑油返回到上述压缩装置的上游侧；
上述轴承通过间隙配合嵌合到与上述轴承的外周面相向、保持上述轴承的保持面上；
通过上述回油流道，将储存在上述储油器中的上述润滑油供应到上述嵌合区域，并且，
在上述保持面及与上述保持面相向的上述轴承的上述外周面之间，具备使所供应的上述润滑油沿上述轴承轴向排出的排出通道。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，
在上述保持面以及与上述保持面相向的上述轴承的上述外周面中的一者或两者中，
形成沿周向连续的油槽。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其中，
具备用于限制上述轴承在上述轴向上的位移的弹性卡环，
上述弹性卡环设置为：除其切口外，从上述轴向堵住上述嵌合区域，并且，
使上述切口对应上述排出通道。
4.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其中，
上述排出通道包含高度方向上的最上方的位置而设置。
5.根据权利要求3所述的涡旋式压缩机，其中，
上述排出通道包含高度方向上的最上方的位置而设置。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其具备：
收纳上述压缩装置的第一壳体，收纳上述驱动源的第二壳体，以及以夹在上述第一壳体和上述第二壳体之间的方式配置的第三壳体；
上述保持面形成于上述第三壳体上。
7.根据权利要求6所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一部分形成于上述第三壳体上。
8.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一端在上述保持面上开口。
9.根据权利要求6所述的涡旋式压缩机，其中，
在上述第一壳体和构成上述压缩装置的一部分的固定涡旋盘之间，形成上述储油器。
10.根据权利要求9所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一部分形成于上述固定涡旋盘上。

Claims (11)

1.一种卧式涡旋式压缩机，其特征在于，具备：
压缩装置，其包含进行公转回旋运动的回旋涡旋盘；
主轴，其将驱动源所生成的旋转力传至上述回旋涡旋盘；
轴承，其可旋转地支撑上述主轴；
储油器，其暂时储存从通过上述压缩装置后的制冷剂中分离出的润滑油；以及
回油流道，其将储存在上述储油器中的上述润滑油返回到上述压缩装置的上游侧；
上述轴承通过间隙配合嵌合到与上述轴承的外周面相向、保持上述轴承的保持面上；
通过上述回油流道，将储存在上述储油器中的上述润滑油供应到上述嵌合区域。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，
在上述保持面以及与上述保持面相向的上述轴承的上述外周面中的一者或两者中，
形成沿周向连续的油槽。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其中，
在上述保持面及与上述保持面相向的上述轴承的上述外周面之间，
具备使所供应的上述润滑油沿上述轴承轴向排出的排出通道。
4.根据权利要求3所述的涡旋式压缩机，其中，
具备用于限制上述轴承在上述轴向上的位移的弹性卡环，
上述弹性卡环设置为：除其切口外，从上述轴向堵住上述嵌合区域，并且，
使上述切口对应上述排出通道。
5.根据权利要求3所述的涡旋式压缩机，其中，
上述排出通道包含高度方向上的最上方的位置而设置。
6.根据权利要求4所述的涡旋式压缩机，其中，
上述排出通道包含高度方向上的最上方的位置而设置。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其具备：
收纳上述压缩装置的第一壳体，收纳上述驱动源的第二壳体，以及以夹在上述第一壳体和上述第二壳体之间的方式配置的第三壳体；
上述保持面形成于上述第三壳体上。
8.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一部分形成于上述第三壳体上。
9.根据权利要求8所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一端在上述保持面上开口。
10.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其中，
在上述第一壳体和构成上述压缩装置的一部分的固定涡旋盘之间，形成上述储油器。
11.根据权利要求10所述的涡旋式压缩机，其中，
上述回油流道的一部分形成于上述固定涡旋盘上。
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