專利名稱：一種高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬一種冰箱壓縮機(jī)。
傳統(tǒng)的冰箱制冷是采用定速壓縮機(jī)在全壓下啟動，起動電流很大，是額定工作電流的4～6倍，對家庭電網(wǎng)電路會產(chǎn)生很大沖擊，對家用電器有嚴(yán)重干擾，而且噪音大，工作效率低，費(fèi)電。為了提高冰箱的綜合性能，只有對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，運(yùn)行節(jié)能模式，所以目前在冰箱上已有采用交流變頻壓縮機(jī)的，這種冰箱壓縮機(jī)工作效率有所提高，但存在功率因數(shù)較低的不足，因其功率因數(shù)只能達(dá)到0.6.～0.7，電網(wǎng)損耗較大，而且由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與極數(shù)是相互制約的，其最高轉(zhuǎn)速低于3000轉(zhuǎn)/分，所以影響了冰箱制冷速度和精度的提高。
本實用新型旨在提供一種能使冰箱實現(xiàn)快速制冷，工作效率高、省電、對電網(wǎng)無沖擊，無干擾，噪音小并能提高電網(wǎng)品質(zhì)的高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是(參見實施例圖)本實用新型包括絕緣材料為耐氟絕緣材料的電機(jī)(16)、活塞式壓縮泵(11)、活塞式壓縮泵與電機(jī)曲軸傳動連接，并與電機(jī)密封在同一殼體(17)內(nèi)，其特征在于所述的電機(jī)(16)為含有定子鐵芯(2)、三相定子繞組(1)、與電機(jī)曲軸(8)相對固定的轉(zhuǎn)子鐵芯(3)、裝在轉(zhuǎn)子鐵芯外的磁鋼(4)的永磁無刷直流電動機(jī)，所述磁鋼(4)外部設(shè)有不銹鋼套環(huán)(9)，將磁鋼(4)與轉(zhuǎn)子鐵芯(3)固定于一體，轉(zhuǎn)子鐵芯兩端固定有平衡塊(6)、(10)，所述定子鐵芯上的三相定子繞組(1)與直流變頻電路相接。
在本實用新型密封式冰箱壓縮機(jī)里，永磁無刷直流電機(jī)要直接工作在制冷劑(氟里昂)的氣體和冷凍潤滑油的混合物中，所以電機(jī)的絕緣材料均采用具有耐氟性能的材料，通常的轉(zhuǎn)子磁鋼是用膠粘與轉(zhuǎn)子鐵芯固定于一體的，粘合膠易被制冷劑腐蝕，所以本實用新型采用用不銹鋼套環(huán)將磁鋼與轉(zhuǎn)子鐵芯固定在一起的機(jī)械式固定結(jié)構(gòu)；由于冰箱活塞式制冷壓縮機(jī)電動機(jī)負(fù)載是壓縮泵，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩是周期性變化的，故本實用新型在永磁無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯兩端固定有平衡塊，利用旋轉(zhuǎn)慣性實現(xiàn)使運(yùn)動到終端的活塞作轉(zhuǎn)向運(yùn)動的過渡，保證電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。本實用新型所設(shè)的直流變頻電路可使定子鐵芯上的三相繞組在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁埸，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并可通過調(diào)整直流變頻電路的頻率來調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
本實用新型具有如下優(yōu)點1、由于永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速不受極數(shù)的制約，所以本實用新型可以根據(jù)需要將電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)計到3000轉(zhuǎn)/分以上，再通過直流變頻方便地進(jìn)行無級調(diào)速，從而提高壓縮機(jī)的制冷速度，達(dá)到快速制冷的目的，本實用新型的制冷速率可達(dá)定速冰箱的3倍左右，可達(dá)交流變頻冰箱的1.5～2倍；2、本實用新型可使壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)而快速產(chǎn)生大冷量，使冰箱在很短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定制冷的溫度，然后再通過變頻調(diào)速以較低速度工作，產(chǎn)生少量維持的冷量，也就是可以以“快速制冷，可變制冷，低速維持”的狀態(tài)工作，使壓縮機(jī)提供的制冷量與冰箱負(fù)載大小相適應(yīng)，并處于低速、低壓比情況條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可避免壓縮機(jī)頻繁起動造成的電力浪費(fèi)和減少停機(jī)壓力的損失，采用本實用新型的冰箱可比一般定速冰箱省電30～40％，同時由于本壓縮機(jī)可在絕大部分時間里處于低速低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，與壓縮機(jī)容量相比，可進(jìn)一步提高冰箱熱交換器的容量比率，低壓比狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)還可大幅度提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率、壓縮效率、容積效率，降低功耗，提高能源效率；3、本實用新型采用直流變頻電路驅(qū)動永磁無刷直流電機(jī)，可使電機(jī)在很低的電壓條件下起動，因而在電流很小的情況下獲得足夠的起動轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)軟起動，避免了對電網(wǎng)和家用電器的沖擊和干擾，并可延長壓縮機(jī)和電機(jī)的壽命；4、本實用新型采用的電機(jī)定子有三相繞組，轉(zhuǎn)子磁極采用永久磁鋼勵磁，無須勵磁線圈，所以具有節(jié)能，不發(fā)熱的優(yōu)點；5、交流變頻冰箱壓縮機(jī)效率低，功率因數(shù)只有0.6～0.7，特別是在輕負(fù)載低速時，功率因數(shù)更低，增加了電網(wǎng)的無功功率和損耗，由于本實用新型采用的永磁無刷直流電機(jī)效率高，從而可使系統(tǒng)整體的功率因數(shù)達(dá)到92％以上，減少了電網(wǎng)的無功功率和損耗，提高了電網(wǎng)品質(zhì)；6、由于本實用新型可以“高速制冷，低速維持”的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了頻繁起動，從而可大幅降低噪音；7、溫控精度高，本實用新型的溫控精度可達(dá)正負(fù)0.2℃以內(nèi)，最大限度地使食物保持濕度、新鮮度。


圖1、本實用新型實施例1高效節(jié)以冰箱壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖2、本實用新型實施例2壓縮機(jī)采用的永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖3、圖2所示永磁無刷直流電機(jī)聚磁磁路示意圖圖4、本實用新型直流變頻電路方框原理圖圖5、本實用新型實施例2直流變頻電路圖圖6、本實用新型直流變頻調(diào)制方式與現(xiàn)有技術(shù)交流變頻調(diào)制方式比較圖圖7、本實用新型實施例2與定速冰箱壓縮機(jī)制冷速率比較圖圖中標(biāo)號說明1-定子繞組 2-定子鐵芯 3-轉(zhuǎn)子鐵芯 4-磁鋼 5-轉(zhuǎn)子鐵芯6-平衡塊 7-隔磁板 8-曲軸 9-不銹鋼套環(huán)10-平衡塊11-活塞式壓縮泵 12-活塞13-滑塊14-進(jìn)氣管 15-排氣管16-電機(jī) 17-殼體18-切向磁鋼下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
實施例1(圖1)本例所采用的永磁直流無刷電機(jī)包括曲軸8、固定在曲軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯5和3、裝在轉(zhuǎn)子鐵芯外的瓦形磁鋼4，定子鐵芯2，嵌在定子鐵芯槽里的定子繞組1，所述瓦形磁鋼外包有將其與轉(zhuǎn)子鐵芯固定于一體的不銹鋼套環(huán)9，瓦形磁鋼采用充磁方向為徑向取向的各向異性的鐵氧體永磁或釹鐵硼永磁體，所述定子繞組為三相繞組，定子三相繞組與直流變頻電路相連，所述轉(zhuǎn)子鐵芯3、5為硅鋼片疊層，其軸向兩端裝有半圓偏心平衡塊6、10，平衡塊與磁鋼之間設(shè)有可防止磁鋼4軸向磁短路的非磁性隔磁板7。
本例的轉(zhuǎn)子鐵芯是由兩段轉(zhuǎn)子鐵芯5、3組成，其中一段轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)徑較大，與曲軸之間形成一段空隙，兩段轉(zhuǎn)子鐵芯外徑相同并軸向鉚合為一體固定在曲軸8上，這種部分中空的結(jié)構(gòu)可適當(dāng)減輕電機(jī)重量。
實施例2本例每一極的的轉(zhuǎn)子磁鋼是由一塊徑向磁鋼4和分別位于徑向磁鋼4軸向兩端的兩塊切向磁鋼18組成。徑向磁鋼為主磁極，切向磁鋼形成輔助磁極。
如前所述本實用新型在轉(zhuǎn)子鐵芯軸向兩端設(shè)有平衡塊6、10，可以利用旋轉(zhuǎn)慣性解決活塞往返運(yùn)動的轉(zhuǎn)向過渡問題，盡管在其與磁鋼之間設(shè)有隔磁板7，但由于平衡塊與磁鋼端面間隙很小，不可避免地會短路部分磁鋼的磁路，增加了電機(jī)漏磁，降低了氣隙磁密，影響了電機(jī)的出力和快速響應(yīng)。而本例上述轉(zhuǎn)子磁鋼的結(jié)構(gòu)可形成一種“軸向聚磁”的效應(yīng)，其切向磁鋼18形成主磁極(徑向磁鋼4)的輔助磁極，它可同時起到增加磁鋼面積和減少漏磁的作用，參見圖3，輔助磁極不但頂?shù)袅舜艠O間的漏磁通，將漏磁通變成了主磁通，使主磁通φ1增加，同時輔助磁極自身還產(chǎn)生主磁通φ2，從而使徑向、切向以不同角度的主、輔極的磁通同時擠向氣隙，“沖”向定子鐵芯2，這種很強(qiáng)的“軸向聚磁”效應(yīng)可以使氣隙磁密得以“濃縮”，大幅增加總磁通(φ1+φ2)，因而可在不提高成本的前提下提高電機(jī)的出力和快速響應(yīng)以及壓縮機(jī)的性能價格比，實現(xiàn)工作可靠和小型輕量化，使直流變頻冰箱的綜合性能優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，本例的起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的3-5倍，從而保證了壓縮機(jī)的快速起動和平穩(wěn)運(yùn)行。
圖4為本實用新型直流變頻的方框原理圖，220伏交流電壓經(jīng)整流變直流后經(jīng)大功率模塊組成的逆變器實現(xiàn)“換相”，把直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電的脈沖電壓信號，控制三相定子繞組按一定順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
本例所采用的直流變頻電路如圖5所示，其逆變器部分是由六個功率開關(guān)管組成的三相橋式電路，三相橋式輸出端分別接壓縮機(jī)電機(jī)定子的三相繞組。
交流變頻冰箱壓縮機(jī)逆變器輸出的電壓方式通常是采用圖6(a)所示的等寬脈寬調(diào)制PWM方式，本實用新型直流變頻冰箱壓縮機(jī)中逆變器的輸出方式最典型的就是圖6(b)所示的不等寬脈寬調(diào)制PWM方式，后者輸出電壓的能力高于前者，所以可以提高壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，如圖7所示，本實用新型的初始快速制冷能力可達(dá)到傳統(tǒng)定速壓縮機(jī)(50HZ)的3倍左右。
權(quán)利要求1.一種高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)，包括電機(jī)(16)、活塞式壓縮泵(11)、活塞式壓縮泵與電機(jī)曲軸傳動連接，并與電機(jī)密封在同一殼體(17)內(nèi)，其特征在于所述的電機(jī)(16)為含有定子鐵芯(2)、三相定子繞組(1)、與電機(jī)曲軸(8)相對固定的轉(zhuǎn)子鐵芯(3)、裝在轉(zhuǎn)子鐵芯外的磁鋼(4)的永磁無刷直流電動機(jī)，所述磁鋼(4)外部設(shè)有不銹鋼套環(huán)(9)，將磁鋼(4)與轉(zhuǎn)子鐵芯(3)固定于一體，轉(zhuǎn)子鐵芯兩端固定有平衡塊(6)、(10)，電機(jī)的絕緣材料為具有耐氟性能的材料，所述定子鐵芯上的三相定子繞組(1)與直流變頻電路相接。
2.根據(jù)權(quán)利求1所述的高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)，其特征在于所述電機(jī)(16)的每一極轉(zhuǎn)子磁鋼是由一塊徑向磁鋼(4)和分別位于徑向磁鋼(4)軸向兩端的兩塊切向磁鋼(18)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)，其特征在于所述的平衡塊(6)、(10)與磁鋼(4)之間設(shè)有可防止磁鋼軸向磁短路的非磁性隔磁板(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯是由兩段轉(zhuǎn)子鐵芯(5)、(3)組成，其中一段轉(zhuǎn)子鐵芯(3)內(nèi)徑較大，與曲軸之間形成一段空隙，兩段轉(zhuǎn)子鐵芯外徑相同并軸向鉚合為一體固定在曲軸(8)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯是由兩段轉(zhuǎn)子鐵芯(5)、(3)組成，其中一段轉(zhuǎn)子鐵芯(3)內(nèi)徑較大，與曲軸之間形成一段空隙，兩段轉(zhuǎn)子鐵芯外徑相同并軸向鉚合為一體固定在曲軸(8)上。
專利摘要一種高效節(jié)能冰箱壓縮機(jī),包括密封在同一殼體內(nèi)的活塞式壓縮泵和電機(jī),其特征在于:所述的電機(jī)為永磁無刷直流電動機(jī),電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼外面設(shè)有有將磁鋼與轉(zhuǎn)子鐵芯固定于一體的不銹鋼套環(huán),轉(zhuǎn)子鐵芯兩端固定有平衡塊,電機(jī)的絕緣材料為具有耐氟性能的材料,定子鐵芯上的三相定子繞組與直流變頻電路相接,本壓縮機(jī)具有制冷速度快,噪音小,高效節(jié)能,系統(tǒng)整體功率因數(shù)高,可提高電網(wǎng)品質(zhì)等優(yōu)點。
文檔編號F04B49/06GK2442000SQ00239368
公開日2001年8月8日 申請日期2000年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者林德芳 申請人:科西亞數(shù)碼電氣(深圳)有限公司