專利名稱：壓縮機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種主要用于家用電冰箱中的壓縮機。
背景技術(shù)：
為了提高效率，有的現(xiàn)有壓縮機中采用了滾動軸承。另外，出于降低摩擦的考慮，一般還希望減少滾動軸承中的轉(zhuǎn)動體數(shù)量(其中的一例可參考日本專利公報特開昭61-53474)。
下面參照附圖對上述的現(xiàn)有壓縮機進行描述。
圖8為現(xiàn)有壓縮機的縱截面圖，圖9為現(xiàn)有滾動軸承的放大示意圖，圖10為現(xiàn)有滾動軸承的縱截面圖，圖11則是現(xiàn)有壓縮機的噪聲特性圖。
如圖8至圖10中所示，密封殼體1充填有致冷劑3，其中還裝有電動機構(gòu)9和由該電動機構(gòu)9驅(qū)動的壓縮機構(gòu)11，并且貯存有冷凍油13。電動機構(gòu)9中包括與外部電源(圖中未示出)相連的定子5和轉(zhuǎn)子7。
壓縮機構(gòu)11形成往復式壓縮機構(gòu)，其中設有固定著轉(zhuǎn)子7的軸21；形成壓縮室31的汽缸體41；和設在汽缸體41上的、對軸21進行軸向支撐的軸體支撐構(gòu)件51。
軸體支撐構(gòu)件51和軸21之間隔著轉(zhuǎn)子7設有滾動軸承61，滾動軸承61中設有轉(zhuǎn)動體71；將轉(zhuǎn)動體71保持住的保持部件81；和分別設置在轉(zhuǎn)動體71的上、下方的上墊片91及下墊片95。
下面對具有以上構(gòu)成的壓縮機中的操作情況進行描述。
當定子5上由外部電源進行通電時，轉(zhuǎn)子7將和軸21一起旋轉(zhuǎn)。由此，在壓縮室31中對致冷劑氣體進行壓縮。
滾動軸承61用來支承住由轉(zhuǎn)子7和軸21的自重產(chǎn)生的垂直負載，同時能夠降低轉(zhuǎn)子7和軸體支撐構(gòu)件51之間發(fā)生的摩擦力，從而可以降低壓縮機的輸入功率值，提高效率。
但是，在上述的現(xiàn)有裝置構(gòu)成中裝上滾動軸承61后，存在著某些特定頻率的噪聲會增大的問題。
為此，發(fā)明人對從滾動軸承61發(fā)出的噪聲進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動體71旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的“通過振動”構(gòu)成了壓縮機的噪聲發(fā)生源。
這里的通過振動是指1個轉(zhuǎn)動體71因在通過某些障害物時被加振而發(fā)生的振動。由于上墊片91的上表面借助冷凍油13的粘性與軸21發(fā)生緊密貼合，故當軸21旋轉(zhuǎn)時，上墊片91將與軸21同步旋轉(zhuǎn)。另一方面，由于下墊片95的下表面也借助冷凍油13的粘性與軸體支撐構(gòu)件51的上端面緊密貼合，故下墊片95不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。另外，對于轉(zhuǎn)動體71和保持部件81而言，由于轉(zhuǎn)動體71在上墊片91的下表面和下墊片95的上表面之間一邊自轉(zhuǎn)一邊公轉(zhuǎn)，故轉(zhuǎn)動體71沿著軸21的周圍以轉(zhuǎn)子7的一半速度進行旋轉(zhuǎn)。
因此，在轉(zhuǎn)子7旋轉(zhuǎn)一周期間，通過下墊片95上的某一點的轉(zhuǎn)動體71為轉(zhuǎn)動體71總數(shù)的1/2。通過這一點的轉(zhuǎn)動體71的數(shù)量和轉(zhuǎn)動體71的轉(zhuǎn)速的積即為通過振動頻率f。從滾動軸承61發(fā)出的特定頻率的噪聲即是這一通過振動頻率f的聲音。
而且，特別是當通過振動頻率f的1次、2次倍頻±5Hz的頻率與密封殼體1內(nèi)部空間的共振頻率一致時，由通過振動發(fā)生的噪音被放大，噪聲等級也將極度增大。
這里用具體的一例來進行說明。當轉(zhuǎn)動體71的數(shù)量為8個、轉(zhuǎn)子7以60Hz的轉(zhuǎn)速發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，發(fā)生的通過振動頻率f為240Hz。如圖11中所示，當密封殼體1的內(nèi)部空間的共振頻率的峰值處于480Hz附近時，通過振動的2次成分就將與共振頻率正好一致，噪聲就會急劇增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，其目的在于提供一種裝有滾動軸承的低噪聲壓縮機。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的壓縮機將壓縮機的工作頻率設定在使轉(zhuǎn)動體產(chǎn)生的通過振動與密封殼體內(nèi)部空間的共振頻率不一致的工作頻率上，從而起到抑制通過振動產(chǎn)生的噪聲等級增大的作用。
本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果如下。本發(fā)明壓縮機能夠防止通過振動引起的噪聲等級的增大，從而能夠提供一種設有滾動軸承的低噪聲密封式壓縮。
本發(fā)明
具體實施例方式
概述如下。方案1中所述的密封式壓縮機中包括密封殼體裝有設有定子和轉(zhuǎn)子的電動機構(gòu)、和由所述電動機構(gòu)驅(qū)動的壓縮機構(gòu)。所述壓縮機構(gòu)中設有固定有所述轉(zhuǎn)子的軸；形成壓縮室的汽缸體；設在所述汽缸體上的、對所述軸進行軸向支撐的軸承；和設置在所述軸承和所述軸之間中的滾動軸承。所述電動機構(gòu)被以變頻器以多個工作頻率進行驅(qū)動，同時，設所述滾動軸承的轉(zhuǎn)動體數(shù)量為R，工作頻率為N，所述密封殼體的內(nèi)部空間的共振頻率為F的話，所述電動機構(gòu)被以除去符合公式N*n＝2F/R(n至少為1或者2中的一個)所表示的N之外的工作頻率進行驅(qū)動。這樣，轉(zhuǎn)動體旋轉(zhuǎn)時發(fā)生的通過振動不會被密封殼體內(nèi)部空間的共振頻率所放大，從而可以提供一種設有滾動軸承的低噪聲壓縮機。
方案2中所述的發(fā)明為，在方案1中所述的發(fā)明中，所述滾動軸承為推力軸承。這樣，由于轉(zhuǎn)子和軸承之間發(fā)生的摩擦力可以降低，故可以提供一種高效率、低噪聲的壓縮機。
方案3中所述的發(fā)明為，在方案1中所述的發(fā)明中，所述滾動軸承為徑向軸承。這樣，由于軸和軸承之間發(fā)生的摩擦力可以降低，故可以提供一種高效率、低噪聲的壓縮機。
方案4中所述的發(fā)明為，在方案1至3中的任一項所述的發(fā)明中，滾動軸承中的至少1個被設置在密封殼體內(nèi)部空間的共鳴模式中的極小值點上。這樣，由于滾動軸承的通過振動發(fā)生的噪音不會被放大，故可以提供一種設有滾動軸承的低噪聲壓縮機。


圖1為本發(fā)明實施方式1中的壓縮機的縱截面圖，圖2為該實施方式中的壓縮機經(jīng)放大后的概略截面圖，
圖3為該實施方式中的滾動軸承的放大示意圖，圖4為該實施方式中的壓縮機的噪聲特性圖，圖5為本發(fā)明實施方式2中的壓縮機的縱截面圖，圖6為該實施方式中的滾動軸承的放大示意圖，圖7為該實施方式中的壓縮機的噪聲特性圖，圖8為現(xiàn)有的壓縮機的縱截面圖，圖9為現(xiàn)有的滾動軸承的放大示意圖，圖10為現(xiàn)有的滾動軸承的縱截面圖，圖11為現(xiàn)有的壓縮機的噪聲特性圖。
上述附圖中，101、201為密封殼體，105、205為定子，107、207為轉(zhuǎn)子，109、209為電動機構(gòu)，111、211為壓縮機構(gòu)，121、221為軸，131，231為壓縮室，141、241為汽缸體，151、251為軸體支撐構(gòu)件，161、261a、261b為滾動軸承，171、271為轉(zhuǎn)動體。
具體實施方式
下面參照附圖來對本發(fā)明一些實施方式進行詳細說明。同時需要指出的是，本發(fā)明不受這些實施方式的限定。
(實施方式1)圖1為本發(fā)明實施方式1中的壓縮機的縱截面圖，圖2為本實施方式中的壓縮機經(jīng)放大后的概略截面圖，圖3為本實施方式中的滾動軸承的放大示意圖，圖4為本實施方式中的壓縮機噪聲特性圖。
在圖1至圖3中，密封殼體101內(nèi)充填有致冷劑103，并且安裝有電動機構(gòu)109和由電動機構(gòu)109加以驅(qū)動的壓縮機構(gòu)111，底部貯存有冷凍油113。電動機構(gòu)109包括與變頻器控制裝置(圖中未示出)相連的定子105和轉(zhuǎn)子107。致冷劑103為臭氧破壞系數(shù)為零的HFC類致冷劑，其代表性致冷劑為R134a。
轉(zhuǎn)子107在變頻器控制裝置的控制下可以在多種頻率(轉(zhuǎn)速)下旋轉(zhuǎn)。
壓縮機構(gòu)111形成往復式壓縮機構(gòu)，其中設有固定著轉(zhuǎn)子107的軸121；形成壓縮室131的汽缸體141；和設在汽缸體141上的、對軸121進行軸向支撐的軸體支撐構(gòu)件151。
軸體支撐構(gòu)件151和軸121之間設有由滾珠軸承構(gòu)成的推力滾動軸承161。
滾動軸承161中設有8個的轉(zhuǎn)動體171；保持住轉(zhuǎn)動體171的保持部件181；和分別設置在轉(zhuǎn)動體171的上、下方的上墊片191及下墊片195。
另外，相對于密封殼體101的內(nèi)部空間長度而言，滾動軸承161被設置在壓縮室131的壓縮方向及直角方向(圖中未示出)的中心。
下面對具有上述構(gòu)成的壓縮機中的操作情況以及作用進行描述。
當變頻器控制電路板對定子105進行通電時，轉(zhuǎn)子107和軸121一起發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由此，壓縮室131中進行對致冷劑103氣體進行壓縮的規(guī)定壓縮操作。
這時，滾動軸承161中的轉(zhuǎn)動體171對由轉(zhuǎn)子107和軸121的自重產(chǎn)生的垂直負載進行支承。由于上墊片191的上表面借助冷凍油113的粘性與軸121發(fā)生緊密貼合，因此，當軸121旋轉(zhuǎn)時，上墊片191將與軸121同步地進行旋轉(zhuǎn)。另一方面，由于下墊片195的下表面也通過冷凍油113的粘性與軸體支撐構(gòu)件151的上端面緊密貼合，故下墊片195不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
對于轉(zhuǎn)動體171和保持部件181而言，由于轉(zhuǎn)動體171在上墊片191的下表面和下墊片195的上表面之間一邊自轉(zhuǎn)一邊發(fā)生公轉(zhuǎn)，因此將以轉(zhuǎn)子107的一半速度進行旋轉(zhuǎn)。一般來說，滾動摩擦系數(shù)只有滑動摩擦系數(shù)的1/10～1/20倍，而且滾動軸承161只要附著上極少的冷凍油113就不會發(fā)生金屬接觸及膠粘等現(xiàn)象，能夠進行穩(wěn)定的運動。
同時，隨著轉(zhuǎn)動體171的旋轉(zhuǎn)，滾動軸承161中也會發(fā)生通過振動。特別是，當上墊片191或者下墊片195中有隆起等障害物時，轉(zhuǎn)動體171與隆起部位接觸時，這樣的通過振動會產(chǎn)生很強的加振力，且到2次成分為止都具有比較大的加振力。
這里，設發(fā)生的通過振動的通過振動頻率為f，則這一通過振動頻率f與壓縮機的工作頻率N、轉(zhuǎn)動體171的數(shù)量R之間的關系可用下面的公式1來表示。
f=nN·R2]]>(n為整數(shù))另一方面，為了保證最大冷凍功率和降低耗電量，本實施方式1中的壓縮機可以工作在3種頻率上。另外，本實施方式1的壓縮機中的共振頻率為480Hz，故本實施方式中工作在27、45和68轉(zhuǎn)/秒這3個工作頻率上，以避免出現(xiàn)會加上很大的加振力的振動頻率f的1次、2次倍頻±5Hz的頻率與上述共振頻率一致的情況。
圖4中示出了本實施方式的壓縮機以45轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速工作時的噪聲特性。由于通過振動f的1次、2次倍頻±5Hz的頻率與共振頻率不一致，故480Hz的共振頻率上沒有特別的增加，噪聲等級也沒有增大的現(xiàn)象。
這樣，就可以實現(xiàn)一種通過振動未被放大、噪聲等級也低的壓縮機。
這里的密封殼體101內(nèi)部空間的共振頻率由壓縮室131的壓縮方向及直角方向(圖中未示出)上的密封殼體101內(nèi)部長度決定，其共鳴模式在各個方向的空間長度的中心具有極小值。
在本實施方式中，由于構(gòu)成噪音源的滾動軸承161被設置在密封殼體101內(nèi)部空間的共鳴模式中的極小值點上，故由滾動軸承161的通過振動在密封殼體101的內(nèi)部空間產(chǎn)生的共鳴音不易被放大，從而可以提供一種低噪聲壓縮機。
另外，作為避免通過振動頻率f的1次、2次成分與共振頻率發(fā)生一致的方法，雖然本實施方式中是預先選擇與通過振動頻率f的1次、2次倍頻不一致的工作頻率，但是，也可以先確定工作頻率，再選擇與通過振動頻率f的1次、2次倍頻不一致的轉(zhuǎn)動體數(shù)量。
還有，雖然本實施方式中只示出了往復式壓縮機的例子，但只不是限定性的，本實施方式也可以適用在旋轉(zhuǎn)式、渦卷式、斜板式等軸體支撐構(gòu)件中采用了滾動軸承的任何形式的壓縮機中。
(實施方式2)下面通過圖5至圖7來說明本發(fā)明的第2實施方式。其中，圖5為本發(fā)明實施方式2中的壓縮機的縱截面圖，圖6為該實施方式中的滾動軸承的放大示意圖，圖7為該實施方式中的壓縮機噪聲特性圖。
在圖5、圖6中，密封殼體201內(nèi)被充填有致冷劑203，裝有電動機構(gòu)209和由該電動機構(gòu)209進行驅(qū)動的壓縮機構(gòu)211，同時，底部還貯存有冷凍油213。電動機構(gòu)209中設有與變頻器控制電路板(圖中未示出)相連接的定子205、和轉(zhuǎn)子207。致冷劑203采用的是不含氯元素及氟元素的、以碳化氫致冷劑為代表的致冷劑，如R600a。
轉(zhuǎn)子207在變頻器驅(qū)動下可以任意改變旋轉(zhuǎn)頻率(轉(zhuǎn)速)。
壓縮機構(gòu)211形成往復式壓縮機構(gòu)，其中包括固定著轉(zhuǎn)子207的軸221；形成壓縮室231的汽缸體241；設在汽缸體241上的、對軸221進行軸向支撐的軸體支撐構(gòu)件251；以及分別壓入在軸體支撐構(gòu)件251的電動機構(gòu)209側(cè)和壓縮機構(gòu)211側(cè)的、由徑向滾珠軸承構(gòu)成的滾動軸承261a及滾動軸承261b。
滾動軸承261a及滾動軸承261b中分別設有12個轉(zhuǎn)動體271；保持住轉(zhuǎn)動體271的保持部件281；和分別設置在轉(zhuǎn)動體271的內(nèi)、外側(cè)的內(nèi)圈部291及外圈部295。
下面對具有上述構(gòu)成的壓縮機中的操作情況和作用進行描述。
當變頻器控制電路對定子205中進行通電時，轉(zhuǎn)子207與軸221-起發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由此，壓縮室231中進行對致冷劑氣體進行壓縮的規(guī)定壓縮操作。
這時，滾動軸承261a及滾動軸承261b的外圈部295由于被壓入到軸體支撐構(gòu)件251中，故不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈部291則在軸221旋轉(zhuǎn)時與其同步旋轉(zhuǎn)。
對于轉(zhuǎn)動體271和保持部件281而言，由于轉(zhuǎn)動體271在內(nèi)圈部291和外圈部295之間一邊自轉(zhuǎn)一邊公轉(zhuǎn)，因此將以轉(zhuǎn)子207的一半的速度繞著軸221的周圍發(fā)生旋轉(zhuǎn)。一般來說，滾動摩擦系數(shù)只有滑動摩擦系數(shù)的1/10～1/20倍，而且滾動軸承261只要沾上極少量的冷凍油213就不會發(fā)生金屬接觸及膠粘等現(xiàn)象，從而能夠進行穩(wěn)定的運動。
同時，由于轉(zhuǎn)動體271發(fā)生旋轉(zhuǎn)，滾動軸承261a及滾動軸承261b中會發(fā)生通過振動。特別是在徑向方向的負載發(fā)生變動等情況下，這樣的通過振動會產(chǎn)生很強的加振力，且一直到2次成分為止都具有較大的加振力。
這里，如果設發(fā)生的通過振動的通過振動頻率為f，則通過振動頻率f與壓縮機的工作頻率N、轉(zhuǎn)動體271的數(shù)量R之間的關系也可以用上面的公式1來表示。
另一方面，為了保證最大冷凍功率和降低耗電量，本實施方式1中的壓縮機也可以工作在3個不同的頻率上。另外，由于本實施方式2的壓縮機中的共振頻率為590Hz，故本實施方式中工作在18、52和80轉(zhuǎn)/秒這3個工作頻率上，從而避免出現(xiàn)會加上很大的加振力的振動頻率f的1次、2次倍頻±5Hz的頻率與上述共振頻率一致的情況。
圖7中示出了本實施方式的壓縮機以52轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速工作時的噪聲特性。由于通過振動f的1次、2次倍頻±5Hz的頻率與共振頻率不一致，故590Hz的共振頻率上的噪聲沒有特別的增加，噪聲等級也沒有增大的現(xiàn)象。
因此，在本實施方式中，由于滾動軸承261a及滾動軸承261b產(chǎn)生的通過振動與密封殼體201內(nèi)部空間的共振頻率不一致，密封殼體201內(nèi)部空間的共鳴音不會被放大，故可以提供一種低噪聲壓縮機。
另外，作為避免通過振動頻率f的1次、2次成分與共振頻率發(fā)生一致的方法，雖然本實施方式中是預先選擇與通過振動頻率f的1次、2次倍頻不一致的工作頻率，但是，也可以先確定工作頻率，再選擇與通過振動頻率f的1次、2次倍頻不一致的轉(zhuǎn)動體數(shù)量。
還有，雖然本實施方式中只示出了往復式壓縮機的例子，但只不是限定性的，本實施方式也可以適用在旋轉(zhuǎn)式、渦卷式、斜板式等軸體支撐構(gòu)件中采用滾動軸承的任何形式的壓縮機中。
綜上所述，本發(fā)明中的壓縮機可以實現(xiàn)低噪聲，故能夠適用在空調(diào)器、冷凍冷藏裝置等的壓縮機中。
權(quán)利要求
1.一種密封式壓縮機，其特征在于密封殼體裝有設有定子和轉(zhuǎn)子的電動機構(gòu)、和由所述電動機構(gòu)驅(qū)動的壓縮機構(gòu)，所述壓縮機構(gòu)中設有固定有所述轉(zhuǎn)子的軸；形成壓縮室的汽缸體；設在所述汽缸體上的、對所述軸進行軸向支撐的軸體支撐構(gòu)件；和設置在所述軸體支撐構(gòu)件和所述軸之間中的滾動軸承；所述電動機構(gòu)被以變頻器以多個工作頻率進行驅(qū)動，同時，設所述滾動軸承的轉(zhuǎn)動體數(shù)量為R，工作頻率為N，所述密封殼體的內(nèi)部空間的共振頻率為F的話，所述電動機構(gòu)被以除去符合公式N*n＝2F/R(n至少為1或者2中的一個)所表示的N之外的工作頻率進行驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1中所述的密封式壓縮機，其特征在于所述滾動軸承為推力軸承。
3.如權(quán)利要求1中所述的密封式壓縮機，其特征在于所述滾動軸承為徑向軸承。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的密封式壓縮機，其特征在于滾動軸承中的至少1個被設置在密封殼體內(nèi)部空間的共鳴模式中的極小值點上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種裝有滾動軸承的低噪聲壓縮機，其目的在于解決轉(zhuǎn)動軸承中的轉(zhuǎn)動體產(chǎn)生的通過振動被密封殼體內(nèi)部空間的共振頻率放大、從而使噪聲等級而增大的問題。在本發(fā)明中，設滾動軸承161的轉(zhuǎn)動體171的數(shù)量為R，壓縮機的工作頻率為N，密封殼體101內(nèi)部空間的共振頻率為F時，通過變頻器進行的控制來選擇符合N*n＝2F/R(n為1和2中的至少一個)的N以外的工作頻率。這樣，由于轉(zhuǎn)動體171的通過振動不會被共振頻率放大，因此可以抑制噪聲等級的增大。
文檔編號F04B39/00GK1940293SQ20061013881
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者橫田和宏 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社