CN111365276A - 推力盘两侧设置推力轴承的转子装配组件、压缩机及空调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推力盘两侧设置推力轴承的转子装配组件、压缩机及空调。其中，转子装配组件包括：壳体；转轴，可转动地设于壳体内；推力盘，设于壳体内，且固定设于转轴的端部；第一固定件和第二固定件，分别设于推力盘的两侧；第一推力轴承，设于推力盘与第一固定件之间，且固定于第一固定件；以及第二推力轴承，设于推力盘与第二固定件之间，且固定设于第二固定件；第一固定件包括扩压器，与壳体的端部连接；扩压器设有供转轴穿过的轴孔。本发明推力盘承受双向轴向力，能够提高推力轴承的性能，该结构装配简单，结构紧凑，能够最大限度减小转子长度，减小轴承负载，提高转子刚度，提高弯曲模态临界转速，提高轴承转子系统的稳定性。

Description

推力盘两侧设置推力轴承的转子装配组件、压缩机及空调

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种推力盘两侧设置推力轴承的转子装配组件、压缩机及空调。

背景技术

动压气体轴承具有精度高、摩擦损耗小、寿命长、振动小、无污染，无需提供润滑介质等优点，同时适用于高转速和高精度场合，在离心压缩机特别是小型化离心压缩机中具有广阔应用前景。

动压轴承也有其自身的缺点，比如由于气体黏度低，且动压气体轴承无外部气源供气，所以承载低，微米级或数十微米级的轴承间隙，要求加工及装配精度极高，如果间隙控制不准确，则会降低推力轴承性能，严重时则会造成轴承失效。动压轴承的这些缺点对其轴承的布置型式提出很高的要求。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种推力盘两侧设置推力轴承的转子装配组件、压缩机及空调，用于缓解推力轴承性能低的问题。

本发明的一些实施例提供了一种转子装配组件，其包括：壳体；转轴，可转动地设于所述壳体内；推力盘，设于所述壳体内，且固定设于所述转轴的端部；第一固定件和第二固定件，分别设于所述推力盘的两侧；第一推力轴承，设于所述推力盘与所述第一固定件之间，且固定于所述第一固定件；以及第二推力轴承，设于所述推力盘与所述第二固定件之间，且固定设于所述第二固定件；

所述第一固定件包括：扩压器，与所述壳体的端部连接；所述扩压器设有供转轴穿过的轴孔。

在一些实施例中，所述推力盘包括：第一部位，设于所述扩压器的轴孔内壁与所述转轴之间的间隙内；以及第二部位，设于所述第一推力轴承与所述第二推力轴承之间。

在一些实施例中，所述扩压器的轴孔内壁设有轴封结构，用于与所述推力盘的第一部位形成动密封。

在一些实施例中，所述扩压器的轴孔包括：第一轴孔，所述推力盘的第一部位设于所述第一轴孔内；以及第二轴孔，所述第二轴孔的孔径大于所述第一轴孔的孔径；所述第一推力轴承、推力盘的第二部位，以及所述第二推力轴承设于所述第二轴孔内；且第一推力轴承与所述第二轴孔的内壁面固定连接。

在一些实施例中，所述第二固定件包括轴承支座，设于所述壳体内，其第一端与所述第二推力轴承固定连接；第二端与所述壳体的内壁连接。

在一些实施例中，转子装配组件包括径向轴承，设于所述转轴的端部，且位于所述轴承支座的轴承孔内。

在一些实施例中，所述第二固定件包括设于所述壳体内的：固定板，其第一端与所述第二推力轴承固定连接；以及轴承支座，所述固定板设于所述第二推力轴承与所述轴承支座之间；所述轴承支座的第一端与所述固定板的第二端固定连接；所述轴承支座的第二端与所述壳体的内壁连接。

在一些实施例中，转子装配组件包括径向轴承，设于所述转轴的端部，且位于所述轴承支座的轴承孔内；所述径向轴承和所述第二推力轴承分别位于所述固定板的两侧。

在一些实施例中，所述径向轴承通过热套方式设于所述轴承支座的轴承孔内。

在一些实施例中，所述径向轴承为气体轴承。

在一些实施例中，所述轴承支座的第一端部的径向尺寸大于所述轴承支座的第二端部的径向尺寸；所述轴承支座的第一端部与第二端部为沿轴向相反的两端，沿所述轴承支座的第一端部至第二端部的方向，所述轴承支座的至少部分部位的径向尺寸逐渐增大。

在一些实施例中，所述推力盘设于所述转轴的第一端。

在一些实施例中，所述转轴的第二端设有径向轴承以及与所述径向轴承配合的轴承支座。

在一些实施例中，所述第一推力轴承和所述第二推力轴承为气体轴承。

本发明的一些实施例提供了一种压缩机，其包括上述的转子装配组件，所述压缩机的电机壳体与所述转子装配组件的壳体为同一壳体。

本发明的一些实施例提供了一种空调，其包括上述的压缩机。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，转轴端部设置推力盘，推力盘两侧设置推力轴承，推力盘承受双向轴向力，能够提高推力轴承的性能，第一推力轴承固定于扩压器，扩压器起到推力轴承固定件的作用，该结构装配简单，结构紧凑，能够最大限度减小转子长度，减小轴承负载，提高转子刚度，提高弯曲模态临界转速，提高轴承转子系统的稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的压缩机的示意图；

图2为本发明一些实施例提供的轴承支座的示意图。

附图中标号说明：

1-壳体；2-转轴；3-推力盘；4-第一推力轴承；5-第二推力轴承；6-扩压器；

7-轴承支座；71-轴承孔；72-环形槽；73-限位部；74-连接部；75-通气孔；

8-固定板；9-径向轴承；10-定子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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保护范围的限制。

如图1所示，为一些实施例提供的转子装配组件的示意图。

在一些实施例中，转子装配组件包括壳体1。壳体1内形成容纳腔。

在一些实施例中，转子装配组件包括转轴2，转轴2可转动地设于壳体1的容纳腔内。转轴2相当于压缩机的转子。

进一步地，转轴2沿壳体1内的容纳腔的中轴线方向设置。

在一些实施例中，转子装配组件应用电机(但不限于此)，电机的壳体与转子装配组件的壳体1为同一壳体。

在一些实施例中，电机包括定子10，定子10设于壳体1内壁与转轴2之间，且定子10固定设于壳体1的内壁。

在一些实施例中，转子装配组件包括推力盘3，推力盘3设于壳体1内，且推力盘3固定设于转轴2的端部；推力盘3随转轴2转动。

在一些实施例中，转子装配组件包括第一固定件和第二固定件，第一固定件和第二固定件分别设于推力盘3的两侧。第一固定件和第二固定件不随转轴2和推力盘3转动。

在一些实施例中，转子装配组件包括第一推力轴承4，第一推力轴承4设于推力盘3与第一固定件之间。且第一推力轴承4固定于第一固定件。

在一些实施例中，转子装配组件包括第二推力轴承5，第二推力轴承5设于推力盘3与第二固定件之间。且第二推力轴承5固定设于第二固定件。

在一些实施例中，推力盘3两侧设置推力轴承，推力盘3承受双向轴向力，能够提高推力轴承的性能，且第一推力轴承4固定于扩压器6，扩压器6起到推力轴承固定件的作用，该结构装配简单，结构紧凑，能够最大限度减小转子长度，减小轴承负载，提高转子刚度，提高弯曲模态临界转速，提高轴承转子系统的稳定性。

在一些实施例中，第一推力轴承4和第二推力轴承5包括气体轴承。进一步地，第一推力轴承4和第二推力轴承5为动压气体轴承。

在一些实施例中，第一推力轴承4和第二推力轴承5为薄片状结构。

在一些实施例中，第一固定件包括扩压器6，扩压器6与壳体1的端部连接。第一推力轴承4固定于扩压器6。扩压器6也起到推力轴承固定件的作用。扩压器6设有轴孔，转轴2穿过扩压器6上设置的轴孔。

进一步地，第一推力轴承4通过螺钉锁紧固定于扩压器6。

在一些实施例中，推力盘3的截面呈L型，其包括第一部位和第二部位。第一部位设于扩压器6的轴孔内壁与转轴2之间的间隙内。第二部位设于第一推力轴承4与第二推力轴承5之间。

在一些实施例中，扩压器6的轴孔包括第一轴孔和第二轴孔，第一轴孔的孔径小于第二轴孔的孔径，转轴2的端部以及推力盘3的第一部位均位于第一轴孔内，第一推力轴承4位于第二轴孔内，且与第二轴孔的内壁面固定连接，推力盘3的第二部位设于第二轴孔内，第二推力轴承5设于第二轴孔内。

推力轴承的间隙与推力盘3的厚度、扩压器6的第二轴孔的深度以及推力轴承有关，将这三者的精度通过提高扩压器6精度来达到控制间隙目的。

在一些实施例中，通过已知的推力轴承间隙范围、推力盘厚度公差范围、推力轴承厚度公差范围，来反推扩压器6的第二轴孔的深度，即：形成第二轴孔的凸台长度公差范围，通过提高扩压器6凸台长度加工精度来保证推力轴承的间隙，防止间隙控制不准确，造成推力轴承性能降低或失效，同时降低装配难度，提高装配效率和装配精度。

通过提高扩压器6加工精度，精确保证推力轴承间隙，防止因推力轴承间隙不合适，造成轴承性能降低或轴承失效，同时结构紧凑，最大限度减小转子长度。

进一步地，扩压器6的轴孔内壁设有轴封结构，轴封结构用于与推力盘3之间形成动密封，具有轴封作用，能够阻止外部的气体进入壳体1内。在扩压器6为一级扩压器的情况下，轴封结构用于防止一级叶轮的排气进入壳体1内，即：电机腔内。

可选地，轴封结构包括梳齿密封结构。

在一些实施例中，扩压器6具备轴封功能以及连接第一推力轴承4的功能。即：将轴封结构以及第一推力轴承4的固定板集成设置在扩压器6上，结构紧凑。

在一些实施例中，第二固定件包括轴承支座7，轴承支座7设于壳体1内。轴承支座7的第一端与第二推力轴承5固定连接，轴承支座7的第二端与壳体1的内壁连接。

轴承支座7的第一端与第二端为沿转轴2的轴向相反的两个端部。

上述实施例中，轴承支座7还具有第二推力轴承5的固定板的作用。

在另一些实施例中，第二固定件包括设于壳体1内的固定板8和轴承支座7。

固定板8的第一端与第二推力轴承5固定连接；固定板8的第二端与轴承支座7固定连接。

固定板8设于第二推力轴承5与轴承支座7之间。

轴承支座7的第一端与固定板8的第二端固定连接；轴承支座7的第二端与壳体1的内壁连接。

轴承支座7的第一端与第二端为相反的两个端部。

在上述实施例中，轴承支座7和固定板8分体式设置。

在一些实施例中，固定板8设有配合部，配合部向外延伸，用于与轴承支座7的第一端部上设置的轴承孔71配合。

进一步地，轴承支座7内设置的轴承孔71包括第一孔和第二孔，第一孔相对于第二孔靠近轴承支座7的第一端部，第一孔的孔径大于第二孔的孔径，径向轴承9设于轴承孔71内，径向轴承9与第一孔之间的间隙用于容纳固定板8上设置的配合部。

推力盘3的一侧设置第一推力轴承4，推力盘3的另一侧设置第二推力轴承5。第一推力轴承4固定在扩压器6上。第二推力轴承5固定在固定板8上。

进一步地，第一推力轴承4通过螺钉锁紧固定在扩压器6上。第二推力轴承5通过螺钉锁紧在固定板8上；固定板8通过螺钉锁紧在轴承支座7上。

进一步地，壳体1的内壁向壳体1的中轴线方向延伸形成安装部，安装部用于与轴承支座7的第二端固定连接。

在一些实施例中，如图2所示，轴承支座7的第二端的径向尺寸大于轴承支座7的第一端的径向尺寸。

沿轴承支座7的第一端部至第二端部的方向，轴承支座7的第一端与第二端之间至少部分部位的径向尺寸逐渐增大。

发明人发现：轴承支座7所受的径向力基本等于转子重力，径向载荷相对较小，对轴承支座7的径向强度要求不高，但当轴承支座7同时承受径向载荷和轴向载荷时，轴承支座7也需要有一定的结构强度来承受径向载荷和轴向载荷，因此，本公开提供的轴承支座7其至少部分部位的径向尺寸逐渐增大，能够满足径向强度要求，且径向尺寸逐渐增大，能够提高轴承支座7的结构强度。

相关技术中通过增加壁厚和额外设置加强筋将整个轴承支座7的径向尺寸设置一致，增加轴承支座7的结构强度，造成设备重量增加和成本提高的问题。

发明人还发现：轴承支座7所受的轴向载荷较径向载荷大，轴向载荷通过推力轴承和推力轴承固定板传递到轴承支座7上，因此，本公开提供的轴承支座7的第一端部与推力轴承固定板和推力轴承配合，轴承支座7的第一端部的径向尺寸小于轴承支座7的与壳体1连接的第二端部的径向尺寸，且沿轴承支座7的第一端部至第二端部的方向，轴承支座7的至少部分部位的径向尺寸逐渐增大，能够很好地把轴向力传递到转子装配组件电机的壳体1上，提高轴承支座7的强度和使用寿命。

在一些实施例中，沿轴承支座7的第一端部至第二端部的方向，轴承支座7位于第一端部与第二端部之间的中间部位的径向尺寸逐渐增大，该轴承支座结构既能够满足强度要求，又能够可靠专递动力。

在一些实施例中，轴承支座7呈V型，结构强度高，便于铸造。既能够保证动压轴承高精度装配，又能够提高轴承转子系统稳定性。

在一些实施例中，轴承支座7的第一端部的径向尺寸小于轴承支座7的第二端部的径向尺寸。

在一些实施例中，如图2所示，轴承支座7包括轴承孔71，轴承孔71用于安装轴承。

在一些实施例中，轴承支座7包括环形槽72，环形槽72围绕轴承孔71设置。

可选地，环形槽72的截面呈V型，与轴承支座7的V型结构相适配。

轴承支座7围绕轴承孔71掏空成V型的环形槽72，以保证铸件壁厚相对均匀，减轻支座自重的同时，也便于铸造成型。

在一些实施例中，壳体1的内壁设有向壳体1的中心延伸的安装部，用于与轴承支座7的第二端部连接。

在一些实施例中，轴承支座7的第二端部包括限位部73，限位部73抵靠于安装部的内侧。

轴承支座7的第二端部还包括连接部74，连接部74相对于限位部73向外延伸，用于与安装部连接。

限位部73与连接部74之间形成止口，用于与安装部配合定位。

进一步地，连接部74通过销钉与壳体1内壁设置的安装部连接，轴承支座7通过销钉和设置的安装止口一起定位的方式，可以保证轴承高精度装配。

在一些实施例中，连接部74为环形沿限位部73的周向设置。

在一些实施例中，轴承支座7包括轴承孔71，轴承孔71用于安装轴承。

在一些实施例中，轴承支座7包括通气孔75，通气孔75沿轴承支座7的径向设置，通气孔75的第一端连通轴承孔71，通气孔75的第二端连通轴承支座7的外部。

在一些实施例中，转子装配组件包括径向轴承9，径向轴承9设于转轴2的端部。且径向轴承9位于轴承支座7的轴承孔71内。

在另一些实施例中，转子装配组件包括径向轴承9，径向轴承9设于转轴2的端部，且位于轴承支座7的轴承孔71内。径向轴承9和第二推力轴承5分别位于固定板8的两侧。

在一些实施例中，径向轴承9通过热套方式设于轴承支座7的轴承孔71内。

在一些实施例中，径向轴承9包括气体轴承。进一步地，径向轴承9包括动压气体轴承。

在一些实施例中，推力盘3设于转轴2的第一端。

在一些实施例中，转轴2的第二端设有径向轴承9以及与径向轴承9配合的轴承支座7。

在一些实施例中，转轴2的第一端设有推力盘3、第一推力轴承4、第二推力轴承5、径向轴承9、轴承支座7等结构，转轴2的第二端设有径向轴承9和轴承支座7，转轴2的第一端与第二端为非对称式装配形式，该装配形式在保证双向承载的同时，可最大限度地减小转轴2的长度和重量，减小径向轴承负载，提高转子刚度，提高转子弯曲模态临界转速；且便于间隙调整，可高精度保证两径向轴承9的同轴度和推力轴承的垂直度，提高装配效率和装配精度。

而如果采用对称式装配形式：一方面，增加装配难度，同时也增加了整个转子的长度和重量，另一方面，由于推力轴承间隙很小，如果对称结构，间隙调整会难度很大。

在一些实施例中，将径向轴承9设置转轴2两端承受径向力，推力盘3两侧设置推力轴承，承受双向轴向力，该结构装配简单，结构紧凑，能最大限度减小转子长度，减小轴承负载，提高转子刚度，提高弯曲模态临界转速，提高轴承转子系统的稳定性。

在一些实施例中，转轴2的两端均设有轴承支座7，两个轴承支座7通过配镗方式镗轴承孔71，能很好地保证两轴承孔71的同轴度和固定件配合面的垂直度。

进一步地，径向轴承9与轴承支座7的轴承孔71过盈配合，这种方式能更好地减小装配误差，保证两轴承孔71的同轴度，通过机加工和热套装配工艺两种手段共同保证了径向轴承孔71的同轴度。

另外推力盘3两侧推力面的垂直度也可以通过机加工的方式很好地保证，这样同轴度和垂直度的精度都可以得到保证，防止因精度偏低造成轴承性能降低，严重时轴承失效，转子无法浮起。

一些实施例提供了一种压缩机，其包括上述实施例中的转子装配组件。

在一些实施例中，压缩机的电机壳体与转子装配组件的壳体1为同一壳体。

在一些实施例中，压缩机包括离心式压缩。

一些实施例提供了一种空调，其包括上述的压缩机。

上述压缩机内转轴2端部的装配形式：1)可减小轴承负载，提高转子刚度，提高弯曲模态临界转速，提高轴承转子系统的稳定性；2)高精度保证两径向轴承同轴度和推力轴承的垂直度，提高装配效率和装配精度；3)高精度保证双向承载的推力轴承间隙，防止间隙控制不准确造成推力轴承性能降低甚至失效。

上述压缩机内转轴2端部的装配形式结构紧凑，可减小转子长度和轴承负载，提高转子刚度和弯曲模态临界转速。

本公开可通过机加工和装配工艺提高径向轴承同轴度和推力面垂直度，提高装配效率和装配精度。

本公开通过控制扩压器6的加工精度来精确保证推力轴承间隙，防止间隙控制不准确，造成推力轴承性能降低或失效。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (16)

1.一种转子装配组件，其特征在于，包括：

壳体(1)；

转轴(2)，可转动地设于所述壳体(1)内；

推力盘(3)，设于所述壳体(1)内，且固定设于所述转轴(2)的端部；

第一固定件和第二固定件，分别设于所述推力盘(3)的两侧；

第一推力轴承(4)，设于所述推力盘(3)与所述第一固定件之间，且固定于所述第一固定件；以及

第二推力轴承(5)，设于所述推力盘(3)与所述第二固定件之间，且固定设于所述第二固定件；

所述第一固定件包括：

扩压器(6)，与所述壳体(1)的端部连接；所述扩压器(6)设有供转轴(2)穿过的轴孔。

2.如权利要求1所述的转子装配组件，其特征在于，所述推力盘(3)包括：

第一部位，设于所述扩压器(6)的轴孔内壁与所述转轴(2)之间的间隙内；以及

第二部位，设于所述第一推力轴承(4)与所述第二推力轴承(5)之间。

3.如权利要求2所述的转子装配组件，其特征在于，所述扩压器(6)的轴孔内壁设有轴封结构，用于与所述推力盘(3)的第一部位形成动密封。

4.如权利要求2所述的转子装配组件，其特征在于，所述扩压器(6)的轴孔包括：

第一轴孔，所述推力盘(3)的第一部位设于所述第一轴孔内；以及

第二轴孔，所述第二轴孔的孔径大于所述第一轴孔的孔径；所述第一推力轴承(4)、推力盘(3)的第二部位，以及所述第二推力轴承(5)设于所述第二轴孔内；且第一推力轴承(4)与所述第二轴孔的内壁面固定连接。

5.如权利要求1所述的转子装配组件，其特征在于，所述第二固定件包括轴承支座(7)，设于所述壳体(1)内，其第一端与所述第二推力轴承(5)固定连接；第二端与所述壳体(1)的内壁连接。

6.如权利要求5所述的转子装配组件，其特征在于，包括径向轴承(9)，设于所述转轴(2)的端部，且位于所述轴承支座(7)的轴承孔(71)内。

7.如权利要求1所述的转子装配组件，其特征在于，所述第二固定件包括设于所述壳体(1)内的：

固定板(8)，其第一端与所述第二推力轴承(5)固定连接；以及

轴承支座(7)，所述固定板(8)设于所述第二推力轴承(5)与所述轴承支座(7)之间；所述轴承支座(7)的第一端与所述固定板(8)的第二端固定连接；所述轴承支座(7)的第二端与所述壳体(1)的内壁连接。

8.如权利要求7所述的转子装配组件，其特征在于，包括径向轴承(9)，设于所述转轴(2)的端部，且位于所述轴承支座(7)的轴承孔(71)内；所述径向轴承(9)和所述第二推力轴承(5)分别位于所述固定板(8)的两侧。

9.如权利要求6或8所述的转子装配组件，其特征在于，所述径向轴承(9)通过热套方式设于所述轴承支座(7)的轴承孔(71)内。

10.如权利要求6或8所述的转子装配组件，其特征在于，所述径向轴承(9)为气体轴承。

11.如权利要求5～8任一项所述的转子装配组件，其特征在于，所述轴承支座(7)的第一端部的径向尺寸大于所述轴承支座(7)的第二端部的径向尺寸；所述轴承支座(7)的第一端部与第二端部为沿轴向相反的两端，沿所述轴承支座(7)的第一端部至第二端部的方向，所述轴承支座(7)的至少部分部位的径向尺寸逐渐增大。

12.如权利要求1所述的转子装配组件，其特征在于，所述推力盘(3)设于所述转轴(2)的第一端。

13.如权利要求12所述的转子装配组件，其特征在于，所述转轴(2)的第二端设有径向轴承(9)以及与所述径向轴承(9)配合的轴承支座(7)。

14.如权利要求1所述的转子装配组件，其特征在于，所述第一推力轴承(4)和所述第二推力轴承(5)为气体轴承。

15.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1～14任一项所述的转子装配组件，所述压缩机的电机壳体与所述转子装配组件的壳体(1)为同一壳体。

16.一种空调，其特征在于，包括如权利要求15所述的压缩机。

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