CN110073111A - 用于离心式压缩机的叶轮集成式马达 - Google Patents

Abstract

一种离心式压缩机的叶轮，包括可围绕叶轮轴线(l)旋转的叶轮主体(54)以及可操作以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动的马达。所述马达包括定子组件(72)和转子组件(76)。所述转子组件与所述叶轮主体相关联。

Description

用于离心式压缩机的叶轮集成式马达

背景技术

本公开的实施方案大体上涉及离心式压缩机，并且更具体地说涉及用于驱动离心式压缩机的电动马达。

在压缩系统中，提供马达以用于驱动压缩机机构。所需马达的大小和类型取决于若干因素，包括压缩机的能力和压缩系统的操作环境。离心式压缩机经常用于制冷系统中。离心式压缩机通常由电动马达驱动，所述电动马达通常包括在将马达和压缩机装入的外壳中。这类马达通常具有悬垂布置，其中转子的未受支撑的一端易于在外壳内接近。悬垂配置不仅导致马达轴上的非对称和增大的负荷，而且还增加压缩机的大小、复杂性和制造成本。

发明内容

根据第一实施方案，一种离心式压缩机的叶轮包括包括可围绕叶轮轴线旋转的叶轮主体以及可操作以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动的马达。所述马达包括定子组件和转子组件。所述转子组件与所述叶轮主体相关联。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述转子组件还包括至少一个交互部件，所述至少一个交互部件被配置为与由所述定子组件产生的磁场交互以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件不联接到与所述定子组件分开的电源。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件与所述叶轮主体一体地形成。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件可移除地联接到所述叶轮主体。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件联接到所述叶轮主体的外表面。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件至少部分地嵌入在所述叶轮主体内。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件包括定位在所述叶轮主体的外围周围的多个交互部件。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述定子组件包括至少一个电部件，所述至少一个电部件可操作以在向其施加电力时产生磁场。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在包括邻近所述叶轮主体布置的护罩的进一步实施方案中，所述定子组件与所述护罩相关联。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件垂直对准地定位。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件之间的间隙在所述叶轮主体周围是均匀的。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件之间的间隙在所述叶轮主体周围变化。

根据另一实施方案，一种离心式压缩机包括具有吸入口和排出口的外壳。叶轮可相对于所述外壳旋转以经由所述吸入口汲取流体并经由所述排出口将所述流体排出。马达可操作地联接到所述叶轮以使所述叶轮围绕叶轮轴线旋转。所述马达包括定子组件和转子组件。所述转子组件与所述叶轮相关联。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在包括邻近所述叶轮布置的护罩的进一步实施方案中，所述定子组件与所述护罩相关联。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述转子组件还包括至少一个交互部件，所述至少一个交互部件被配置为与由所述定子组件产生的磁场交互以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动。

除了上文描述的特征中的一个或多个之外，或作为替代方案，在进一步实施方案中所述至少一个交互部件不联接到与所述定子组件分开的电源。

根据另一实施方案，一种致冷器制冷系统包括布置成流体连通以形成制冷回路的冷凝器、蒸发器和压缩机。所述压缩机是离心式压缩机，所述离心式压缩机包括具有吸入口和排出口的外壳。叶轮可相对于所述外壳旋转以经由所述吸入口汲取流体并经由所述排出口将所述流体排出。马达可操作地联接到所述叶轮以使所述叶轮围绕叶轮轴线旋转。所述马达包括定子组件和转子组件，所述转子组件与所述叶轮相关联。

附图说明

在说明书结束时的权利要求书中特别指出并清楚地要求保护被视为本公开的主题。本公开的以上和其他特征和优点从结合附图进行的以下具体实施方式是显而易见的，附图中：

图1是致冷器系统的示例的示意图；

图2是离心式压缩机的横截面示意图；以及

图3是根据一个实施方案的离心式压缩机的横截面示意图。

具体实施方式借助示例参考附图解释了本公开的实施方案连同优点和特征。

具体实施方式

现在参考图1，示出了致冷器制冷系统20的示例。如所示，致冷器制冷系统20包括流体地联接以形成回路的压缩机22、冷凝器24，以及冷却器或蒸发器26。第一导管28从邻近冷却器26的出口30处延伸到压缩机22的入口32。压缩机的出口34通过导管36联接到冷凝器24的入口38。在一个实施方案中，冷凝器24包括第一腔室40和第二腔室42，第二腔室42仅可从第一腔室40内部接近。第二腔室42内的浮阀44通过另一导管48连接到冷却器26的入口46。取决于致冷器系统20的大小，压缩机22可以包括用于小系统的旋转、螺杆或往复式压缩机，或用于较大的系统的螺杆压缩机或离心式压缩机。

致冷器制冷系统20的制冷循环可以如下文所描述。压缩机22从蒸发器/冷却器26接收制冷剂蒸气并将其压缩到较高的温度和压力，其中相对热的蒸气接着进入冷凝器24的第一腔室40中，在第一腔室中所述相对热的蒸气通过与冷却介质(诸如例如水或空气)的热交换关系而冷却并冷凝成液态。因为第二腔室42具有比第一腔室40低的压力，所以液体制冷剂的一部分闪蒸成蒸气，从而使剩余液体冷却。第二腔室42内的制冷剂蒸气通过冷却热交换介质再次冷凝。制冷剂液体接着排入到位于第一腔室40与冷却器26之间的第二腔室42中。浮阀44形成密封件以防止第二腔室42中的蒸气进入冷却器26。当液体制冷剂经过浮阀44时，制冷剂在其进入冷却器26中时膨胀为低温两相液体/蒸气状态。冷却器26是热交换器，其允许热能从热交换器介质(诸如例如水)迁移到制冷剂气体。当气体返回到压缩机22时，制冷剂处于制冷循环开始时的温度和压力下。本文中示出和描述的致冷器制冷系统20和制冷循环仅旨在作为示例。

图2中更详细地示出了典型的离心式压缩机(诸如致冷器系统20的压缩机22)的示例。压缩机22包括外壳50，所述外壳包含电动马达52和可由电动马达52驱动的叶轮54。马达52布置在外壳50的马达舱56内。马达定子58在舱56内固定地安装到外壳50，并且马达转子60至少部分布置在定子58内并且可围绕转子轴线R旋转。在所示非限制性实施方案中，转子60联接到轴62，所述轴经由一个或多个机械和/或电磁轴承(未示出)安装到外壳50。

如所示，叶轮54联接到叶轮轴64。叶轮轴64经由一个或多个机械和/或电磁轴承(未示出)安装到外壳50并且可围绕叶轮轴线I旋转。叶轮轴线I与马达轴线R偏移，从而需要传动组件66来可操作地联接马达轴62和叶轮轴64。然而，因为叶轮54直接安装到马达轴62而不包括传动组件66的压缩机22的实施方案也在本公开的范围内。叶轮54可操作以经由吸入口或入口32汲取流体，压缩流体，并将流体从排出口或出口34(图1所示)排出。在制冷剂蒸气通过叶轮54加速到高速之后，扩散器68(图1)可以用来使制冷剂减速到低速，同时将动能转换成压能，并且呈涡旋形式的排出室(未示出)收集排出蒸气以用于随后流动到冷凝器24。

入口引导叶片组件70定位在压缩机30的入口32的附近。因为从冷却器26流动到压缩机22的流体在进入叶轮54之前必须首先经过入口引导叶片组件70，所以入口引导叶片组件70可以用来控制流体流动到压缩机22中。入口引导叶片组件70的入口引导叶片的平面形式通常为三角形并且安装成围绕相关联的叶片轴线在最大闭合位置与最大打开状态之间同步旋转。

为了减小压缩机22的整体大小，电动马达52可以与叶轮54集成。现在参照图3，可操作以驱动叶轮54围绕叶轮轴线I旋转的电动马达52包括联接到护罩74的定子组件72以及与叶轮54相关联并且被配置为围绕叶轮轴线I旋转的转子组件76。护罩74是其中安装有一个或多个电部件78的复合或叠层结构。电部件78可以从电磁体、永磁体和绕组中选择，使得当将电力供应到安装到护罩74的电部件78时，产生磁场。安装到护罩74的电部件78的总数目可以基于压缩机22的期望性能而变化。电部件78大体上沿圆周布置在护罩74周围并且位于与邻近的叶轮54的一部分呈重叠布置的位置处。

马达52的转子组件76包括安装到叶轮54并且被配置为与由定子组件72产生的磁场交互的一个或多个交互部件80，诸如例如永磁体或绕组或叠层结构。如所示，交互部件80布置在叶轮54周围，使得一个或多个交互部件80与定子组件72的至少一个电部件78垂直地对准。在实施方案中，交互部件80诸如经由例如增材制造工艺与叶轮54一体地形成。或者，交互部件80可以可移除地安装到叶轮54。例如，交互部件80可以部分地或完全地与叶轮54嵌入在一起，诸如其中形成的一个或多个互补开口(未示出)内。交互部件80大体上与叶轮轴64同心地沿圆周定位在叶轮54的外表面周围。交互部件80可以但无需在叶轮54周围等距离地间隔开。在其他实施方案中，交互部件80可以放置在周向与轴向之间的位置处。

安装到叶轮54的交互部件80与当定子组件72的电部件78被激励时产生的磁场之间的交互致使包括转子组件76的叶轮54相对于定子组件72和护罩74围绕叶轮轴线I旋转。因此，本文中预期适合与所描述的拓扑一起使用的任何类型的马达，诸如例如切换式磁阻马达、永磁马达、磁通切换永磁马达和感应马达。

在本文中示出和描述的实施方案中，交互部件80不包括独立于定子组件72的外部电连接。然而，应理解，本文中也预期交互部件80需要诸如例如鼠笼式的电连接的实施方案。另外，本文中还预期安装到叶轮54的交互部件80可操作以驱动叶轮54旋转的实施方案。在这类实施方案中，与电部件78相关联的布线可以位于叶轮轴64的内部内。

如先前所建议，定子组件72的电部件78以及转子组件76的交互部件80的类型和数目可以基于压缩机22的期望性能而变化。因此，为了增加转子组件76的交互部件80的量，叶轮54可以具有细长圆锥形状，从而导致轴向流距相对于常规压缩机增大。定子组件72的电部件78与转子组件76的邻近的交互部件80之间的空间定位不仅由叶轮54，而且由护罩74的形状和大小限定。为了易于制造，定子组件76的电部件78与转子组件76的交互部件80之间的空隙或间隙82可以大体上为恒定的。然而，本文中也预期间隙82诸如例如在叶轮54的外围周围和/或沿着叶轮54的轴向长度变化的实施方案。

将电动马达52集成到叶轮54中导致具有更紧凑的占地面积的压缩机22。通过消除与单独电动马达相关联的部件，诸如例如传动装置、转子轴和轴承，与压缩机22相关联的复杂性和重量以及成本相对于较传统的压缩机系统有所降低。另外，摩擦和风阻损失可以通过消除与叶轮分开的马达的摩擦损失而减小。

尽管已经结合仅有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应易于理解，本公开不限于这些公开的实施方案。而是，本发明可以被修改以结合此前未描述但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变化、更改、取代，或等效布置。另外，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但是应理解，本公开的方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受以上描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (18)

1.一种离心式压缩机的叶轮，所述离心式压缩机的叶轮包括：

叶轮主体，所述叶轮主体可围绕叶轮轴线旋转；以及

马达，所述马达可操作以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动，所述马达包括定子组件和转子组件，所述转子组件与所述叶轮主体相关联。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述转子组件还包括至少一个交互部件，所述至少一个交互部件被配置为与由所述定子组件产生的磁场交互以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动。

3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件不联接到与所述定子组件分开的电源。

4.如权利要求2或权利要求3所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件与所述叶轮主体一体地形成。

5.如权利要求2或权利要求3所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件可移除地联接到所述叶轮主体。

6.如权利要求2、3和5中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件联接到所述叶轮主体的外表面。

7.如权利要求2、3和5中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件至少部分地嵌入在所述叶轮主体内。

8.如权利要求2至7中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件包括定位在所述叶轮主体的外围周围的多个交互部件。

9.如权利要求2至8中任一项所述的压缩机，其中所述定子组件包括至少一个电部件，所述至少一个电部件可操作以在向其施加电力时产生磁场。

10.如权利要求9所述的压缩机，所述压缩机还包括邻近所述叶轮主体布置的护罩，所述定子组件与所述护罩相关联。

11.如权利要求9或权利要求10所述的压缩机，其中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件垂直对准地定位。

12.如权利要求9至11中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件之间的间隙在所述叶轮主体周围是均匀的。

13.如权利要求9至11中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个电部件与所述至少一个交互部件之间的间隙在所述叶轮主体周围变化。

14.一种离心式压缩机，所述离心式压缩机包括：

外壳，所述外壳具有吸入口和排出口；

叶轮，所述叶轮可相对于所述外壳旋转以经由所述吸入口汲取流体并经由所述排出口将所述流体排出；以及

马达，所述马达可操作地联接到所述叶轮以使所述叶轮围绕叶轮轴线旋转，所述马达包括定子组件和转子组件，所述转子组件与所述叶轮相关联。

15.如权利要求14所述的离心式压缩机，所述离心式压缩机还包括邻近所述叶轮布置的护罩，所述定子组件与所述护罩相关联。

16.如权利要求14或权利要求15中任一项所述的离心式压缩机，其中所述转子组件还包括至少一个交互部件，所述至少一个交互部件被配置为与由所述定子组件产生的磁场交互以使所述叶轮围绕所述叶轮轴线驱动。

17.如权利要求16所述的压缩机，其中所述至少一个交互部件不联接到与所述定子组件分开的电源。

18.一种致冷器制冷系统，所述致冷器制冷系统包括：

冷凝器、蒸发器和压缩机，所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机布置成流体连通以形成制冷回路，所述压缩机是离心式压缩机，所述离心式压缩机包括：

外壳，所述外壳具有吸入口和排出口；

叶轮，所述叶轮可相对于所述外壳旋转以经由所述吸入口汲取流体并经由所述排出口将所述流体排出；以及

马达，所述马达可操作地联接到所述叶轮以使所述叶轮围绕叶轮轴线旋转，所述马达包括定子组件和转子组件，所述转子组件与所述叶轮相关联。