一种宽频活塞压缩机

摘要

本发明涉及一种宽频活塞压缩机，该宽频活塞压缩机包括转子组件、活塞和连杆，转子组件的转动惯量J和活塞以及连杆的总重量M的比值关系为：0.16>J/M>0.08，宽频活塞压缩机的最高运行频率F不小于100Hz。

权利要求

1.一种宽频活塞压缩机，包括电机的转子组件、活塞和连杆，转子组件通过连杆驱动活塞运动，其特征在于，所述转子组件的转动惯量J和所述活塞以及所述连杆的总重量M的比值关系为：0.16>J/M>0.08，所述宽频活塞压缩机的最高运行频率F不小于100Hz；所述宽频活塞压缩机还包括压缩机吸气阀片，所述转子组件的转动惯量J与所述压缩机吸气阀片的2

刚度A的比值为：0.0038>J/A>0.0024；其中，J的单位是kg.cm，M单位是g，A的单位是N/m。

2.根据权利要求1所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的最高运行频率F与所述宽频活塞压缩机的排量V的乘积为：1080>F*V>860；其中F的单位是Hz，V的单3

位是cm。

3.根据权利要求2所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的排量V>3

9cm ，所述转子组件的转动惯量J与所述宽频活塞压缩机的排量V的比值关系为：0.2>J/V>

2 3

0.14；其中，J的单位是kg.cm，V的单位是cm。

4.根据权利要求2所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的排量V<3

9cm ，所述转子组件的转动惯量J与所述宽频活塞压缩机的排量V的比值关系为：0.27>J/V>

2 3

0.18；其中，J的单位是kg.cm，V的单位是cm。

5.根据权利要求2所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，宽频活塞压缩机的最高运行频率F大于100Hz。

6.根据权利要求2所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，电机的所述转子组件的转动惯2

量J和所述活塞以及所述连杆的总重量M的比值为0.116；其中，J的单位是kg.cm ，M单位是g。

7.根据权利要求6所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的最高运行频率F为100Hz。

8.根据权利要求7所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的最低运行频率为20Hz。

9.根据权利要求8所述的宽频活塞压缩机，其特征在于，所述宽频活塞压缩机的排量为3

9.0cm，所述宽频活塞压缩机的最大输出冷量为245W。

说明书

一种宽频活塞压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及压缩机领域，特别是涉及一种宽频活塞压缩机。

背景技术

[0002] 现有的活塞压缩机最高运行频率一般为75Hz，在排量不变的情况下，最大输出冷量也保持不变。在电机参数、压缩机阀片、活塞和连杆等的影响下，只增加转速，会导致容积
效率下降，冷量输出无法随转速的提高而增加。电机最大运行转速按压缩机最大冷量需求
提升时，其电机参数会发生相应改变，在活塞压缩机负载的影响下，会导致低频驱动不稳。
现有的活塞压缩机最高运行频率提升时，其气动噪声、机械噪声及电机的电磁噪声会明显
增加，高频段无法满足国标。

[0003] 现有的活塞压缩机的电机转子组件转动惯量J与活塞压缩机的泵体活塞与连杆总重量M的比值在0.03～0.05之间，现有的活塞压缩机的泵体活塞与连杆总重量较重，导致往
复惯性力较大，对噪声振动有较大影响。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种宽频活塞压缩机。现有的活塞压缩机电机目前的最高运行频率为75Hz，本发明提供的宽频活塞压缩机能将最高运行频率
提升不小于100Hz，并且随着频率的提升该宽频活塞压缩机的容积效率保持不变，高频冷量
不衰减。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种宽频活塞压缩机，其相比于现有的活塞压缩机，该宽频活塞压缩机的电机的转子组件转动惯量J和该宽频活塞压缩机的泵
体的活塞及连杆总重量M的比值关系为：0.16>J/M>0.08，其中J为电机的转子组件转动惯量
2
(kg.cm)，M为活塞与连杆总质量(g)。在同样负载波动的前提下，转动惯量J越小，其转速波
动越大，因此在本申请中，通过增加转动惯量J来降低宽频活塞压缩机的转速波动，同时配
合降低泵体活塞与连杆总重量M，可有效的降低往复惯性力，进而增加运行稳定性及减小运
行时的振动及噪声。

[0006] 本发明提供了一种宽频活塞压缩机，通过调整J与M的参数，使得J与M的比值关系为：0.16>J/M>0.08，在该参数比例范围内，可以保证该活塞压缩机在冷量不衰减的前提下，
实现活塞压缩机最高运行频率从现有活塞压缩机的75Hz提升到不小于100Hz。并且可以有
效的提高驱动稳定性，实现低频20Hz的稳定运行。并且通过调整J与M的参数，可减小转矩波
动，有效的提升宽频活塞压缩机的电机效率，且降噪效果明显。

[0007] 在活塞压缩机上提高转速的目的是为了在原有排量的基础上实现冷量的提升，而考虑到机械摩擦、可靠性、COP等因素影响，活塞压缩机的转速并不是能无限提升的，根据对
活塞压缩机实际应用测试实验及活塞压缩机的泵体极限承受能力的综合考虑，活塞压缩机
的最高运行频率F与压缩机排量V的乘积为：1080>F*V>860，该范围是宽频活塞压缩机运行
的最合理范围，其最高运行频率F是指在国标工况下可长期运行的频率。

[0008] 相较于现有的活塞压缩机，本发明提供的一种宽频活塞压缩机通过调整J与M的参数能达到的有益效果为：

[0009] 1、提升压缩机运行频率范围，保证压缩机冷量不衰减，降噪效果明显；

[0010] 2、降低电机转速波动，提高电机运行稳定性；

[0011] 3、提高电机低频效率。

[0012] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0013] 附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

[0014] 图1是实施例1提供的宽频活塞压缩机的结构示意图。

[0015] 图2是实施例1提供的宽频活塞压缩机的活塞与连杆的结构示意图。

[0016] 图3是实施例1提供的宽频活塞压缩机的转子组件结构示意图。

[0017] 图4是实施例2提供的宽频活塞压缩机与现有的活塞压缩机的噪声测试对比图。

[0018] 图例说明：

[0019] 1.缸头组件；2.消音器；3.螺栓；4.定子铁芯；5.机架安装脚；6.机架；7.连杆；8.活塞；9.曲轴；10.转子组件；11.油泵。

具体实施方式

[0020] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于
描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在
本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解
上述术语在本发明中的具体含义。

[0023] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例提供一种宽频活塞压缩机，如图1所示，该宽频活塞压缩机包括缸头组件1、消音器2、螺栓3、定子铁芯4、机架安装脚5和机架6，其中定子铁芯4通过螺栓3设置在机架
6的机架安装脚5上，使定子铁芯4与机架6相固定。该宽频活塞压缩机的活塞与连杆如图2所
示，活塞8通过销钉与连杆7相连接，连杆7套在曲轴9上，曲轴9通过转子带动做圆周运动并
通过连杆7带动活塞8做往复运动压缩气体。该宽频活塞压缩机的转子组件如图3所示，转子
组件10安装在泵体结构上，油泵11套在曲轴9的一端，转子组件10通过冷压过盈配合套在曲
轴9上，曲轴9穿过机架6同时连接转子组件10与连杆7。

[0026] 本实施例提供的一种宽频活塞压缩机为常规结构，与现有的活塞压缩机的区别在于，转子组件10的转动惯量J与连杆7和活塞8总质量M的比值为：0.16>J/M>0.08。相比现有
的活塞压缩机的转子组件，该宽频活塞压缩机的转子组件10的转动惯量J更大；相比现有的
活塞压缩机的连杆7和活塞8总质量M，该宽频活塞压缩机的连杆7和活塞8总质量M减小。

[0027] 本实施例提供的一种宽频活塞压缩机，转子组件10的转动惯量J与连杆7和活塞8总质量M的比值为：0.16>J/M>0.08。根据公式 可知，在同样负载波动的前提
下，转动惯量J越小，其转速波动越大。因此通过增加转动惯量J降低其转速波动，同时配合
降低连杆7和活塞8总质量M，可有效的降低往复惯性力，进而增加运行稳定性及减小运行时
的振动及噪声。

[0028] 本实施例提供的一种宽频活塞压缩机，其最高运行频率F与压缩机排量V(压缩机3
排量V的单位是cm)的乘积范围为：1080>F*V>860，为了使宽频活塞压缩机的最高运行频率
3
F与压缩机排量V的乘积在该范围内：当压缩机排量V>9cm时，电机转子组件10的转动惯量J
3
与压缩机排量V的设计值在0.2>J/V>0.14；当压缩机排量V<9cm时，电机转子组件10的转动
惯量J与压缩机排量V的设计值在0.27>J/V>0.18。

[0029] 实施例2

[0030] 本实施例提供一种宽频活塞压缩机，该宽频活塞压缩机的结构与实施例1中的宽频活塞压缩机一致。本实施例提供的一种宽频活塞压缩机，转子组件10的转动惯量J与连杆
7和活塞8总质量M的比值为：J/M＝0.116。对本实施例提供的宽频活塞压缩机与现有的活塞
压缩机的进行噪声测试，结果如图4所示，图4中所标注的A线段为现有的活塞压缩机的噪声
测试结果，图4中所标注的B线段为本实施例提供的宽频活塞压缩机的噪声测试结果。相比
于现有的活塞压缩机，本实施例提供的宽频活塞压缩机通过调整J/M的数值可减小转矩波
动，有效的提升电机效率，且降噪效果明显。

[0031] 现有的活塞压缩机无法测试到低频20Hz，而本实施例提供的宽频活塞压缩机最低可测试到20Hz。下表为本实施例提供的宽频活塞压缩机的低频测试数据：

[0032]运行频率 制冷量 输入功率 变频后功率 COP 变频后电流 控制器功耗
20Hz 48 36.64 30.51 1.311 0.63194 6.13
25Hz 61.1 55.49 47.97 1.101 0.75888 7.52
30Hz 73.7 66.63 58.85 1.106 0.76439 7.78

[0033] 现有的活塞压缩机的最高运行频率为75Hz，本实施例提供的宽频活塞压缩机将最高运行频率提升至1.33倍至100Hz，使9.0CC排量的宽频活塞压缩机最大输出冷量提升至
245W，保证随着频率的提升，宽频活塞压缩机的容积效率保持不变，高频冷量不衰减。本实
施例提供的宽频活塞压缩机可以有效的提高驱动稳定性，实现低频20Hz的稳定运行。

[0034] 实施例3

[0035] 本实施例提供的一种宽频活塞压缩机，该宽频活塞压缩机的最高运行频率超过100Hz，该宽频活塞压缩机的组件与结构与现有的活塞压缩机相同，相比于现有的活塞压缩
机，该宽频活塞压缩机也设置有压缩机吸气阀片。

[0036] 该宽频活塞压缩机的转子组件10的转动惯量J与连杆7和活塞8总质量M的比值为：0.16＞J/M＞0.08，并且同时满足转子组件10的转动惯量J与宽频活塞压缩机的的压缩机吸
气阀片的刚度A的比值为：0.0038＞J/A＞0.0024，其中压缩机吸气阀片的刚度A的单位是N/
m。

[0037] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0038] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。