CN105275811A - 旋转式压缩机和具有其的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机和具有其的制冷系统。所述旋转式压缩机包括：壳体，所述壳体内限定有密闭的安装空腔；气缸，所述气缸设在所述安装空腔内，所述气缸具有气缸腔，定义所述气缸腔的内径为Dcy；上轴承，所述上轴承设在所述气缸上端；以及外转子式电机，所述外转子式电机设在所述安装空腔内且位于所述上轴承的上方，所述外转子式电机包括定子和可旋转地罩设在所述定子外部的转子，定义所述转子的外径为Dr，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr满足：Dr/Dcy≥1.5。根据本发明实施例的旋转式压缩机性能好。

Description

旋转式压缩机和具有其的制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种旋转式压缩机和具有其的制冷系统。

背景技术

具有外转子式电机的旋转式压缩机，由于其驱动部结构完全不同于现有的具有内转子式电机的旋转式压缩机结构，所以在压缩机内部各零部件结构、特征尺寸上有着全新的设计定义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种旋转式压缩机，该旋转式压缩机性能好。

本发明还需要提供一种具有该旋转式压缩机的制冷系统。

根据本发明第一方面的旋转式压缩机，包括：壳体，所述壳体内限定有密闭的安装空腔；气缸，所述气缸设在所述安装空腔内，所述气缸具有气缸腔，定义所述气缸腔的内径为Dcy；上轴承，所述上轴承设在所述气缸上端；以及外转子式电机，所述外转子式电机设在所述安装空腔内且位于所述上轴承的上方，所述外转子式电机包括定子和可旋转地罩设在所述定子外部的转子，定义所述转子的外径为Dr，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr满足：Dr/Dcy≥1.5。

根据本发明的旋转式压缩机，通过将外转子电机的转子的外径Dr与气缸腔的内径为Dcy的比值控制为大于或等于1.5时，可以使压缩机的COP值提高，由此可以使压缩机的性能得到大大地提高，当根据本的旋转式压缩机应用到制冷系统中时，可以提高整个制冷系统的制冷或制热效率。

另外，根据本发明的旋转式压缩机还可具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr进一步满足：1.75≤Dr/Dcy≤2。

根据本发明的一个实施例，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr进一步满足：1.8≤Dr/Dcy≤1.85。

根据本发明的一个实施例，定义所述定子的高度为Hm，定义所述上轴承的高度为Hb，所述定子的高度Hm与所述上轴承的高度Hb满足：0.6≤Hm/Hb≤1.4。

根据本发明的一个实施例，所述定子的高度Hm与所述上轴承的高度Hb进一步满足：0.9≤Hm/Hb≤1.1。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括上下均敞开的主壳体、设在所述主壳体上端的上壳体和设在所述主壳体下端的下壳体，定义所述外转子式电机与所述上壳体之间的空间容积为Vmu，定义所述外转子式电机与所述上轴承和所述气缸中的最大上端面之间的空间容积为Vmd，其中Vmu＞Vmd。

根据本发明的一个实施例，定义所述壳体的内径为Dc，所述转子的外径Dr与所述壳体的内径Dc满足：Dr/Dc≤0.95。

根据本发明的一个实施例，所述转子的外径Dr与所述壳体的内径Dc进一步满足：Dr/Dc≤0.7。

根据本发明第二方面的制冷系统，包括根据本发明第一方面所述的旋转式压缩机。由于根据本发明的旋转式压缩机性能好，从而通过设置该旋转式压缩机，可以使制冷系统的性能得到提高，进而可以提升制冷系统的制冷效率和制热效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的旋转式压缩机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的旋转式压缩机的Dr/Dcy与COP的曲线示意图；

图3是根据本发明实施例的旋转式压缩机的Hm/Hb与COP的曲线示意图；

图4是根据本发明实施例的旋转式压缩机的Dr/Dc与OCR的曲线示意图。

附图标记说明

压缩机100；

壳体1；安装空腔11；压缩机排气口12；主壳体13；上壳体14；下壳体15；

旋转部2；气缸21；上轴承22；下轴承23；曲轴24；偏心部241；活塞25；

驱动部3；外转子式电机31；定子311；转子312。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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。

下面参考图1描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100。如图1所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100包括壳体1，壳体1为封闭式结构，壳体1内限定有密闭的安装空腔11，壳体1包括上下均敞开的主壳体13、设在主壳体13上端的上壳体14和设在主壳体13下端的下壳体15，其中安装空腔11由主壳体13、上壳体14和下壳体15共同限定出。主壳体13大致构造成圆筒形。

安装腔内安装有旋转部2和驱动部3，旋转部2包括气缸21、上轴承22、下轴承23、曲轴24和活塞25，上轴承22设在气缸21上端，下轴承23设在气缸21下端，驱动部3包括电机，电机设在上轴承22上方。

曲轴24由下向上依次穿过下轴承23、气缸21和上轴承22并向上延伸与驱动部3相连。曲轴24具有偏心部241，气缸21具有气缸21腔，活塞25套设在偏心部241上且容纳在气缸21腔内。根据本发明实施例的旋转式压缩机100的驱动电机为外转子式电机31，外转子式电机31包括定子311和转子312，其中，转子312可旋转地罩设在定子311的外部。曲轴24与转子312固定连接，转子312在旋转的过程中带动曲轴24旋转，曲轴24进而带动活塞25在气缸21内进行旋转压缩。

无论是装有内转子式电机的旋转式压缩机，还是装有外转子式电机的旋转式压缩机，对其性能、可靠性都有着严格的要求。现有常规技术中，内转子旋转式压缩机的内部结构设计尤为成熟。随着科技的进步，外转子旋转式压缩机也在不断的成长发展当中，其内部的零部件结构、尺寸需要进行优化设置，以保证外转子旋转式压缩机的可靠性、并提高其性能指标。本发明为此提出一种关于具有外转子式电机31的旋转式压缩机100的设计，用于提高其的性能与可靠性。

旋转式压缩机100的驱动部3与旋转部2对整个压缩机100的工作效率均有影响，而驱动部3与旋转部2是相连的，驱动部3用于驱动旋转部2进行工作，以对制冷工质进行吸入、压缩、排出等一系列动作，从而保证整个制冷系统的正常运转。为了使得压缩机100更加高效，性能好，本发明的发明人对驱动部3中外转子312的外径、旋转部2中气缸21的内径进行了研究。

通过图1所示：定义气缸21腔的内径为Dcy，定义转子312的外径为Dr，其中使气缸21腔的内径Dcy与转子312的外径Dr满足：Dr/Dcy≥1.5。通过使Dr/Dcy≥1.5，从而可以使压缩机100的COP(性能系数)得到提高。

本发明的发明人通过多次实验和实践，得出Dr/Dcy的比值与压缩机100的COP之间的关系，例如图2所示，图示中纵坐标显示的为在不同的Dr/Dcy时所对应的压缩机100的COP值。由图2可知，Dr/Dcy的范围为1.4至1.5时，COP的范围大致为85％-87％，COP偏小，压缩机100的性能不高。而当Dr/Dcy≥1.5时，COP的范围为87％-91％，此时COP得到了较大的提高，压缩机100的性能得到了提高。

综上，根据本发明实施例的旋转式压缩机100，通过将外转子312电机的转子312的外径Dr与气缸21腔的内径为Dcy的比值控制为大于或等于1.5时，可以使压缩机100的COP值提高，由此可以使压缩机100的性能得到大大地提高，当根据本的旋转式压缩机100应用到制冷系统中时，可以提高整个制冷系统的制冷或制热效率。

有利地，气缸21腔的内径Dcy与转子312的外径Dr进一步满足：1.75≤Dr/Dcy≤2，这样可以使压缩机100的COP进一步提高，压缩机100的性能更好。更为有利地，气缸21腔的内径Dcy与转子312的外径Dr进一步满足：1.8≤Dr/Dcy≤1.85，由此，在Dr/Dcy的所有比值范围内所对应的压缩机100的COP为最高，即当Dr/Dcy为1.8左右时，COP水平最高，而且Dr/Dcy为1.8附近时，COP水平波动不大且均能维持在较高水平，压缩机100的性能最好。

如图1所示，根据本发明实施的旋转式压缩机100，定义定子311的高度为Hm，即如图1所示，定子311的下端面与上端面之间的竖直距离为定子311的高度，定义上轴承22的高度为Hb，即上轴承22的下端面与上端面之间的竖直距离为上轴承22的高度。其中定子311的高度Hm与上轴承22的高度Hb满足：0.6≤Hm/Hb≤1.4。

在本发明的旋转式压缩机100中，由于电机为外转子312式，转子312的外径较大，故较之旋转部2件外径小的结构更难以得到支撑，为了防止转动惯量过大、以及旋转时离心力过大，技术人员必须很好的对旋转部2件进行限定支撑。

本发明的发明人经过多次实验和具体实践，得出Hm/Hb与COP之间的关系，如图3所示。当上轴承22高度过高时，容易增加上轴承22与曲轴24之间的摩擦功耗，导致COP下降，而如果上轴承22高度过低，则旋转部2件容易发生倾斜，也会导致上轴承22与曲轴24之间的功耗增加，进而引起COP下降，更有甚者，倾斜过度严重的话直接影响压缩机100的可靠性，导致压缩机100磨损失效。根据图3可以看出，当Hm/Hb比值区间为[0.6，1.4]之间时，其压缩机100的COP水平较高，而当Hm/Hb比值超出该区间范围时，COP会逐渐降低。由此本发明中提出Hm/Hb比值区间为[0.6，1.4]可使压缩机100的性能和可靠性得到保证。优选地，定子311的高度Hm与上轴承22的高度Hb进一步满足：0.9≤Hm/Hb≤1.1，由此可以使压缩机100的性能得到进一步的提高。

如图1所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100，定义外转子式电机31与上壳体14之间的空间容积为Vmu，定义外转子式电机31与上轴承22和气缸21中的最大上端面之间的空间容积为Vmd，其中Vmu＞Vmd。这里需要解释的是，Vmu是外转子式电机31的上端面所在的水平面(例如定子311或转子312的上端面所在的水平面)与上壳体14的内壁和部分主壳体13的内周壁之间限定出的空间的容积。Vmd分为两种情况，当上轴承22的上端面大于气缸21的上端面时，Vmd为外转子式电机31的下端面所在的水平面(例如定子311或转子312的下端面所在的水平面)与上轴承22的上端面所在的水平面以及部分主壳体13的内周壁之间限定出的空间的容积；上轴承22的上端面小于气缸21的上端面时，Vmd为外转子式电机31的下端面所在的水平面(例如定子311或转子312的下端面所在的水平面)与气缸21的上端面所在的水平面以及部分主壳体13的内周壁之间限定出的空间的容积。

在压缩机运转状态期间，转子外轮廓与定子线包的表面是压缩机内部油气分离的最佳体，高压的油气混合物冲击到转子外轮廓与定子线包的表面后，可以逐步分离，使得油回流到密闭容器底部的油池，以防压缩机上壳体14处排出油量过大，降低压缩机的OCR(油循环率)。

本发明的外转子312旋转式压缩机100中，其转子312与定子311更趋于扁平化，其中转子312位于定子311的外侧，定子311的一段会被转子312结构所包络。本发明示意图1中，转子312的纵向截面为正U型，定子311的下端端面线包会被包络在转子312内部，当然转子312的纵向截面为倒U型时，定子311上端端面线包会被转子312所包络。因此，结合此情况，通过使外转子式电机31与上壳体14之间的空间容积大于外转子式电机31与上轴承22之间的空间容积，这样油气混合物不仅能在电机的下面得到较好分离，同时在电机的上部空间内再次进行更好的分离，这样从压缩机排气口12排出的气体混合物中的油含量可以得到很好的控制，从而使压缩机100的OCR控制在降低的范围内，进而可以保证压缩机100性能及可靠性。

另外，外转子的外壁与壳体内壁之间的间隙也影响压缩机的OCR，如果说外转子的外壁与壳体内壁的间隙过小，会导致流经此处的混合气体流速过大，难以使油气得到分离。为此，定义壳体1的内径为Dc，也就是说，定义主壳体13的内径为Dc，使转子312的外径Dr与主壳体13的内径Dc满足：Dr/Dc≤0.95，

常规设计标准中，压缩机的OCR应控制在1.5％以内，本发明的发明人通过实验和实践得出了Dr/Dc和OCR之间的关系，如图4所示。当Dr/Dc位于0.95时，OCR基本为1.5％，而当Dr/Dc大于0.95时，则OCR已经超过设计范围，因此使Dr/Dc≤0.95可以使压缩机100的OCR满足设计要求，并且当Dr/Dc逐步减小时，即外转子312外径与主壳体13之间的间隙越来越大，则OCR呈现下降的趋势。有利地，控制转子312的外径Dr与主壳体13的内径Dc进一步满足：Dr/Dc≤0.7，由此可以使OCR小于0.5％，这样从压缩机排气口12排出的油量更少，保证压缩机100的各个部件的润滑效果，提高压缩机100的可靠性。

根据本发明实施例的旋转式压缩机100的其他构成例如气缸21、上轴承22、下轴承23、曲轴24等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详述。

本发明还提出了一种制冷系统，该制冷系统包括根据本发明第一方面实施例的旋转式压缩机100，压缩机100的出口连接有冷凝器，冷凝器与节流装置连接后再与蒸发器相连，蒸发器的出口与压缩机100的入口相连以构成制冷系统循环。其中制冷系统所用冷媒为为HCFC、HFC、HC类中的任意一种。由于根据本发明的旋转式压缩机100性能好，从而通过设置该旋转式压缩机100，可以使制冷系统的性能得到提高，进而可以提升制冷系统的制冷效率和制热效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内限定有密闭的安装空腔；

气缸，所述气缸设在所述安装空腔内，所述气缸具有气缸腔，定义所述气缸腔的内径为Dcy；

上轴承，所述上轴承设在所述气缸上端；以及

外转子式电机，所述外转子式电机设在所述安装空腔内且位于所述上轴承的上方，所述外转子式电机包括定子和可旋转地罩设在所述定子外部的转子，定义所述转子的外径为Dr，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr满足：Dr/Dcy≥1.5。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr进一步满足：1.75≤Dr/Dcy≤2。

3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述气缸腔的内径Dcy与所述转子的外径Dr进一步满足：1.8≤Dr/Dcy≤1.85。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，定义所述定子的高度为Hm，定义所述上轴承的高度为Hb，所述定子的高度Hm与所述上轴承的高度Hb满足：0.6≤Hm/Hb≤1.4。

5.根据权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述定子的高度Hm与所述上轴承的高度Hb进一步满足：0.9≤Hm/Hb≤1.1。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述壳体包括上下均敞开的主壳体、设在所述主壳体上端的上壳体和设在所述主壳体下端的下壳体，

定义所述外转子式电机与所述上壳体之间的空间容积为Vmu，定义所述外转子式电机与所述上轴承和所述气缸中的最大上端面之间的空间容积为Vmd，其中Vmu＞Vmd。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，定义所述壳体的内径为Dc，所述转子的外径Dr与所述壳体的内径Dc满足：Dr/Dc≤0.95。

8.根据权利要求7所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述转子的外径Dr与所述壳体的内径Dc进一步满足：Dr/Dc≤0.7。

9.一种制冷系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的旋转式压缩机。