CN110382868B - 具有轴向通量马达的涡旋式压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种压缩机,该压缩机可以包括第一压缩构件、第二压缩构件和马达组件。第二压缩构件能够相对于第一压缩构件移动,并且第二压缩构件与第一压缩构件配合以在第二压缩构件与第一压缩构件之间限定压缩腔。马达组件将第一压缩构件和第二压缩构件中的一者相对于第一压缩构件和第二压缩构件中的另一者驱动。马达组件包括定子和转子。转子能够相对于定子围绕旋转轴线旋转。定子环绕旋转轴线。转子可以包括围绕旋转轴线设置的磁体。磁体可以在平行于第一旋转轴线的轴向方向上与定子间隔开。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月6日提交的申请号为15/425,428、于2017年2月6日提交的申请号为15/425,266、于2017年2月6日提交的申请号为15/425,319、于2017年2月6日提交的申请号为15/425,374以及于2018年1月23日提交的申请号为15/877,870的美国实用专利申请的优先权。本申请还要求于2017年2月6日提交的申请号为62/455,188的美国临时申请的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。
技术领域
本发明涉及压缩机,并且具体地涉及具有轴向通量马达的压缩机,并且更具体地涉及具有轴向通量马达的涡旋式压缩机。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息,并且不一定是现有技术。
压缩机可以用于制冷、热泵、HVAC或冷却装置系统(通称为“气候控制系统”)中以使工作流体循环流过气候控制系统。压缩机可以为各种压缩机类型中的一种类型。例如,压缩机可以是涡旋式压缩机、旋转叶片式压缩机、往复式压缩机、离心式压缩机或轴流式压缩机。一些压缩机包括使驱动轴旋转的马达组件。在这方面,压缩机通常利用包括环绕中央转子的定子的马达组件,中央转子在压缩机构的下方联接至驱动轴。无论所采用的压缩机的确切类型如何,使工作流体有效且高效地循环通过气候控制系统需要压缩机一致且可靠的操作。本公开提供了一种具有马达组件的改进的压缩机,该马达组件在减小了压缩机的整体尺寸的同时有效且高效地驱动压缩机构。
发明内容
该部分提供了本公开的总体概述,并且其并非是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。
本公开提供了一种压缩机,该压缩机可以包括第一压缩构件、第二压缩构件和马达组件。第二压缩构件能够相对于第一压缩构件移动,并且第二压缩构件和第一压缩构件配合以在第二压缩构件与第一压缩构件之间限定压缩腔。马达组件将第一压缩构件和第二压缩构件中的一者相对于第一压缩构件和第二压缩构件中的另一者驱动。马达组件包括定子和转子。转子能够相对于定子围绕旋转轴线旋转。定子环绕旋转轴线。转子可以包括围绕旋转轴线设置的磁体。磁体可以在平行于第一旋转轴线的轴向方向上与定子间隔开。
在一些构型中,定子与转子之间的磁引力迫使第一压缩构件沿轴向方向上朝向第二压缩构件。
在一些构型中,第一压缩构件和第二压缩构件是共旋转的第一涡旋构件和第二涡旋构件。
在一些构型中,转子包括排出通道,该排出通道提供压缩腔与由压缩机的外壳组件限定的排出室之间的流体连通。
在一些构型中,排出通道包括轴向延伸部分和径向延伸部分,旋转轴线延伸穿过该轴向延伸部分,径向延伸部分从轴向延伸部分径向向外延伸。
在一些构型中,径向延伸部分包括将工作流体朝向定子引导的至少一个出口。
在一些构型中,转子的一部分被接纳在第一涡旋构件的毂内。第一轴承座可以支承毂以用于旋转。
在一些构型中,转子包括径向延伸部分和平行于第一旋转轴线延伸的轴向延伸部分。轴向延伸部分可以接合第一端板并环绕第二涡旋构件。
在一些构型中,第一压缩构件包括定涡旋构件,并且第二压缩构件包括动涡旋构件。转子可以附接至以驱动的方式联结至动涡旋构件的驱动轴。
在一些构型中,驱动轴包括接触转子的第一环形肩部。定子与转子之间的磁引力推动转子抵靠第一环形肩部,从而将驱动轴轴向地朝向动涡旋构件推动并且将动涡旋构件轴向地朝向定涡旋构件推动。
在一些构型中,驱动轴由轴承以可旋转的方式支承。动涡旋构件可以由浮动推力板轴向支承。浮动推力板可以由轴承轴向支承。轴承可以由形成在驱动轴上的第二环形肩部轴向支承。第一环形肩部和第二环形肩部彼此轴向间隔开,并且可以与驱动轴的偏心曲柄销轴向间隔开。
本公开还提供了一种压缩机,该压缩机可以包括第一涡旋构件、第二涡旋构件、第一轴承座、第二轴承座和马达组件。第一涡旋构件包括第一端板以及从第一端板延伸的第一螺旋形涡卷。第二涡旋构件包括第二端板以及从第二端板延伸的第二螺旋形涡卷,并且该第二螺旋形涡卷与第一螺旋形涡卷互相啮合以在第二螺旋形涡卷与第一螺旋形涡卷之间限定压缩腔。第一轴承座可以将第一涡旋构件支承成围绕第一旋转轴线旋转。第二轴承座可以将第二涡旋构件支承成围绕平行于第一旋转轴线并偏离第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转。马达组件包括定子和转子。定子可以环绕第一旋转轴线并且可以相对于第一轴承座固定。转子可以附接至第一涡旋构件,并且转子能够与第一涡旋构件一起围绕第一旋转轴线旋转。转子可以包括围绕第一旋转轴线设置的磁体。磁体可以在平行于第一旋转轴线的轴向方向上与定子间隔开。
在一些构型中,定子与转子之间的磁引力迫使第一涡旋构件沿轴向方向朝向第二涡旋构件。
在一些构型中,转子包括排出通道,该排出通道提供压缩腔中的一个压缩腔与由压缩机的外壳组件限定的排出室之间的流体连通。
在一些构型中,第一旋转轴线延伸穿过排出通道的至少一部分。
在一些构型中,排出通道包括轴向延伸部分和径向延伸部分,第一旋转轴线延伸穿过该轴向延伸部分,径向延伸部分从轴向延伸部分径向向外延伸。
在一些构型中,径向延伸部分包括将工作流体朝向定子引导的至少一个出口。
在一些构型中,转子的一部分被接纳在第一涡旋构件的毂内。第一轴承座可以支承毂以用于围绕第一旋转轴线旋转。
在一些构型中,转子包括相对于第一旋转轴线径向延伸的径向延伸部分以及平行于第一旋转轴线延伸的轴向延伸部分。
在一些构型中,轴向延伸部分接合第一端板并且环绕第二涡旋构件。
在一些构型中,压缩机包括密封件,该密封件接合转子和第二涡旋构件。径向延伸部分可以接合密封件。第二端板可以沿轴向方向设置在第一端板与径向延伸部分之间。
在一些构型中,浮动推力板密封地接合动涡旋构件和轴承座,并且该浮动推力板与动涡旋构件和轴承座配合以限定包括有中压工作流体的环形室,该中压工作流体将动涡旋构件朝向定涡旋构件轴向偏置。
根据本文中所提供的描述,其他适用领域将变得明显。本概述中的描述和具体示例仅用于说明的目的而非旨在限制本发明的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于所选定的实施方式的说明性目的并且不是所有可能的实现方案,而且并非旨在限制本公开内容的范围。
图1是根据本公开的原理的压缩机的横截面图;
图2是图1的压缩机的分解图;
图3是根据本公开的原理的另一压缩机的横截面图;
图4是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图;
图5是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图;
图6是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图;
图7是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图;
图8是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图;以及
图9是根据本公开的原理的又一压缩机的横截面图。
贯穿附图中的若干视图,对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图对示例性实施方式进行更充分地描述。
提供了示例性实施方式以使得本公开将是透彻的并且将充分地向本领域技术人员传达范围。阐述了许多具体细节比如特定部件、装置和方法的示例,以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员而言将明显的是,不需要采用具体细节,可以以许多不同的形式来实现那些示例性实施方式,并且这些都不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中,对公知的方法、公知的装置结构和公知的技术不再进行详细描述。
本文中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式,并且并不意在为限制性的。如文中所使用的,单数形式“一”、“一种”以及“该”也可以意在包括复数形式,除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包括有”、“含有”和“具有”是包括性的并因此指明所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应当被解释为必须要求其以所论述或所说明的特定顺序执行,除非特别地指明为执行的顺序。还应当理解的是,可以采用附加的或替代性的步骤。
当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时,该元件或层可以直接在其他元件或层上、接合至、连接至或联接至其他元件或层,或者可以存在中间元件或层。相比之下,当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时,可以不存在中间元件或层。用以描述元件之间的关系的其他用语(例如“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)应当以相同的方式来解释。如本文中所使用的,术语“和/或”包括相关联的列出项目的一者或更多者的任意及所有组合。
尽管可在本文中使用第一、第二和第三等术语来描述各个元件、部件、区域、层和/或部段,但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应当被这些术语所限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。除非上下文清楚地指明,否则比如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此,在不背离示例性实施方式的教示的情况下,下面所论述的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了便于描述,在本文中可以使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“之下”、“上方”、“上”等来描述如附图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相关术语可以意在除了涵盖附图中描绘的取向之外还涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如,如果附图中的装置被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件于是将被定向在其他元件或特征“上方”。因此,示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两个取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向),并且本文中所使用的与空间相关的描述语也依此解释。
参照图1和图2,提供了压缩机10,该压缩机10可以包括外壳组件12、第一轴承座14、第二轴承座16、压缩机构18和马达组件20。外壳组件12可以包括第一外壳本体22和第二外壳本体24。第一外壳本体22和第二外壳本体24可以固定至彼此并固定至第一轴承座14。第一外壳本体22和第一轴承座14可以彼此配合以限定吸入室26,第二轴承座16和压缩机构18可以设置在吸入室26中。吸入入口配件28可以接合第一外壳本体22并且可以与吸入室26流体连通。吸入压力工作流体(即,低压工作流体)可以通过吸入入口配件28进入吸入室26并且可以被抽吸到压缩机构18中以在其中进行压缩。第一外壳本体22的竖向下端部可以限定包括一定体积润滑剂的润滑剂储槽36。安装脚部或凸缘37可以安装至第一外壳本体22的下端部的外表面。压缩机10可以是低压侧压缩机(即,压缩机构18设置在吸入室26中)。
第二外壳本体24和第一轴承座14可以彼此配合以限定排出室30。第一轴承座14可以密封地接合第一外壳本体22和第二外壳本体24以将排出室30与吸入室26分隔开。排出出口配件32可以接合第二外壳本体24并且可以与排出室30流体连通。排出压力工作流体(即,处于比吸入压力更高压力的工作流体)可以从压缩机构18进入排出室30并且可以通过排出出口配件32离开压缩机10。在一些构型中,排出阀34可以设置在排出出口配件32内。排出阀34可以为止回阀,该止回阀允许流体通过排出出口配件32离开排出室30并且防止流体通过排出出口配件32进入排出室30。
第一轴承座14可以是大体盘状的构件,该大体盘状的构件具有主体39和从主体39轴向延伸的中央毂40。主体39可以包括外缘42,外缘42可以焊接至(或以其他方式固定地接合)第一外壳本体22和第二外壳本体24。中央毂40可以接纳第一轴承44。在一些构型中,第一轴承座14可以包括一个或更多个润滑剂通道(未示出),来自润滑剂储槽36的润滑剂通过该润滑剂通道流动至第一轴承44。
第二轴承座16可以是大体筒形的构件,该大体筒形的构件具有环形壁46和设置在环形壁46的轴向端部处的径向延伸的凸缘部分48。环形壁46可以包括一个或更多个开口或孔50,吸入室26中的吸入压力工作流体可以通过所述一个或更多个开口或孔50流动至压缩机构18。环形壁46的轴向端部可以通过例如紧固件52附接至第一轴承座14。凸缘部分48可以包括接纳第二轴承56的中央毂54。在一些构型中,第二轴承座16可以包括一个或更多个润滑剂通道(未示出),来自润滑剂储槽36的润滑剂通过所述一个或更多个润滑剂通道流动至第二轴承56。
压缩机构18可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构18可以为共旋转涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件为第一涡旋构件(即,从动涡旋构件)76并且第二压缩构件为第二涡旋构件(即,空转涡旋构件)78。在其他构型中,压缩机构18可以是另一种类型的压缩机构,比方说例如动涡旋式压缩机构、旋转式压缩机构、螺杆式压缩机构、三角转子式(Wankel)压缩机构、或往复式压缩机构。
第一涡旋构件76可以包括第一端板80、从第一端板80的一侧延伸的第一螺旋形涡卷82、以及从第一端板80的相反侧延伸的第一毂84。第二涡旋构件78可以包括第二端板86、从第二端板86的一侧延伸的第二螺旋形涡卷88、以及从第二端板86的相反侧延伸的第二毂90。第一涡旋构件76的第一毂84被接纳在第一轴承座14的中央毂40内并且由第一轴承座14和第一轴承44支承成用于相对于第一轴承座14和第二轴承座16围绕第一旋转轴线A1旋转。密封件85设置在中央毂40内并且密封接合中央毂40和第一毂84。第二涡旋构件78的第二毂90被接纳在第二轴承座16的中央毂54内并且由第二轴承座16和第二轴承56支承成用于相对于第一轴承座14和第二轴承座16围绕第二旋转轴线A2旋转。第二旋转轴线A2平行于第一旋转轴线A1且偏离第一旋转轴线A1。推力轴承91可以设置在第二轴承座16的凸缘部分48上,并且可以轴向支承第二涡旋构件78的第二端板86。
在一些构型中,第一压缩机构18可以包括十字滑块联接件(未示出),该十字滑块联接件可以键合至第一端板80和第二端板86,以将第一涡旋构件76的运动传递至第二涡旋构件78。在其他构型中,第一压缩机构18可以包括传动机构,该传动机构包括多个销92(图2),所述多个销92附接(例如,通过压配合)至第一涡旋构件76的第一端板80并且从第一涡旋构件76的第一端板80轴向延伸。销92中的每个销均可以通过偏心孔口93(图2,即与圆筒形盘状件95的纵向轴线平行且偏离圆筒形盘状件95的纵向轴线延伸的偏心孔口)被接纳在圆筒形盘状件95中。盘状件95可以以可旋转的方式被接纳在多个凹部97(图2)中的对应的凹部中,所述多个凹部97形成在第二涡旋构件78的第二端板86中。凹部97可以定位成使得凹部97以环绕第二旋转轴线A2的圆形图案彼此成角度地间隔开。以这种方式,第一涡旋构件76绕第一旋转轴线A1的旋转导致第二涡旋构件78绕第二旋转轴线A2的相应旋转,第二涡旋构件78绕第二旋转轴线A2的相应旋转导致流体腔的尺寸随着流体腔从径向外部位置向径向内部位置运动而减小,由此将流体腔中的工作流体从吸入压力压缩至排出压力。
第一端板80可以包括吸入入口开口94,该吸入入口开口提供吸入室26与流体腔中的位于径向最外侧的一个流体腔之间的流体连通。第一涡旋构件76还包括排出通道96,该排出通道延伸通过第一端板80和第一毂84并且提供流体腔中的位于径向最内侧的一个流体腔与排出室30之间的流体连通。排出阀组件98可以设置在排出通道96内。排出阀组件98允许工作流体从压缩机构18通过排出通道96排出到排出室30中并且防止工作流体从排出室30流动返回到排出通道96中。
润滑剂泵100可以在中央毂54处或附近安装至第二轴承座16,润滑剂泵100可以通过润滑剂导管102从润滑剂储槽36抽吸润滑剂并将润滑剂通过轴承座14、16和/或涡旋构件76、78中的润滑剂通道泵送至轴承44、56以及或者涡旋构件76、78中的一者或更多者。
马达组件20可以是包括定子104和转子106的轴向通量马达。在图1和图2中所示的构型中,马达组件20设置在排出室30内。定子104可以包括环形构件107,环形构件107具有安装在环形构件107上的多个绕组108。环形构件107可以包括盘状主体110和从主体110轴向延伸的中央毂112。可以以环绕环形构件107的中央毂112的圆形图案来设置绕组108。
定子104可以固定地安装至第一轴承座14。也就是说,环形构件107的主体110可以设置在第一轴承座14的主体39上并由第一轴承座14的主体39支承,使得第一轴承座14的主体39在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上设置在第一端板80与环形构件107的主体110之间。第一轴承座14的中央毂40可以固定地被接纳在环形构件107的中央毂112中,使得环形构件107的中央毂112环绕第一轴承座14的中央毂40。
转子106可以固定地接合第一涡旋构件76的第一毂84,并且转子106可以与第一涡旋构件76一起相对于定子104和第一轴承座14旋转。转子106可以包括大体盘状的主体114和从主体114轴向延伸的中央毂116。转子106的中央毂116可以固定地被接纳在由第一涡旋构件76的第一毂84限定的排出通道96内。转子106可以包括排出通道118,排出通道118延伸通过中央毂116以提供排出通道96与排出室30之间的流体连通。第一旋转轴线A1延伸通过排出通道96、118两者。
转子106的主体114从中央毂116径向向外延伸并且与第一轴承座14和定子104轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开)。转子106可以包括固定地附接至主体114的多个磁体120,使得磁体120与定子104轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开),而使得气隙122轴向地设置在磁体120与绕组108之间。换句话说,整个定子104可以轴向地(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向上)设置在第一轴承座14的主体39与磁体120之间。
在压缩机10的操作期间,可以向定子104的绕组108供应电流,这导致转子106(并且因此第一涡旋构件76)相对于定子104和第一轴承座14的旋转。在与第一旋转轴线A1平行的轴向方向上通过磁体120与绕组108之间的气隙122的磁通量在磁体120与绕组108之间产生磁引力,该磁引力迫使转子106沿轴向方向(即,沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向)朝向定子104。该轴向磁力(连同排出室30中的排出压力工作流体的力)使转子106和第一涡旋构件76轴向地朝向第二涡旋构件78偏置。第一涡旋构件76朝向第二涡旋构件78的这种轴向偏置保持第一螺旋形涡卷82与第二端板86的稍端之间以及第二螺旋形涡卷88与第一端板80的稍端之间的密封关系,从而防止涡卷82、88与端板86、80之间的泄漏。此外,这种轴向偏置还有助于保持涡旋构件76、78在压缩机10启动时被加载,这增加了启动时的排出压力。
由于转子106与定子104之间的轴向磁引力使涡旋构件76、78轴向偏置在一起,因此压缩机10可能不需要包括浮动密封组件和轴向偏置室,这些浮动密封组件和轴向偏置室通常用于现有技术的压缩机中以使一个涡旋构件朝向另一个涡旋构件轴向偏置。
此外,上面描述的并在附图中示出的马达组件20的构型允许马达组件20在轴向方向上更紧凑,这允许压缩机10的总轴向高度显著减小。
参照图3,提供了另一压缩机210,该压缩机210可以包括外壳组件212、第一轴承座214、第二轴承座216、压缩机构218和马达组件220。外壳组件212、第一轴承座214、第二轴承座216、压缩机构218和马达组件220的结构和功能可以与上面所描述的外壳组件12、第一轴承座14、第二轴承座16、压缩机构18和马达组件20的结构和功能相似或相同,除了下面描述的任何例外之外。因此,将不再详细描述相似的特征。
外壳组件212可以包括第一外壳本体222和第二壳体本体224。压缩机210是高压侧压缩机——即,第一外壳本体222和第二外壳本体224配合以限定排出室230,轴承座214、216和马达组件220设置在排出室230中。排出出口配件232可以延伸通过第二外壳本体224并且可以与排出室230流体连通。吸入入口配件228可以延伸通过第一外壳本体222并且可以向压缩机构218提供吸入压力工作流体。吸入入口配件228与排出室230流体隔离。
第一轴承座214和第二轴承座216可以配合以限定吸入室226,吸入室226与吸入入口配件228(经由吸入导管229)流体连通并且与排出室230密封隔开。压缩机构218的大部分可以设置在吸入室226内。排出室230可以环绕吸入室226。第一环形密封件231可以密封地接合第一轴承座214的中央毂240和第一涡旋构件276的第一毂284。第二环形密封件233可以密封地接合第二轴承座216的中央毂254和第二涡旋构件278的第二毂290。以这种方式,密封件231、233将吸入室226与排出室230密封地隔开。
第一轴承座214和第二轴承座216可以包括彼此流体连通的润滑剂通道215、217和由第一外壳本体222限定的润滑剂储槽236。排出室230中的相对高压的工作流体可以迫使润滑剂通过润滑剂导管237并通过润滑剂通道215、217至第一轴承244和第二轴承256以及压缩机构218。
与压缩机构18类似,压缩机构218可以包括第一涡旋构件276和第二涡旋构件278。压缩机构218可以是共旋转涡旋式压缩机构。也就是说,第一涡旋构件276可以绕第一旋转轴线A1旋转,并且第二涡旋构件278可以绕第二旋转轴线A2旋转,第二旋转轴线A2平行于第一旋转轴线并偏离第一旋转轴线。如上所述,可以采用十字滑块联接件或其他驱动机构来将第一涡旋构件276的运动传递至第二涡旋构件278。
与马达组件20类似,马达组件220可以是包括定子304和转子306的轴向通量马达。定子304可以与定子104类似或相同,并且可以以与上文关于定子104描述的方式相同或类似的方式将定子304安装至第一轴承座214。
转子306可以固定地接合第一涡旋构件276的第一毂284,并且转子306可以与第一涡旋构件276一起相对于定子304和第一轴承座214旋转。转子306可以包括大体盘状的主体314和从主体314轴向延伸的中央毂316。转子306的中央毂316可以固定地被接纳在由第一涡旋构件276的第一毂284限定的排出通道296内。转子306可以包括排出通道318,排出通道318延伸通过中央毂316以提供排出通道296与排出室230之间的流体连通。排出通道318可以包括轴向延伸部分319和径向延伸部分321。第一旋转轴线A1延伸通过排出通道296和排出通道318的轴向延伸部分319。径向延伸部分321可以从轴向延伸部分319径向向外延伸。径向延伸部分321可以包括与排出室230流体连通的一个或更多个出口324。
转子306的主体314从中央毂316径向向外延伸,并且与第一轴承座214和定子304轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开)。转子306可以包括固定地附接至主体314的多个磁体320,使得磁体320与定子304轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开),从而使得气隙322轴向地设置在磁体320与定子304的绕组308之间。换句话说,整个定子304可以轴向地(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向上)设置在第一轴承座214的主体239与磁体320之间。
如上所述,在压缩机210的操作期间,可以向定子304的绕组308供应电流,这导致转子306(以及因此第一涡旋构件276)相对于定子304和第一轴承座214的旋转。在平行于第一旋转轴线A1的轴向方向上通过磁体320与绕组308之间的气隙322的磁通量在磁体320与绕组308之间产生磁引力,该磁引力迫使转子306沿轴向方向(即,沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向)朝向定子304。该轴向磁力(连同排出室230中的排出压力工作流体的力)使转子306和第一涡旋构件276朝向第二涡旋构件278轴向偏置。第一涡旋构件276朝向第二涡旋构件278的这种轴向偏置保持第一螺旋形涡卷282与第二端板286的稍端之间以及第二螺旋形涡卷288与第一端板280的稍端之间的密封关系,从而防止涡卷282、288与端板286、280之间的泄漏。此外,这种轴向偏置还有助于在压缩机210启动时保持涡旋构件276、278被加载,这增加了启动时的排出压力。
由于转子306与定子304之间的轴向磁引力使涡旋构件276、278轴向偏置在一起,因此压缩机210可能不需要包括浮动密封组件和轴向偏置室,这些浮动密封组件和轴向偏置室通常用于现有技术的压缩机中以将一个涡旋构件朝向另一个涡旋构件轴向偏置。
此外,上面描述并在附图中示出的马达组件220的构型允许马达组件220在轴向方向上更紧凑,这允许压缩机210的总轴向高度显著减小。
此外,在压缩机210的操作期间,工作流体可以从第一涡旋构件276的排出通道296流动至转子306中的排出通道318。也就是说,工作流体可以从排出通道296流动至排出通道318的轴向延伸部分319,然后通过径向延伸部分321和出口324。出口324中的一个或更多个出口可以邻近定子304定向成使得通过这样的出口324离开排出通道318的工作流体被朝向定子304引导,从而使得工作流体(和夹带在工作流体中的润滑剂)可以在工作流体通过排出出口配件232离开压缩机210之前冷却定子304。
当工作流体流过并通过定子304时,夹带在工作流体中的润滑剂可以与工作流体分离。此外,由于工作流体和润滑剂的混合物从出口324被径向向外抛向第二外壳本体224的内壁,因此由于转子306的旋转而引起的离心力也可以使润滑剂与工作流体分离。被分离的润滑剂可以通过第一轴承座214中的一个或更多个排出孔326排出返回至润滑剂储槽236。
参照图4,提供了另一压缩机410,该压缩机可以包括外壳组件412、第一轴承座414、第二轴承座416、压缩机构418和马达组件420。压缩机410可以为高压侧无储槽压缩机(即,第一轴承座414、第二轴承座416、压缩机构418和马达组件420可以设置在由外壳组件412限定的排出室430内;并且压缩机410不包括润滑剂储槽)。
外壳组件412可以包括第一外壳本体422以及(例如,经由焊接、压配合等)固定至第一外壳本体422的第二外壳本体424。第一外壳本体422和第二外壳本体424可以彼此配合以限定排出室430。吸入入口配件428可以延伸穿过第二外壳本体424。排出出口配件432可以接合第一外壳本体422并且可以与排出室430流体连通。在一些构型中,排出阀(例如,止回阀)可以设置在排出出口配件432内。
第一轴承座414可以包括环形壁442以及设置在环形壁442的轴向端部处的径向延伸的凸缘部分444。环形壁442可以包括可以固定至第二外壳本体424的外边缘448。凸缘部分444可以包括接纳第一轴承452(例如,滚子轴承)的中央毂450。中央毂450可以限定与吸入入口配件428流体联接的吸入通道454。压缩机构418可以从吸入入口配件428通过吸入通道454抽吸吸入压力工作流体。吸入阀组件429(例如,止回阀)可以设置在吸入通道454内。吸入阀组件429允许吸入压力工作流体通过吸入通道454朝向压缩机构418流动并且防止工作流体沿相反方向流动。第一轴承座414可以包括延伸穿过环形壁442的通道456以及延伸穿过凸缘部分444的一个或更多个通道457,以允许从压缩机构418排出的润滑剂和工作流体在整个外壳组件412中循环,从而冷却并润滑压缩机410的运动部件。
第二轴承座416可以包括环形壁458、中央毂468和在环形壁458与中央毂468之间径向延伸的凸缘部分460。中央毂468可以接纳第二轴承469(例如,滚子轴承)。第二轴承座416的环形壁458可以例如经由多个紧固件470固定地附接至第一轴承座414的环形壁442的轴向端部。通道472可以延伸穿过第二轴承座416并且可以与第一轴承座414中的通道456流体连通以允许工作流体和润滑剂在整个外壳组件412中循环。
压缩机构418可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构418可以为共旋转涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件为第一涡旋构件(例如,从动涡旋构件)476并且第二压缩构件为第二涡旋构件(例如,空转涡旋构件)478。第一涡旋构件476可以包括第一端板480、从第一端板480的一侧延伸的第一螺旋缠绕件482和从第一端板480的相反侧延伸的第一毂484。第二涡旋构件478可以包括第二端板486、从第二端板486的一侧延伸的第二螺旋缠绕件488和从第二端板486的相反侧延伸的第二毂490。
第一涡旋构件476的第一毂484被接纳在第一轴承座414的中央毂450内。密封件485设置在中央毂450内并且密封接合中央毂450和第一毂484。第一端板480的一部分也被接纳在中央毂450内并且由第一轴承座414和第一轴承452支承,以用于相对于第一轴承座414和第二轴承座416绕第一旋转轴线A1旋转。第二涡旋构件478的第二毂490被接纳在第二轴承座416的中央毂468内并且由第二轴承座416和第二轴承469支承,以用于相对于第一轴承座414和第二轴承座416绕第二旋转轴线A2旋转。第二旋转轴线A2平行于第一旋转轴线A1且偏离第一旋转轴线A1。
十字滑块联接件492可以键合至第二端板486以及马达组件420的转子506。在一些构型中,十字滑块联接件492可以键合至第一端板480和第二端板486。第一螺旋形涡卷482和第二螺旋形涡卷488彼此相互啮合并配合以形成位于第一螺旋形涡卷482与第二螺旋形涡卷488之间的多个流体腔(即,压缩腔)。第一涡旋构件476绕第一旋转轴线A1的旋转和第二涡旋构件478绕第二旋转轴线A2的旋转使流体腔在从径向外部位置运动至径向内部位置时尺寸减小,从而将流体腔中的工作流体从吸入压力压缩至排出压力。
第一涡旋构件476可以包括轴向延伸的吸入通道496,该轴向延伸的吸入通道延伸穿过第一毂484并进入第一端板480中。形成在第一端板480中的径向延伸的吸入通道497从轴向延伸的吸入通道496径向向外延伸并且提供轴向延伸的吸入通道496与径向最外侧的流体腔之间的流体连通。因此,在压缩机410的操作期间,吸入压力工作流体可以被抽吸到吸入入口配件428中、穿过第一轴承座414的吸入通道454、穿过轴向延伸的吸入通道496、并且然后穿过径向延伸的吸入通道497以至由螺旋形涡卷482、488限定的径向最外侧的流体腔。
第二涡旋构件478可以包括一个或更多个排出通道494,所述一个或更多个排出通道494延伸穿过第二端板486和第二毂490,并且提供流体腔中的位于径向最内侧的一个流体腔与排出室430之间的流体连通。第二轴承座416可以包括一个或更多个排出开口493,所述一个或更多个排出开口493提供排出通道494与排出室430之间的流体连通。
马达组件420可以是包括定子504和转子506的轴向通量马达。定子504可以包括大致盘状的环形构件507,环形构件507具有固定地安装在环形构件507上的多个绕组508。环形构件507可以固定地安装在第二轴承座416的凸缘部分460上,使得定子504径向地设置在第二轴承座416的环形壁458与第二轴承座416的中央毂468之间。
转子506可以固定地接合第一涡旋构件476的第一端板480,并且转子506能够与第一涡旋构件476一起相对于定子504和第一轴承座414旋转。转子506可以包括环形轴向延伸部分510和径向延伸部分512。轴向延伸部分510可以环绕第一端板480和第二端板486以及第一螺旋缠绕件482和第二螺旋缠绕件488。轴向延伸部分510可以固定地接合第一端板480的外周缘,使得当向定子504提供电流时,转子506和第一涡旋构件476围绕第一旋转轴线A1一起旋转。
转子506的径向延伸部分512从轴向延伸部分510的轴向端部径向延伸,并且与定子504轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开)。转子506可以包括固定地附接至径向延伸部分512的多个磁体520,使得磁体520与定子504轴向间隔开(即,在沿着或平行于第一旋转轴线A1延伸的方向上间隔开),从而使得气隙522轴向地设置在磁体520与绕组508之间。换句话说,整个定子504可以轴向地设置在磁体520下方(即,沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向)或轴向地设置在第二轴承座416的凸缘部分460与磁体520之间。
在压缩机410的操作期间,可以向定子504的绕组508供应电流,这导致转子506(以及因此第一涡旋构件476)相对于定子504和第一轴承座414的旋转。在平行于第一旋转轴线A1的轴向方向上通过磁体520与绕组508之间的气隙522的磁通量在磁体520与绕组508之间产生磁引力,该磁引力迫使转子506沿轴向方向(即,沿着或平行于第一旋转轴线A1的方向)朝向定子504,从而将第一涡旋构件476轴向地朝向第二涡旋构件478拉动。第一涡旋构件476朝向第二涡旋构件478的这种轴向偏置保持第一螺旋形涡卷482与第二端板486的稍端之间以及第二螺旋形涡卷488与第一端板480的稍端之间的密封关系,从而防止涡卷482、488与端板486、480之间的泄漏。此外,这种轴向偏置还有助于在压缩机410启动时保持涡旋构件476、478被加载,这增加了启动时的排出压力。
此外,上面描述并在附图中示出的马达组件420的构型允许马达组件420在轴向方向上更紧凑,这允许压缩机410的总轴向高度显著减小。
在一些构型中,环形密封件530可以被接纳在转子506的径向延伸部分512中的凹部中,并且可以密封地接合径向延伸部分512和第二端板486。环形密封件530、第一端板480和第二端板486、以及径向延伸部分512配合以限定环形室532。环形室532可以经由第二端板486中的通道(未示出)接纳来自中间流体腔534的中压(大于吸入压力且小于排出压力的压力处)工作流体。环形室532中的中压工作流体使第二端板486沿轴向方向(即,平行于旋转轴线A1、A2的方向)朝向第一端板480偏置,以有助于螺旋形涡卷482、488与端板486、480的稍端的密封。
参照图5,提供了另一压缩机610,该压缩机可以包括外壳组件612、第一轴承座614、第二轴承座616、压缩机构618和马达组件620。外壳组件612可以包括大致筒形的外壳本体634、端盖636、横向延伸的隔板637和基部638。端盖636可以固定至外壳本体634的上端部。基部638可以固定至外壳本体634的下端部。端盖636和隔板637可以在端盖636与隔板637之间限定排出室642,该排出室642接纳来自压缩机构618的已压缩工作流体。隔板637可以包括开口639,该开口639在压缩机构618与排出室642之间提供连通。排出出口配件641可以附接至端盖636并且与排出室642流体连通。吸入入口配件643可以附接至外壳本体634并且可以与吸入室645流体连通。隔板637将排出室642与吸入室645分开。
第一轴承座614可以包括中央本体654和从中央本体654径向向外延伸的臂部656。臂部656可以例如经由铆接或压配合固定至外壳本体634。中央本体654接纳第一轴承660。中央本体654可以包括轴向支承压缩机构618的推力轴承表面662。第二轴承座616可以包括中央本体664和从中央本体664径向向外延伸的臂部666。中央本体664接纳第二轴承668。例如,第二轴承座616的臂部666可以经由紧固件670附接至马达组件620的定子壳体621。第二轴承座616可以不与外壳组件612接触。定子壳体621可以经由紧固件、压配合、焊接、铆接等附接至第一轴承座614。第一轴承660和第二轴承668以及第一轴承座614和第二轴承座616可以以可旋转的方式支承由马达组件620驱动并且第一轴承660和第二轴承668以及第一轴承座614和第二轴承座616可以驱动压缩机构618的驱动轴676。
压缩机构618可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构618可以是动涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件可以是动涡旋构件684,并且第二压缩构件可以是与动涡旋构件684啮合地接合的定涡旋构件686。动涡旋构件684可以包括端板688,该端板688具有位于端板688的上表面上的螺旋形涡卷690以及位于下表面上的环形平坦的推力表面692。推力表面692可以与第一轴承座614上的推力轴承表面662相接。筒形毂694可以从推力表面692向下突出,并且可以具有以可旋转的方式设置在筒形毂694中的驱动衬套693。驱动衬套693可以包括接纳驱动轴676的偏心曲柄销678的内孔。曲柄销678的平坦表面可以以驱动的方式接合驱动衬套693的内孔的一部分中的平坦表面以提供径向柔性驱动装置。十字滑块联接件696可以与动涡旋构件684和第一轴承座614(或与动涡旋件684和定涡旋件686)接合,以防止动涡旋件684与定涡旋件686之间的相对旋转。
定涡旋构件686可以包括端板698,端板698限定排出通道700并具有从端板698的第一侧延伸的螺旋形涡卷702和在与端板的第一侧相反的第二侧中限定的环形凹部704。端板698可以通过紧固件和衬套附接至第一轴承座614,以允许定涡旋构件686相对于第一轴承座614的有限轴向运动。端板698可以另外包括与环形凹部704流体连通的偏置通道(未示出)和由动涡旋件684和定涡旋件686限定的中间压缩腔。浮动密封组件720可以部分地被接纳在环形凹部704中,并且可以与定涡旋构件686密封地接合,以限定包括有中压工作流体的轴向偏置室710,该中压工作流体将定涡旋构件686朝向动涡旋构件684轴向地(即,在与驱动轴676的旋转轴线A平行的方向上)偏置。
马达组件620可以是轴向通量马达,该轴向通量马达包括定子壳体621、定子724和转子726。定子724可以包括环形构件728,环形构件728具有安装至环形构件728的多个绕组730。环形构件728可以包括盘状主体732和从主体732轴向延伸的中央毂734。可以以环绕环形构件728的中央毂734的圆形图案设置绕组730。定子724可以固定地安装至定子壳体621。例如,环形构件728的主体732可以设置在定子壳体621的径向延伸的凸缘736上并由定子壳体621的径向延伸的凸缘736支承。
转子726可以固定地接合驱动轴676,并且转子726能够与驱动轴676一起相对于定子724、轴承座614、616和定子壳体621旋转。转子726可以包括大致盘状的主体738和从主体738轴向延伸的中央毂740。例如,转子726的中央毂740可以经由压配合固定地接纳驱动轴676。下配重件741可以在任何合适的位置、比如轴向地位于中央毂740与第二轴承668之间的位置处附接至驱动轴676。上配重件743可以附接至转子726的主体738。
转子726的主体738从中央毂740径向向外延伸,并且与定子724轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴的旋转轴线A延伸的方向上间隔开)。转子726可以包括固定地附接至主体738的多个磁体742,使得磁体742与定子724轴向间隔开(即,在沿着或平行于旋转轴线A延伸的方向上间隔开),从而使得气隙744轴向地设置在磁体742与绕组730之间。换句话说,整个定子724可以轴向地(即,在沿着或平行于旋转轴线A的方向上)设置在定子壳体621的凸缘736与磁体742之间。
马达组件620的轴向紧凑构型允许驱动轴676更短,这减少了压缩机610的运行期间的振动。此外,轴承座614、616和定子壳体621的构型——即,所有压缩机部件安装至第一轴承座614,然后安装至外壳组件612——允许在外壳组件612的外部对压缩机部件进行完全组装,使得压缩机部件可以在安装并密封在外壳组件612内之前充分对准并进行测试。因此,如果在测试之后需要对组件进行任何调整,则不必打开外壳组件612(例如,切开或未密封)来触及需要被调整的组件。
参照图6,提供了另一压缩机810,该压缩机可以包括外壳组件812、第一轴承座814、第二轴承座816、压缩机构818和马达组件820。外壳组件812可以包括大致筒形的下外壳本体834并包括端盖836。端盖836可以固定至外壳本体834的上端部。端盖836和外壳本体834可以限定排出室842,排出室842接纳来自压缩机构818的已压缩的工作流体。排出出口配件841可以附接至外壳本体834并且与排出室842流体连通。吸入入口配件843可以附接至端盖836并且可以向压缩机构818提供吸入压力工作流体。吸入入口配件843可以与排出室842流体隔离。压缩机810是高压侧无储槽压缩机(即,第一轴承座814、第二轴承座816、压缩机构818、以及马达组件820可以设置在排出室842内;并且压缩机810不包括润滑剂储槽)。
第一轴承座814可以包括中央本体854和从中央本体854径向向外延伸的臂部856。臂部856可以例如经由铆接或压配合固定至外壳本体834。中央本体854接纳第一轴承860(例如,滚子轴承)。中央本体854可以包括环形表面862,环形表面862包括环形凹部863,环形凹部863接纳环形密封件865和环形弹簧867。第二轴承座816可以包括中央毂864和从中央毂864径向向外且轴向向上延伸的环形壁866。中央毂864接纳第二轴承868(例如,滚子轴承)。例如,第二轴承座816的环形壁866可以经由紧固件或压配合附接至第一轴承座814的臂部856和马达组件820的定子壳体821。第二轴承座816可以不与外壳组件812接触。第一轴承860和第二轴承868以及第一轴承座814和第二轴承座816可以以可旋转的方式支承驱动轴876,驱动轴876由马达组件820驱动并且驱动轴876驱动压缩机构818。
压缩机构818可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构818可以是动涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件可以是动涡旋构件884,并且第二压缩构件可以是与动涡旋构件884啮合地接合的定涡旋构件886。动涡旋构件884可以包括端板888和环形毂894,端板888具有位于端板888的上表面上的螺旋形涡卷890,环形毂894从端板888的下表面延伸。环形毂894的下轴向端部可以包括环形平坦表面892。环形密封件865可以密封地接合表面892以限定环形中压室891。环形弹簧867将环形密封件865偏置成与表面892密封接合。中压室891可以经由延伸穿过端板888的孔897接纳来自中压压缩腔895的中压工作流体。中压室891中的中压工作流体在压缩机构818的操作期间轴向支承动涡旋构件884,并允许动涡旋构件884相对于第一轴承座814轴向浮动。第一轴承座814的环形表面862可以用作止动表面,该止动表面限制动涡旋构件884的轴向运动范围(例如,在液体工作流体存在于压缩腔中的液体溢流状态期间)。
驱动衬套893可以以可旋转的方式设置在环形毂894内。驱动衬套893可以包括接纳驱动轴876的偏心曲柄销878的内孔。曲柄销878的平坦表面可以以驱动的方式接合驱动衬套893的内孔的一部分中的平坦表面以提供径向柔性驱动装置。十字滑块联接件896可以与动涡旋构件884和第一轴承座814(或与动涡旋构件884和定涡旋构件886)接合,以防止动涡旋件884与定涡旋件886之间的相对旋转。
定涡旋构件886可以包括端板898,端板898限定排出通道900并具有从端板898延伸的螺旋形涡卷902。端板898可以通过紧固件903附接至第一轴承座814。端板898还可以包括吸入通道904,吸入通道904与吸入入口配件843流体联接,并向压缩腔提供吸入压力工作流体。
马达组件820可以是轴向通量马达,该轴向通量马达包括定子壳体821、定子924和转子926。定子924可以包括环形盘状构件928,该环形盘状构件928具有安装至环形盘状构件928的多个绕组930。可以以环绕驱动轴876的圆形图案来设置绕组930。定子924可以固定地安装至定子壳体821。例如,盘状构件928可以安装至定子壳体821的径向延伸的凸缘936。
转子926可以固定地接合驱动轴876,并且转子926能够与驱动轴876一起相对于定子924、轴承座814、816和定子壳体821旋转。转子926可以包括大致盘状的主体938和从主体938轴向延伸的中央毂940。例如,转子926的中央毂940可以经由压配合固定地接纳驱动轴876。中央毂940的轴向端部可以抵接形成在驱动轴876上的径向延伸的环形肩部877。上配重件941可以在任何合适的位置、比如轴向位于环形肩部877与第一轴承860之间的位置处附接至驱动轴876。下配重件943可以附接至转子926的主体938。
转子926的主体938从中央毂940径向向外延伸,并且与定子924轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴876的旋转轴线A延伸的方向上间隔开)。转子926可以包括固定地附接至主体938的多个磁体942,使得磁体942与定子924轴向间隔开(即,在沿着或平行于旋转轴线A延伸的方向上间隔开),从而使得气隙944轴向设置在磁体942与绕组930之间。换句话说,整个定子924可以轴向(即,在沿着或平行于旋转轴线A的方向上)设置在定子壳体821的凸缘936与磁体942之间。在压缩机810的操作期间,可以向定子924的绕组930供应电流,这导致转子926相对于定子924和第一轴承座814的旋转(以及因此动涡旋构件884的绕动运动)。
上面描述并在附图中示出的马达组件820的构型允许马达组件820在轴向方向上更紧凑,这允许更短的驱动轴876和压缩机810的总轴向高度的减小。
参照图7,提供了另一压缩机1010,该压缩机1010可以包括外壳组件1012、第一轴承座1014、第二轴承座1016、压缩机构1018、浮动推力板1019、以及马达组件1020。外壳组件1012可以包括大致筒形的外壳本体1034、端盖1036和基部1038。基部1038可以固定至外壳本体1034的下端部。端盖1036可以固定至外壳本体1034的上端部。端盖1036、基部1038和外壳本体1034可以限定排出室1042,排出室1042接纳来自压缩机构1018的已压缩工作流体。排出出口配件1041可以附接至端盖1036并且与排出室1042流体连通。吸入入口配件1043可以附接至端盖1036并且可以向压缩机构1018提供吸入压力工作流体。吸入入口配件1043可以与排出室1042流体隔离。压缩机1010是高压侧压缩机(即,第一轴承座1014、第二轴承座1016、压缩机构1018和马达组件1020设置在排出室1042内)。
第一轴承座1014可以包括中央本体1054和从中央本体1054径向向外延伸的臂部1056。臂部1056可以例如经由铆接或压配合固定至外壳本体1034。中央本体1054可以接纳第一轴承1060(例如,滚子轴承)和浮动推力板1019。第二轴承座1016可以包括中央毂1064和从中央毂1064径向向外延伸的支承构件1066。中央毂1064接纳第二轴承1068。支承构件1066可以例如经由铆接、焊接或压配合附接至外壳本体1034。第一轴承1060和第二轴承1068以及第一轴承座1014和第二轴承座1016可以以可旋转的方式支承由马达组件1020驱动并且第一轴承1060和第二轴承1068以及第一轴承座1014和第二轴承座1016驱动压缩机构1018的驱动轴1076。
压缩机构1018可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构1018可以是动涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件可以是动涡旋构件1084,并且第二压缩构件可以是与动涡旋构件1084啮合地接合的定涡旋构件1086。动涡旋构件1084可以包括端板1088,端板1088具有位于端板1088的上表面上的螺旋形涡卷1090和位于下表面上的环形平坦推力表面1092。推力表面1092可以与浮动推力板1019接合。筒形毂1094可以从推力表面1092向下突出,并且可以具有以可旋转的方式设置在筒形毂1094中的驱动衬套1093。驱动衬套1093可以包括接纳驱动轴1076的偏心曲柄销1078的内孔。曲柄销1078的平坦表面可以以驱动的方式接合驱动衬套1093的内孔的一部分中的平坦表面,以提供径向柔性驱动装置。十字滑块联接件1096可以与动涡旋构件1084和第一轴承座1014(或与动涡旋构件1084和定涡旋构件1086)接合,以防止动涡旋构件1084与定涡旋构件1086之间的相对旋转。
定涡旋构件1086可以包括端板1098,端板1098限定排出通道1100并具有从端板1098延伸的螺旋形涡卷1102。端板1098可以通过紧固件1103附接至第一轴承座1014。端板1098还可以包括与吸入入口配件1043流体联接并向压缩腔提供吸入压力工作流体的吸入通道1104。
浮动推力板1019可以是环形本体,该环形本体包括轴向延伸部分1106和从轴向延伸部分1106的下轴向端部径向向外延伸的径向延伸部分1108。轴向延伸部分1106的上轴向端部1107可以接触动涡旋构件1084的推力表面1092,并且可以用作轴向支承动涡旋构件1084的推力轴承表面。第一密封件1109可以接合上轴向端部1107和推力表面1092,以在轴向延伸部分1106与端板1088之间提供密封关系。浮动推力板1019设置在第一轴承座1014的中央本体1054内,并且能够沿轴向方向(即,在沿着或平行于驱动轴1076的旋转轴线A的方向上)相对于第一轴承座1014运动。
第一轴承座1014的中央本体1054可以包括径向向内延伸的凸缘1055,凸缘1055密封地接合浮动推力板1019的轴向延伸部分1106。第二密封件1111可以有助于凸缘1055与轴向延伸部分1106之间的密封接合。凸缘1055可以轴向设置在浮动推力板1019的径向延伸部分1108与动涡旋构件1084的端板1088之间。径向延伸部分1108可以由第一轴承1060轴向支承。间隙1059可以轴向设置在径向延伸部分1108与凸缘1055之间,间隙1059允许来自浮动推力板1019的间隙相对于第一轴承座1014轴向运动。
马达组件1020可以是轴向通量马达,该轴向通量马达包括定子壳体1122、定子1124和转子1126。定子壳体1122可以是环形本体并且可以固定地附接至第一轴承座1014。定子1124可以包括以环绕驱动轴1076的圆形图案设置的多个绕组1130。定子1124可以固定地安装至定子壳体1122。例如,定子1124可以安装至定子壳体1122的径向延伸的凸缘1132。
转子1126可以固定地接合驱动轴1076,并且转子1126能够与驱动轴1076一起相对于定子1124、轴承座1014、1016和定子壳体1122旋转。转子1126可以包括大致盘状的主体1138和从主体1138轴向延伸的中央毂1140。转子1126的中央毂1140可以例如经由压配合固定地接纳驱动轴1076。中央毂1140的轴向端部可以抵接形成在驱动轴1076上的第一径向延伸的环形肩部1142。下配重件1141可以附接至转子1126的主体1138。上配重件1143可以在任何合适的位置、比如轴向位于环形肩部1142与第一轴承1060之间的位置处固定地附接至驱动轴1076。驱动轴1076还可以包括第二径向延伸的环形肩部1145,第二径向延伸的环形肩部1145接触并轴向支承第一轴承1060。第一环形肩部1142和第二环形肩部1145彼此轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴1076的旋转轴线A延伸的方向上间隔开)并且与偏心曲柄销1078轴向间隔开。
转子1126的主体1138从中央毂1140径向向外延伸并且与定子1124轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴1076的旋转轴线A延伸的方向上间隔开)。转子1126可以包括固定地附接至主体1138的多个磁体1144,使得磁体1144与定子1124轴向间隔开(即,在沿着或平行于旋转轴线A延伸的方向上间隔开),使得气隙1146轴向地设置在磁体1144与绕组1130之间。
在压缩机1010的操作期间,可以向定子1124的绕组1130供应电流,这导致转子1126(以及因此动涡旋构件的绕动运动)相对于定子1124和第一轴承座1014的旋转。在平行于旋转轴线A的轴向方向上通过磁体1144与绕组1130之间的气隙1146的磁通量在磁体1144与绕组1130之间产生磁引力,该磁引力迫使转子1126沿轴向方向(即,沿着或平行于旋转轴线A的方向)朝向定子1124。该轴向磁力将转子1126轴向向上推动。由于转子1126抵接驱动轴1076的第一环形肩部1142,因此轴向磁力将驱动轴1076轴向向上推动。由于驱动轴1076的第二环形肩部1145抵接第一轴承1060,因此驱动轴1076的向上偏置将第一轴承1060轴向向上推动,这将浮动推力板1019轴向向上推动(这是由于浮动推力板1019是由第一轴承1060轴向支承的)。浮动推力板1019的向上轴向偏置将动涡旋构件1084轴向向上朝向定涡旋构件1086推动。动涡旋构件1084朝向定涡旋构件1086的这种轴向偏置保持螺旋形涡卷1102与端板1088的稍端之间以及螺旋形涡卷1090与端板1098的稍端之间的密封关系,从而防止涡卷1102、1090和端板1088、1098之间的泄漏。此外,这种轴向偏置还有助于在压缩机1010启动时保持涡旋构件1084、1086被加载,这增加了启动时的排出压力。
此外,环形密封件1109、1111、端板1098和第一轴承座1014可以配合以限定环形室1150。环形室1150可以经由端板1088中的通道(未示出)接纳来自中间流体腔1152的中压工作流体(处于大于吸入压力且小于排出压力的压力)。环形室1150中的中压工作流体有助于使端板1088沿轴向方向朝向端板1098偏置,以有助于螺旋形涡卷1102、1090与端板1088、1098的稍端密封。
此外,上面描述并在附图中示出的马达组件1020的构型允许马达组件1020在轴向方向上更紧凑,这允许更短的驱动轴1076和压缩机1010的总轴向高度的减小。
参照图8,提供另一压缩机1210,该压缩机1210可以包括外壳组件1212、第一轴承座1214、第二轴承座1216、第一压缩机构1218、第一马达组件1220、第三轴承座1221、第四轴承座1223、第二压缩机构1225和第二马达组件1227。
外壳组件1212可以包括第一外壳本体1222、端盖1224、第二外壳本体1226、基部1228和分隔件1230。分隔件1230可以固定至第一外壳本体1222的下端部并固定至第二外壳本体1226的上端部。端盖1224可以固定至第一外壳本体1222的上端部。端盖1224和第一外壳本体1222可以限定第一排出室1242,第一排出室1242接纳来自第一压缩机构1218的已压缩工作流体。第一排出出口配件1241可以附接至端盖1224并且与第一排出室1242流体连通。第一吸入入口配件1243可以附接至端盖1224并且可以向第一压缩机构1218提供吸入压力工作流体。第一吸入入口配件1243可以与第一排出室1242流体隔离。第一外壳本体1222和分隔件1230可以配合以限定第一润滑剂储槽1260。第一轴承座1214、第二轴承座1216、第一压缩机构1218和第一马达组件1220可以设置在第一排出室1242内。
分隔件1230和第二外壳本体1226可以限定第二排出室1252,第二排出室1252接纳来自第二压缩机构1225的已压缩工作流体。第二排出出口配件1251可以附接至第二外壳本体1226并且与第二排出室1252流体连通。第二吸入入口配件1253可以附接至第二外壳本体1226并且可以向第二压缩机构1225提供吸入压力工作流体。第二吸入入口配件1253可以与第二排出室1252流体隔离。第二外壳本体1226和基部1228可以配合以限定第二润滑剂储槽1262。第三轴承座1221、第四轴承座1223、第二压缩机构1225和第二马达组件1227可以设置在第二排出室1252内。虽然未在附图中示出,但是在一些构型中,外壳组件1212可以限定第一吸入室和第二吸入室,由此第一轴承座1214、第二轴承座1216、第一压缩机构1218和第一马达组件1220可以设置在第一吸入室内,并且第三轴承座1221、第四轴承座1223、第二压缩机构1225和第二马达组件1227可以设置在第二吸入室内。
轴承座1214、1216、1221、1223的结构和功能可以与上面所描述的任何轴承座14、16、214、216、414、416、614、616、814、816、1014、1016的结构和功能相似或相同。压缩机构1218、1225的结构和功能可以与上面所描述的任何压缩机构18、218、418、618、818、1018的结构和功能类似或相同。马达组件1220、1227的结构和功能可以与上面所描述的任何马达组件20、220、420、620、820、1020的结构和功能类似或相同。因此,将不再详细描述轴承座1214、1216、1221、1223、压缩机构1218、1225和马达组件1220、1227。
上面所描述的马达组件1220、1227的构型(即,马达组件20、220、420、620、820、1020的构型)允许两个可独立操作的压缩机构1218、1225和两个可独立操作的马达组件1220、1227封装在单个外壳组件1212内,同时保持压缩机1210的合理紧凑的整体尺寸。此外,上面所描述的压缩机1210的构型允许压缩机构1218、1225结合到其中压缩机构1218对一种类型的制冷剂进行压缩以及压缩机构1225对不同类型的制冷剂进行压缩的系统中。
压缩机构1218、1225可以具有相同的容量或不同的容量。马达组件1220、1227两者可以是定速马达,马达组件1220、1227两者可以是变速马达,或者马达组件1220、1227中的一者可以是定速马达并且马达组件1220、1227中的另一者可以是变速马达。此外,在一些构型中,压缩机构1218、1225中的一者或两者可以配备有容量调节装置(例如,蒸汽喷射件、调制吸入阀、可变容积比阀等)。
虽然图8中所示的压缩机构1218、1225是涡旋式压缩机构,但是在一些构型中,压缩机构1218、1225中的一者或两者可以是旋转式压缩机构、往复式压缩机构、螺杆式压缩机构或任何其他类型的压缩机构。
参照图9,提供另一压缩机1410,压缩机1410可以包括外壳组件1412、第一轴承座1414、第一压缩机构1418、第一马达组件1420、第二轴承座1421、第二压缩机构1425、以及第二马达组件1427。
外壳组件1412可以包括第一外壳本体1422、第二外壳本体1424和第三外壳本体1426。第二外壳本体1424可以轴向设置在第一外壳本体1422与第三外壳本体1426之间,并且可以固定地附接至第一外壳本体1422的端部和第三外壳本体1426的端部。第一外壳本体1422和第二外壳本体1424以及第一轴承座1414可以限定第一排出室1442,第一排出室1442接纳来自第一压缩机构1418的已压缩工作流体。第一排出出口配件1441可以附接至第一外壳本体1422并且与第一排出室1442流体连通。第一吸入入口配件1443可以附接至第二外壳本体1424并且可以向第一压缩机构1418提供吸入压力工作流体。
第二外壳本体1424和第三外壳本体1426以及第二轴承座1421可以限定第二排出室1452,第二排出室1452接纳来自第二压缩机构1425的已压缩工作流体。第二排出出口配件1451可以附接至第三外壳本体1426并且与第二排出室1452流体连通。第二吸入入口配件1453可以附接至第二外壳本体1424并且可以向第二压缩机构1425提供吸入压力工作流体。
第一轴承座1414可以包括中央本体1454和从中央本体1454径向向外延伸的外凸缘1456。外凸缘1456可以例如经由铆接或压配合固定至第二外壳本体1424。中央本体1454可以接纳第一轴承1460和第二轴承1462(例如,滚子轴承)。第一轴承1460和第二轴承1462以及第一轴承座1414可以以可旋转的方式支承第一驱动轴1476,第一驱动轴1476由第一马达组件1420驱动并且第一驱动轴1476驱动第一压缩机构1418。
第一压缩机构1418可以包括第一压缩构件和第二压缩构件,第一压缩构件和第二压缩构件配合以在第一压缩构件与第二压缩构件之间限定流体腔(即,压缩腔)。例如,压缩机构1418可以是动涡旋式压缩机构,其中,第一压缩构件可以是第一动涡旋构件1484,并且第二压缩构件可以是与第一动涡旋构件1484啮合地接合的定涡旋构件1486。
第一动涡旋构件1484可以包括端板1488和筒形毂1494,端板1488具有从端板1488的一侧延伸的螺旋形涡卷1490,筒形毂1494从端板1488的相反侧延伸。驱动衬套1493可以设置在筒形毂1494内,并可以接纳第一驱动轴1476的偏心曲柄销1478。端板1488可以限定排出通道1495,第一压缩机构1418中的已压缩工作流体通过排出通道1495流动到第一排出室1442中。曲柄销1478的平坦表面可以以驱动的方式接合驱动衬套1493的内孔的一部分中的平坦表面,以提供径向柔性驱动装置。第一十字滑块联接件1496可以与第一动涡旋构件1484和第一轴承座1414(或与第一动涡旋构件1484和定涡旋构件1486)接合,以防止第一动涡旋构件1484与定涡旋构件1486之间的相对旋转。
定涡旋构件1486可以包括端板1498,端板1498具有从端板1498的一侧延伸的第一螺旋形涡卷1502和从端板1498的相反侧延伸的第二螺旋形涡卷1504。第一螺旋形涡卷1502可以与第一动涡旋构件1484的螺旋形涡卷1490啮合地接合,以在第一螺旋形涡卷1502与螺旋形涡卷1490之间形成压缩腔。端板1498可以固定地附接至第一轴承座1414和第二轴承座1421。端板1498可以包括第一吸入通道1506,第一吸入通道1506与第一吸入入口配件1443流体联接,并向由螺旋形涡卷1490、1502限定的压缩腔提供吸入压力工作流体。端板1498可以包括第二吸入通道1508,第二吸入通道1508与第二吸入入口配件1453流体联接,并向第二压缩机构1425的压缩腔提供吸入压力工作流体。
第一马达组件1420可以是轴向通量马达,该轴向通量马达包括定子壳体1522、定子1524和转子1526。定子壳体1522可以是环形本体并且可以固定地附接至第一轴承座1414。定子1524可以包括以环绕驱动轴1476的圆形图案设置的多个绕组1530。定子1524可以固定地安装至定子壳体1522。
转子1526可以固定地接合驱动轴1476,并且转子1526能够与驱动轴1476一起相对于定子1524、第一轴承座1414和定子壳体1522旋转。转子1526可以包括大致盘状的主体1538和从主体1538轴向延伸的中央毂1540。转子1526的中央毂1540可以例如经由压配合固定地接纳驱动轴1476。配重件1541可以附接至转子1526的主体1538。另一配重件1543可以在任何合适的位置、比如轴向位于第一轴承1460与第二轴承1462之间的位置处固定地附接至驱动轴1476。
转子1526的主体1538从中央毂1540径向向外延伸,并且与定子1524轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴1476的旋转轴线延伸的方向上间隔开)。转子1526可以包括固定地附接至主体1538的多个磁体1544,使得磁体1544与定子1524轴向间隔开(即,在沿着旋转轴线延伸或平行于旋转轴线延伸的方向上间隔开),从而使得气隙1546轴向设置在磁体1544与绕组1530之间。
如上所述,在第一马达组件1420的操作期间,可以向定子1524的绕组1530供应电流,这导致转子1526相对于定子1524和第一轴承座1414的旋转(以及因此第一动涡旋构件1484的绕动运动)。在与驱动轴1476的旋转轴线平行的轴向方向上通过磁体1544与绕组1530之间的气隙1546的磁通量在磁体1544与绕组1530之间产生磁引力。
第二轴承座1421可以与第一轴承座1414类似或相同,因此,将不再详细描述。简而言之,第二轴承座1421可以接纳第三轴承1550和第四轴承1552,第三轴承1550和第四轴承1552以可旋转的方式支承第二驱动轴1554。第二驱动轴1554由第二马达组件1427驱动并且第二驱动轴1554驱动第二压缩机构1425。
第二压缩机构1425可以包括第二动涡旋构件1558和定涡旋构件1486。第二动涡旋构件1558可以包括端板1560和筒形毂1564,端板1560具有从端板1560的一侧延伸的螺旋形涡卷1562,筒形毂1564从端板1560的相反侧延伸。驱动衬套1566可以设置在筒形毂1564内,并可以接纳第二驱动轴1554的偏心曲柄销1568。端板1560可以限定排出通道1570,第二压缩机构1425中的已压缩工作流体通过排出通道1570流动到第二排出室1452中。曲柄销1568的平坦表面可以以驱动的方式接合驱动衬套1566的内孔的一部分中的平坦表面,以提供径向柔性驱动装置。第二十字滑块联接件1572可以与第二动涡旋构件1558和第二轴承座1421(或与第二动涡旋构件1558和定涡旋构件1486)接合,以防止第二动涡旋构件1558与定涡旋构件1486之间的相对旋转。定涡旋构件1486的第二螺旋形涡卷1504可以与第二动涡旋构件1558的螺旋形涡卷1562啮合地接合,以在第二螺旋形涡卷1504与螺旋形涡卷1562之间形成压缩腔。
第二马达组件1427可以与第一马达组件1420类似或相同,因此,将不再详细描述。简而言之,第二马达组件1427可以是轴向通量马达,该轴向通量马达包括定子壳体1574、定子1576和转子1578。定子1576可以固定至第二轴承座1421(例如,经由定子壳体1574)并且可以包括绕组1580。转子1578可以固定至第二驱动轴1554并且可以与第二驱动轴1554一起相对于定子1576和第二轴承座1421旋转。定子1576包括多个磁体1582。磁体1582与定子1576轴向间隔开(即,在沿着或平行于驱动轴1554的旋转轴线延伸的方向上间隔开),从而使得气隙1584轴向地设置在磁体1582与绕组1580之间。
上面所描述的并在附图中示出的第一马达组件1420和第二马达组件1427的构型允许马达组件1420、1427在轴向方向上更紧凑,这允许更短的驱动轴1476、1554以及压缩机1410的总轴向高度的减小。此外,将定涡旋构件1486用于压缩机构1418、1425两者的共同使用也减小了压缩机1410的总轴向高度。
上面所描述的马达组件1420、1427的构型允许两个可独立操作的压缩机构1418、1425和两个可独立操作的马达组件1420、1427被封装在单个外壳组件1412内,同时保持压缩机1410的合理紧凑的整体尺寸。此外,上面所描述的压缩机1410的构型允许压缩机构1418、1425结合到其中压缩机构1418对一种类型的制冷剂进行压缩以及压缩机构1425对不同类型的制冷剂进行压缩的系统中。
压缩机构1418、1425可以具有相同的容量或不同的容量。马达组件1420、1427两者可以是定速马达,马达组件1420、1427两者可以是变速马达,或者马达组件1420、1427中的一者可以是定速马达而马达组件1420、1427中的另一者是变速马达。此外,在一些构型中,压缩机构1418、1425中的一者或两者可以配备有容量调节装置(例如,蒸汽喷射件、调制吸入阀、可变容积比阀等)。
虽然图9中所示的压缩机构1418、1425是涡旋式压缩机构,但是在一些构型中,压缩机构1418、1425中的一者或两者可以是旋转式压缩机构、往复式压缩机构、螺杆式压缩机构或任何其他类型的压缩机构。
虽然上面将马达组件20、220、420、620、820、1020、1220、1227、1420、1427描述为具有单个定子和单个转子,但是在一些构型中,任何马达组件可以包括多个转子和/或多个定子。例如,任何马达组件可以包括一对定子,其中,单个转子(具有位于转子的两侧上的磁体)设置在所述定子之间。又如,任何马达组件可以包括设置在两个转子之间的定子。
已经出于说明和描述的目的提供了对实施方式的前述描述。该描述并非旨在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式,而是在适用的情况下即使没有具体示出或描述也是可互换的并且可以在所选实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以多种方式变化。不应当将这些变化视为脱离本公开,并且所有这些改型旨在包括在本公开的范围内。
Claims (14)
1.一种压缩机,包括:
第一涡旋构件,所述第一涡旋构件具有第一端板以及从所述第一端板延伸的第一螺旋形涡卷;
第二涡旋构件,所述第二涡旋构件具有第二端板以及从所述第二端板延伸的第二螺旋形涡卷,并且所述第二螺旋形涡卷与所述第一螺旋形涡卷相互啮合以在所述第二螺旋形涡卷与所述第一螺旋形涡卷之间限定压缩腔;
第一轴承座,所述第一轴承座将所述第一涡旋构件支承成围绕第一旋转轴线旋转;
第二轴承座,所述第二轴承座将所述第二涡旋构件支承成围绕平行于所述第一旋转轴线且偏离所述第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转;以及
马达组件,所述马达组件包括定子和转子,所述定子环绕所述第一旋转轴线并相对于所述第一轴承座固定,所述转子附接至所述第一涡旋构件并且能够与所述第一涡旋构件一起围绕所述第一旋转轴线旋转,所述转子包括围绕所述第一旋转轴线设置的磁体,所述磁体在与所述第一旋转轴线平行的轴向方向上与所述定子间隔开。
2.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述定子与所述转子之间的磁引力迫使所述第一涡旋构件沿所述轴向方向朝向所述第二涡旋构件。
3.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述转子包括排出通道,所述排出通道提供所述压缩腔中的一个压缩腔与由所述压缩机的外壳组件限定的排出室之间的流体连通。
4.根据权利要求3所述的压缩机,其中,所述排出通道包括轴向延伸部分和径向延伸部分,所述第一旋转轴线延伸穿过所述轴向延伸部分,所述径向延伸部分从所述轴向延伸部分径向向外延伸。
5.根据权利要求4所述的压缩机,其中,所述径向延伸部分包括将工作流体朝向所述定子引导的至少一个出口。
6.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述转子的一部分被接纳在所述第一涡旋构件的毂内,并且其中,所述第一轴承座将所述毂支承成围绕所述第一旋转轴线旋转。
7.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述转子包括径向延伸部分和轴向延伸部分,所述径向延伸部分相对于所述第一旋转轴线径向延伸,所述轴向延伸部分平行于所述第一旋转轴线延伸。
8.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述轴向延伸部分接合所述第一端板并环绕所述第二涡旋构件。
9.根据权利要求8所述的压缩机,还包括密封件,所述密封件将所述转子与所述第二涡旋构件接合,其中,所述径向延伸部分接合所述密封件,并且其中,所述第二端板沿所述轴向方向设置在所述第一端板与所述径向延伸部分之间。
10.一种压缩机,包括:
第一压缩构件;
第二压缩构件,所述第二压缩构件能够相对于所述第一压缩构件移动,所述第一压缩构件和所述第二压缩构件配合以在所述第一压缩构件与所述第二压缩构件之间限定压缩腔;以及
马达组件,所述马达组件将所述第一压缩构件和所述第二压缩构件中的一者相对于所述第一压缩构件和所述第二压缩构件中的另一者驱动,所述马达组件包括定子和转子,所述转子能够相对于所述定子绕旋转轴线旋转,所述定子环绕所述旋转轴线,所述转子包括围绕所述旋转轴线设置的磁体,所述磁体在与所述旋转轴线平行的轴向方向上与所述定子间隔开,
其中,所述定子与所述转子之间的磁引力迫使所述第一压缩构件沿所述轴向方向朝向所述第二压缩构件,
其中,所述第一压缩构件和所述第二压缩构件是共旋转的第一涡旋构件和第二涡旋构件,并且
其中,所述转子包括排出通道,所述排出通道提供所述压缩腔与由所述压缩机的外壳组件限定的排出室之间的流体连通。
11.根据权利要求10所述的压缩机,其中,所述排出通道包括轴向延伸部分和径向延伸部分,所述旋转轴线延伸穿过所述轴向延伸部分,所述径向延伸部分从所述轴向延伸部分径向向外延伸。
12.根据权利要求11所述的压缩机,其中,所述径向延伸部分包括将工作流体朝向所述定子引导的至少一个出口。
13.根据权利要求10所述的压缩机,其中,所述转子的一部分被接纳在所述第一涡旋构件的毂内,并且其中,第一轴承座支承所述毂以用于旋转。
14.根据权利要求10所述的压缩机,其中,所述转子包括径向延伸部分和平行于所述旋转轴线延伸的轴向延伸部分,并且其中,所述轴向延伸部分接合所述第一涡旋构件的端板并环绕所述第二涡旋构件。
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