CN108700068A - 涡旋式流体机械 - Google Patents

Abstract

在现有的涡旋式流体机械中，对于在不会使压缩机主体单元及电机单元的散热不均衡的情况下缩短轴长并实现小型化这方面，没有进行过考虑。为了解决上述问题，本发明提供了一种涡旋式流体机械，其包括：具有在端板形成有涡旋体的固定涡盘和旋转涡盘的主体单元、具有驱动主体单元的驱动轴、转子和定子的电机单元，在固定涡盘和旋转涡盘的端板的与形成有涡旋体的面相反一侧的面形成有散热片，在令固定涡盘的端板的径向尺寸为α、从固定涡盘的散热片的前端到旋转涡盘的散热片的前端的轴向尺寸为lc、定子的轴向尺寸为ls时，满足α/16+lc/4≤ls≤α/4+lc。

Description

涡旋式流体机械

技术领域

本发明涉及涡旋式流体机械。

背景技术

在作为涡旋式流体机械之一的例如涡旋压缩机等压缩机中，节省空间性的客户要求越来越高。

作为本技术领域的背景技术，存在日本特开2002-371977号公报(专利文献1)。专利文献1公开有涡旋式流体机械，其在固定涡盘和旋转涡盘之间，区划形成有容积随着阻止了该旋转涡盘的自转以后的公转运动而从外周侧向内周侧逐渐缩小的涡旋状的压缩工作室，随着该压缩工作室的容积的缩小，将流入气体压缩并进行输送，该涡旋式流体机械具有：设置于主轴的一端的旋转轴承、设置于上述主轴的另一端的电机侧轴承、设置于上述旋转轴承与上述电机侧轴承之间的主轴承，上述旋转轴承以其至少一部分位于比上述旋转涡盘的端板靠固定涡盘侧的位置的方式配置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-371977号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1通过将电机和涡旋压缩机主体制成直驱式，且将涡旋压缩机主体的轴承位置配置于压缩室侧，实现了轴向的小型化，但在这种构造的电机直驱式涡旋压缩机中，由于电机的径向尺寸仅为主体的径向尺寸的一半程度，因此电机部的冷却面积小，另外，因为也没有形成散热片，所以没有对散热进行任何考虑，存在不能够在如电机发热那样的高负荷下使用的问题。当这样为了实现小型化而使压缩机主体单元及电机单元的各部的冷却面积减小时会使温度上升，这作为产品是不合格的，因此需要考虑各自的散热。

因此，本发明的目的在于，提供一种不会使压缩机主体单元及电机单元的散热不均衡，能够缩短轴长，实现小型化的涡旋式流体机械。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明若举其一例则为涡旋式流体机械，其包括：主体单元，其具有在端板形成有涡旋体的固定涡盘、与固定涡盘的涡旋体相对地在端板形成有涡旋体的旋转涡盘、收纳固定涡盘和旋转涡盘的主体外壳；和电机单元，其具有与主体单元连接的用于驱动主体单元的驱动轴、与驱动轴一体旋转的转子、对转子施加旋转力的定子、收纳驱动轴、转子和定子的电机外壳，在固定涡盘和旋转涡盘的端板的与形成有涡旋体的面相反一侧的面形成有散热片，当令固定涡盘的端板的径向尺寸为α、从固定涡盘的散热片的前端到旋转涡盘的散热片的前端的轴向尺寸为lc、定子的轴向尺寸为ls时，满足下式：α/16+lc/4≤ls≤α/4+lc。

发明效果

根据本发明，能够提供一种不会使主体单元和电机单元的散热不均衡且可缩短轴长的涡旋式流体机械。

附图说明

图1是实施例的电机直驱式涡旋压缩机的外观立体图。

图2是实施例的电机直驱式涡旋压缩机的主视图。

图3是实施例的电机直驱式涡旋压缩机的剖视图。

图4是实施例的电机直驱式涡旋压缩机的卸下冷却风引导部件后的状态的主视图。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施例进行说明。此外，在用于说明实施例的各图中，对具有同一功能的要素附带同一名称、符号，省略其重复的说明。

实施例

使用图1、图2、图3、图4对本实施例进行说明。此外，本实施例以作为涡旋式流体机械之一的电机直驱式涡旋压缩机为例进行说明。

图1是本实施例的电机直驱式涡旋压缩机1的外观立体图。在图1中，电机直驱式涡旋压缩机1主要由主体单元和驱动该主体单元的电机单元构成。主体单元具有：主体外壳15、后述的固定涡盘7和与固定涡盘7相对设置的进行旋转运动的旋转涡盘6，使流体膨胀或压缩。电机单元具有：与主体单元连接的用于驱动主体单元的驱动轴即后述的轴3、电机外壳11、设置于电机外壳11的外周部的电机外壳散热片12。另外，还设置有用于引导后述的冷却风扇8的冷却风来冷却后述的旋转涡盘6及固定涡盘7的冷却风引导部件10a、10b、10c及10d。

图2表示电机直驱式涡旋压缩机1的主视图，图3是从图2的F－F位置看到的剖视图。另外，图4是卸下冷却风引导部件后的状态的主视图，表示固定涡盘散热片13的构造图。

在图3中，电机直驱式涡旋压缩机1的轴3、转子4、定子5发挥电机的作用，通过向定子5通以电流，转子4和与转子4成为一体的轴3进行旋转。轴3的一端具有驱动旋转涡盘6的驱动轴即偏心部，在该偏心部组装有旋转涡盘6。另外，以与旋转涡盘6相对的方式组装有固定涡盘7，通过轴3的旋转，旋转涡盘6相对于固定涡盘7进行旋转运动。在旋转涡盘6和固定涡盘7的端板上设置有涡旋状的涡旋体，通过进行上述的旋转运动，来压缩流体。为了冷却因流过电流而发热的定子5及因压缩流体而发热的旋转涡盘6及固定涡盘7，在轴的偏心部的另一端设置有冷却风扇8。并且，设置有用于使冷却风如箭头9那样流动来冷却旋转涡盘6及固定涡盘7的冷却风引导部件10a、10b、10c及10d。即，利用从主体单元侧向冷却风扇8流动的冷却风，来冷却电机单元的外周面，另外，还利用从冷却风扇8向主体单元侧流动的冷却风，来冷却电机单元的外周面。

为了提高冷却效率，在保持定子5的电机外壳11的外周部以及固定涡盘7和旋转涡盘6设置有图1所示的电机外壳散热片12、图3所示的固定涡盘散热片13、旋转涡盘散热片14。

此外，对驱动旋转涡盘6的驱动轴进行支承的旋转轴承配置在比旋转涡盘6的端板更靠电机单元侧的位置。由此，与为了降低轴向尺寸而使旋转轴承进入到端板内的形状相比，即使是同径的旋转涡盘6及固定涡盘7，也不会削减压缩室，能够确保压缩量。

另外，转子4和定子5以在轴向上相对的方式构成。由此能够降低轴向尺寸。

另外，主体单元和电机单元在主体外壳15与电机外壳11之间通过固接部件以可拆装的方式固接。

另外，通过使电机外壳11的径向尺寸比轴向尺寸长，能够在降低轴向尺寸的同时，确保冷却面积。

这里，在将发热体即旋转涡盘6、固定涡盘7、定子5的冷却部近似为圆筒的情况下，当令由固定涡盘7、旋转涡盘6的涡旋体、散热片13、14构成的用虚线表示的区域A的有效冷却面积为S_A，且设仅由定子5和电机外壳11的与定子5嵌合的嵌合部构成的用虚线表示的区域B的有效冷却面积为S_B时，S_A、S_B可通过式(1)、(2)来近似得到。

S_A＝静、旋转涡盘端板面积+静、旋转涡盘圆筒侧面积

＝2π×(α/2)²+2πα×lc

＝πα²/2+2παlc···(1)

S_B＝电机外壳定子部圆筒侧面积

＝2πDmls···(2)

这里，α：固定涡盘散热片13的相对于冷却风的水平方向上的尺寸(固定涡盘的端板的径向尺寸)，

lc：从旋转涡盘散热片14端面到固定涡盘散热片13端面的距离，

Dm：电机外壳径向尺寸(包含散热片在内)，

ls：定子轴向尺寸。

另外，电机直驱式涡旋压缩机通常是电机的效率比压缩机主体的效率高。投入电力减去效率部分所得的部分成为损失部分，由于各自的损失部分与各自的发热量成正比，因此压缩机主体的发热量比电机的发热量大。这里，在本实施例的电机直驱式涡旋压缩机中，因为固定涡盘及旋转涡盘的发热量Qc相对于电机的输入为10～40％，定子的发热量Qs相对于电机的输入为约10％，所以Qs和Qc的关系成为式(3)的关系。

Qc/4≤Qs≤Qc···(3)

因为需要以主体单元和电机单元的散热不均衡的方式设置对应于式(3)的面积，所以S_A和S_B的关系成为式(4)的关系。

SA/4≤SB≤SA···(4)

因而，从式(1)、(2)、(4)导出下式(5)。

α²/16+αlc/4≤Dmls≤α²/4+αlc···(5)

这里，对α和Dm的关系进行说明。在α＞Dm的情况下，因为必须使冷却风路径变得复杂，或者必须加长路径长度，所以冷却风的压力损失增大，风量下降，导致旋转涡盘、固定涡盘的冷却变差。另外，因为减小Dm，所以ls变大，导致整体的轴向尺寸L变大。另一方面，在α＜Dm的情况下，不易使冷却风流向电机外壳11，所以电机冷却变差。另外，因为电机外壳变大，所以必须制成如避免电机外壳变大那样的冷却风引导部件的构造，作为结果，冷却风引导部件成为复杂的形状，导致压力损失增大，冷却风量减小。从以上理由考虑，α和Dm的关系设为式(6)的关系。

α＝Dm···(6)

为了使式(6)的近似成立，电机外壳的散热片的前端至少位于比形成于固定涡盘的涡旋体的最外侧周面更靠外侧的位置。

当使用式(6)时，式(5)就成为式(7)。

α/4+lc/4≤ls≤α/4+lc···(7)

因而，在本实施例中，通过以满足式(7)的方式设定α、lc、ls，能够提供一种可使主体单元和电机单元的散热均等，且可缩短轴长的电机直驱式涡旋压缩机。因而，呢过同时实现电机直驱式涡旋压缩机的小型化和温度降低，客户利益由此产生。

本发明不限于上述的实施例，可包含各种各样的变形例。例如，上述的实施例对涡旋压缩机进行了说明，但也可以为压缩机以外的例如鼓风机或泵等，可以是所谓的涡旋式流体机械。另外，上述的实施例是为通俗易懂地说明本发明而详细地进行了说明的实施例，不必具备已说明的全部结构。

符号说明

1：电机直驱式涡旋压缩机，3：轴，4：转子，5：定子，6：旋转涡盘，7：固定涡盘，8：冷却风扇，9：冷却风流动方向，10a、10b、10c、10d：冷却风引导部件，11：电机外壳，12：电机外壳散热片，13：固定涡盘散热片，14：旋转涡盘散热片，15：主体外壳，α：包含散热片的相对于冷却风流向的水平方向上的尺寸，lc：从固定涡盘散热片端面到旋转涡盘散热片端面的距离，Dm：电机外壳径向尺寸(包含散热片)，ls：定子轴向尺寸，L：电机直驱式涡旋压缩机轴向尺寸。

Claims (9)

1.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：

主体单元，其具有在端板形成有涡旋体的固定涡盘、与所述固定涡盘的所述涡旋体相对地在端板形成有涡旋体的旋转涡盘、收纳所述固定涡盘和所述旋转涡盘的主体外壳；和

电机单元，其具有与所述主体单元连接的用于驱动所述主体单元的驱动轴、与所述驱动轴一体旋转的转子、对所述转子施加旋转力的定子、收纳所述驱动轴、所述转子和所述定子的电机外壳，

在所述固定涡盘和所述旋转涡盘的所述端板的与形成有所述涡旋体的面相反一侧的面形成有散热片，

当令所述固定涡盘的所述端板的径向尺寸为α、从所述固定涡盘的所述散热片的前端到所述旋转涡盘的所述散热片的前端的轴向尺寸为lc、所述定子的轴向尺寸为ls时，满足：α/16+lc/4≤ls≤α/4+lc。

2.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

在所述电机外壳的径向外侧形成有散热片，所述电机外壳的该散热片的前端配置在比形成于所述固定涡盘的所述涡旋体的最外侧周面靠径向外侧的位置。

3.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

对驱动所述旋转涡盘的所述驱动轴进行支承的旋转轴承配置在比所述旋转涡盘的端板靠所述电机单元侧的位置。

4.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

在所述驱动轴的与所述主体单元相反一侧的端部设置有冷却风扇。

5.根据权利要求4所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

使用从所述主体单元侧向所述冷却风扇流动的冷却风，来冷却所述电机单元的外周面。

6.根据权利要求4所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

使用从所述冷却风扇向所述主体单元侧流动的冷却风，来冷却所述电机单元的外周面。

7.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述转子与所述定子在轴向上相对。

8.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述主体单元和所述电机单元在所述主体外壳与所述电机外壳之间通过固接部件以可拆装的方式固接。

9.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述电机外壳的径向尺寸比轴向尺寸长。