МОТОР-КОМПРЕССОР Российский патент 2003 года по МПК F04B35/04 

Изобретение относится к холодильному компрессоростроению и может быть использовано в герметичных мотор-компрессорах бытовых холодильников.

Известен холодильный мотор-компрессор (см. патент России 2079713, класс 6 F 04 В 39/04, опубл. 20.05.97 г., Бюл. 14), содержащий в герметичном корпусе компрессорный и электродвигательный элементы, связанные между собой вращающимся валом, на котором установлен зубчатый безобмоточный ротор, охваченный статором с сосредоточенной обмоткой, размещенной на зубчатых полюсах и подключенной к выводам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора.

Недостатком данного устройства являются невысокий коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя и повышенный уровень шума из-за принятого соотношения зубцов и пазов статора и ротора, а также низкая надежность катушек.

Известен другой холодильный мотор-компрессор (см. патент России 2079712, класс 6 F 04 В 39/04, опубл. 20.05.97 г., Бюл. 14), содержащий в герметичном корпусе компрессорный и электродвигательный элементы, связанные между собой вращающимся валом, на котором установлен зубчатый безобмоточный ротор, охваченный статором с сосредоточенной обмоткой, размещенной на многозубцовых полюсах и подключенной к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависисмости от углового положения ротора относительно статора, и, как минимум, в одном из пазов статора, свободного от катушек, размещен постоянный магнит с согласной с катушкой намагниченностью.

Недостатком данного устройства, принятого за прототип, являются также невысокий КПД электродвигателя, повышенный уровень шума из-за соотношения зубцов и пазов статора и ротора и низкая надежность катушек.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности мотор-компрессора и его КПД и снижение шума.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в мотор-компрессоре, содержащем компрессорный и электродвигательный элементы, соединенные между собой вращающимся валом, на котором установлен зубчатый безобмоточный ротор, охваченный статором с однофазной обмоткой из сосредоточенных катушек, размещенных на многозубцовых полюсах, и, как минимум, в одном из пазов статора, свободного от катушек, размещен постоянный магнит с согласной с катушкой намагниченностью, выводы обмотки подключены к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависисмости от углового положения ротора относительно статора, согласно данному заявлению, на статоре выполнено число полюсов, равное k, а на роторе выполнено 3k зубцов, где k=4, 6, 8....

В электродвигателе мотор-компрессора ширина коронок зубцов статора и ротора может быть выбрана равной (0,2...0,6)t, а глубина пазов на статоре и на роторе должна быть более чем 0,05t, где t - зубцовое деление ротора.

В мотор-компрессоре между катушками электродвигателя могут быть выполнены каналы для прохождения охлаждающей жидкости.

Место присоединения статора к компрессорному элементу может быть расположено между катушками.

Катушки могут быть выполнены каркасными или залиты материалом, стойким к хладагенту, например залиты стеклонаполненным полиамидом.

Постоянный магнит может быть зафиксирован на статоре каркасом катушки или влит в каркас катушки или в катушку.

Электронный коммутатор мотор-компрессора весь или часть его может быть расположен на статоре, т.е. внутри компрессора.

Мотор-компрессор может быть выполнен так, что между компрессорными элементами и статором расположен диск датчика положения, который в свою очередь может быть снабжен разбрызгивателем масла, а в месте крепления диска выполнен отвод масла из вала.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным исполнением, где
- на фиг.1 показан разрез мотор-компрессора по оси вращения ротора;
- на фиг.2 представлено сечение электродвигателя мотор-компрессора при k=4;
- на фиг.3 представлено сечение электродвигателя мотор-компрессора при k=8.

Мотор-компрессор, показанный на фиг.1, содержит компрессорные элементы: цилиндр 1, поршень 2, коленчатый вал 3 и электродвигательные элементы: безобмоточный зубчатый ротор 4, статор однофазного индукторного электродвигателя 5 с сосредоточенной обмоткой 6, размещенной на зубцах, и средство для измерения углового положения ротора 7 в виде датчика Холла, взаимодействующего с дополнительным зубчатым диском 8, повторяющим геометрию зубцов ротора.

Двигатель мотор-компрессора, показанный на фиг.2, 3, содержит магнитопровод статора 5 с полюсами 9, охваченными катушками 6. В пазах полюсов 9 размещены постоянные магниты 10 с согласной с катушками 6 намагниченностью. Полюса 9 выполнены с двумя зубцами 11, 12. Внутри статора размещен зубчатый безобмоточный ротор 4.

При подаче однополярного импульса тока в катушки 6 возникают магнитные силы притяжения зубцов ротора 4 к зубцам статора 5. Под действием вращающего момента ротор начинает вращаться и в положении, показанном на фиг.3, катушки 6 обесточиваются по команде от датчика Холла 7. Далее ротор вращается за счет накопленной кинетической энергии, пока ось зубца ротора не совпадет с осью паза полюса 9, т.е. в положении между зубцами 11, 12. Следующий импульс тока увеличивает частоту вращения ротора и таким образом электродвигатель постепенно выходит на заданный режим работы. Такое питание катушек 6 обеспечивает запуск мотор-компрессора и вращение ротора 4.

В предлагаемой конструкции мотор-компрессора на статоре выполнено четыре (см. фиг. 2) или восемь (см. фиг.3) полюсов, на роторе - двенадцать зубцов (см. фиг. 2) или двадцать четыре зубца (см. фиг.3). Такая конфигурация магнитной системы однофазного двигателя позволяет снизить потери в обмотке за счет увеличения пазового пространства под обмотку и за счет этого повысить КПД мотор-компрессора. Для обеспечения высокого значения КПД в электродвигателе мотор-компрессора необходимо ширину коронок зубцов статора и ротора выбирать равной (0,2...0,6)t, а глубину пазов на статоре и на роторе - более чем 0,05t, где t - зубцовое деление ротора. Кроме того, из-за перераспределения усилий магнитного тяжения снижается шум мотор-компрессора.

Мотор-компрессор предназначен для использования в области холодильного компрессоростроения. Компрессор содержит статор и ротор. Число полюсов на статоре составляет k = 4, 6, 8... Число полюсов на роторе составляет 3k. Между катушками статора выполнены каналы для прохождения охлаждающей жидкости. Катушки выполнены каркасными. Катушки закапсулированы материалом, стойким к хладагенту. Постоянный магнит зафиксирован на статоре каркасом катушки. Между компрессорными элементами и статором расположен диск датчика положения. Обеспечиваются повышение надежности и КПД мотор-компрессора и снижение шума. 11 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Мотор-компрессор, содержащий компрессорный и электродвигательные элементы, соединенные между собой вращающимся валом, на котором установлен зубчатый безобмоточный ротор, охваченный статором с однофазной обмоткой из сосредоточенных катушек, размещенных на многозубцовых полюсах, и, как минимум, в одном из пазов статора, свободного от катушек, размещен постоянный магнит с согласной с катушкой намагниченностью, выводы обмотки подключены к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора, отличающийся тем, что на статоре выполнено число полюсов, равное k, а на роторе выполнено 3k зубцов, где k= 4, 6, 8. . . 2. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что ширина коронок зубцов статора и ротора выбрана равной 0,2. . . 0,6t, а глубина пазов на статоре и на роторе выбрана равной более чем 0,05t, где t - зубцовое деление ротора. 3. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что между катушками выполнены каналы для прохождения охлаждающей жидкости. 4. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что место присоединения статора к компрессорному элементу расположено между катушками. 5. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что катушки выполнены каркасными. 6. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что катушки закапсулированы материалом, стойким к хладагенту. 7. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что постоянный магнит зафиксирован на статоре каркасом катушки. 8. Мотор-компрессор по п. 4, отличающийся тем, что постоянный магнит влит в каркас катушки. 9. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что электронный коммутатор весь или частично расположен на статоре. 10. Мотор-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что между компрессорными элементами и статором расположен диск датчика положения. 11. Мотор-компрессор по п. 10, отличающийся тем, что диск датчика положения снабжен разбрызгивателем масла. 12. Мотор-компрессор по п. 10 или 11, отличающийся тем, что в месте крепления диска выполнен отвод масла из вала.