CN112437841A - 带推力控制的压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种电马达包括定子和构造成相对于定子旋转的转子。定子具有长度Ls，且转子具有长度Lr。转子的长度Lr小于定子的长度Ls，使得转子不伸出定子。还公开了一种压缩机和压缩流体的方法。

Description

带推力控制的压缩机
相关申请的交叉引用
本申请请求享有于2019年5月10日提交的美国临时申请第62/846026号的优先权，并且该美国临时申请以其全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
压缩机通过经由轴使一个或多个叶轮旋转来压缩流体。例如，在离心压缩机中，轴和叶轮可通过诸如电马达的马达来旋转。例如，在离心压缩机中，叶轮将动能传递给流体，然后，流体通过扩散器，该扩散器使流体的流动变慢并将动能转化为压力的增加（例如，压缩）。
在压缩机操作期间，在压缩机内产生的力可引起压缩机构件变得彼此未对准。未对准可引起磨损并缩短某些压缩机构件的寿命。
发明内容
根据本公开的示例的电马达包括定子和构造成相对于定子旋转的转子。定子具有长度Ls，且转子具有长度Lr。转子的长度Lr小于定子的长度Ls，使得转子不伸出定子。
在前述实施例的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的约1％至5％之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的约1％至3％之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差为转子的长度Lr的约1.5％。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的预定制造公差值的约2倍至5倍之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的预定制造公差值的约2倍至3倍之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，电马达是压缩机中的电马达，并且该电马达配置为经由轴驱动至少一个叶轮。
根据本公开的示例的压缩机包括电马达、定子和构造成相对于定子旋转的转子。定子具有长度Ls，且转子具有长度Lr。转子的长度Lr小于定子的长度Ls。至少一个叶轮构造成由电马达经由轴驱动。至少一个轴承构造成便于轴的旋转。
在前述实施例的另一个示例中，压缩机是离心压缩机。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，压缩机构造成压缩流体，并且该流体是制冷剂。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的约1％至5%之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的约1％至3％之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差为转子的长度Lr的约1.5％。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的预定制造公差值的约2倍至5倍之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，转子的长度Lr与定子的长度Ls之间的差在转子的长度Lr的预定制造公差值的约2倍至3倍之间。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，至少一个平衡活塞构造成平衡轴上的空气动力，并且空气动力大体上与压缩机的轴线对准。
在前述实施例中的任一个的另一个示例中，由电马达沿大体上与轴线对准的方向产生的电磁力的总和小于空气动力的约10％。
根据本公开的示例的压缩流体的方法包括：用电马达使叶轮旋转，该叶轮构造成压缩流体。电马达包括定子和构造成相对于定子旋转的转子。定子具有长度Ls，且转子具有长度Lr。当转子旋转时，转子的长度Lr小于定子的长度Ls。
在前述方法的另一个实施例中，电马达经由轴使叶轮旋转，并且至少一个轴承便于轴的旋转。
在前述方法中的任一个的另一个示例中，流体是制冷剂。
附图说明
图1示意性地示出了压缩机。
图2示意性地示出了图1的压缩机的马达的细节视图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了示例性压缩机10。在该示例中，压缩机10是离心压缩机，但由本公开可构想出其它压缩机。压缩机10包括吸入（入口）端口12和排出（出口）端口14。压缩机10包括一个或多个叶轮16，这些叶轮旋转以从吸入端口12抽取流体并压缩流体。示例性流体是制冷剂。
电马达18经由轴20驱动叶轮16。轴承21便于轴20的旋转。在该示例中，压缩机10包括驱动两个叶轮16的一个轴20，每个叶轮与吸入端口12和排出端口14相关联，但是可构想出其它布置。
马达18包括定子22和转子24。众所周知，当转子24由于由转子24和定子22的相互作用产生的电磁力而旋转时，定子22保持静止。转子24使轴20旋转，轴继而如上所述使叶轮16旋转。
在压缩机10的操作期间，轴向力，例如大体上与压缩机10的轴线A对准的轴向力，是由空气动力和电磁力产生的。这些轴向力由相加的矢量表示，并且可一起表征为压缩机10的“净推力”。轴向力可引起压缩机10的各个构件推动成彼此不对准。这继而可在轴承21上引起应力和磨损，特别是在流体是像制冷剂的低粘度流体的情况下。因此，减小轴向力（例如，减小“净推力”）改善轴承21的寿命，并且在某些情况下，允许使用较小的轴承21。
轴向空气动力是由行进穿过压缩机10并被压缩的流体产生的。在一个示例中，通过轴20上的平衡活塞26来控制或减小轴向空气动力。在图2的示例中，存在一个平衡活塞26与每个叶轮16相关联，但可使用更多或更少的平衡活塞26。平衡活塞26以一种方式布置和确定尺寸，使得它们平衡施加在轴20上的轴向空气动力，以减小压缩机10内的整体轴向空气动力。
轴向电磁力是由转子24相对于定子22的未对准产生的。在马达18的操作期间由转子24和定子22的移位和/或由于制造公差的转子24和定子22的尺寸不匹配，可引起未对准。具体而言，当转子24在任一侧上伸出定子22时，轴向电磁力增加。即，在操作期间，转子24可从相对于定子22居中而在任一轴向方向上移位，使得在转子24的一侧上发生伸出。附加地或备选地，例如由于在转子24比定子22稍长的情况下的制造公差的转子24和定子22的长度不匹配引起伸出量。
图2示出了马达18的细节视图。如图所示，转子24具有的长度Lr小于定子22的长度Ls。长度Ls选择成使得如上所述的转子24的伸出最小化。作为替代，当转子24相对于定子22居中时，如图2中所示，定子22在任一侧上伸出转子24距离D1和D2。因此，转子24的长度Lr与定子22的长度Ls之间的差Δ等于D1和D2之和。因为转子24的长度Lr小于定子22的长度Ls，所以转子24相对于定子22的轴向移位或制造公差都不会引起伸出。
在特定示例中，差Δ在转子24的长度Lr的约1至5％之间。例如，如果转子24具有的长度为10英寸（25.4厘米），则差Δ在约0.1英寸（2.54毫米）至0.5英寸（12.7毫米）之间，并且定子22的长度在约9.9英寸（25.1厘米）至9.5英寸（24.1厘米）之间。。
在更具体的示例中，差Δ在转子24的长度Lr的约1％至3％之间。
在更具体的示例中，差Δ约为转子24的长度Lr的1.5％。
在另一个示例中，差Δ在转子24的长度的制造公差的约2至5倍之间。转子24的长度的制造公差是预定公差值。例如，在此示例中，如果转子24以必须在转子24的期望长度Lr的0.1英寸（2.54毫米）内的规格来制造，则差Δ在约0.2（5.08毫米）至0.3英寸（7.62毫米）之间。
在更具体的示例中，差Δ在转子24的长度的制造公差的约2至3倍之间。
具有定子22和转子24（以其相应的长度具有差Δ）的如上所述的压缩机10导致较低的轴向电磁力，因为差Δ确保转子24不伸出定子22。结果，轴承21受到较少的应力和磨损。因此，改进轴承21的寿命，并且在某些情况下，可使用较小的轴承21。
在一个示例中，具有定子22和转子24（以其相应的长度具有差Δ）的如上所述的压缩机10导致的轴向电磁力为上述轴向空气动力的约10％或更小。
前面的描述性质上是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员而言，所公开的示例的变化和修改可变得显而易见，这些变化和修改不一定脱离本公开的本质。仅可通过研究以下权利要求书来确定给予本公开的法律保护范围。

Claims (20)

1.一种电马达，包括：
定子；以及
构造成相对于所述定子旋转的转子，其中所述定子具有长度Ls，并且所述转子具有长度Lr，并且其中所述转子的长度Lr小于所述定子的长度Ls，使得所述转子不会伸出所述定子。
2.根据权利要求1所述的电马达，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差在所述转子的长度Lr的约1％至5％之间。
3.根据权利要求2所述的电马达，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差在所述转子的长度Lr的约1％至3％之间。
4.根据权利要求3所述的电马达，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的约1.5％。
5.根据权利要求1所述的电马达，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的预定制造公差值的约2至5倍。
6.根据权利要求5所述的电马达，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的预定制造公差值的约2至3倍。
7.根据权利要求1所述的电马达，其特征在于，所述电马达是压缩机中的电马达，并且所述电马达构造成经由轴驱动至少一个叶轮。
8.一种压缩机，包括：
电马达，其包括：
定子；以及
构造成相对于所述定子旋转的转子，其中所述定子具有长度Ls，并且所述转子具有长度Lr，并且其中所述转子的长度Lr小于所述定子的长度Ls；
构造成由所述电马达经由轴驱动的至少一个叶轮；以及
构造成便于所述轴的旋转的至少一个轴承。
9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机是离心压缩机。
10.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机构造成压缩流体，并且所述流体是制冷剂。
11.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差在所述转子的长度Lr的约1％至5％之间。
12.根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差在所述转子的长度Lr的约1％至3%之间。
13.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的约1.5％。
14.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的预定制造公差值的约2至5倍。
15.根据权利要求14所述的压缩机，其特征在于，所述转子的长度Lr与所述定子的长度Ls之间的差为所述转子的长度Lr的预定制造公差值的约2至3倍。
16.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，进一步包括至少一个平衡活塞，所述至少一个平衡活塞构造成平衡所述轴上的空气动力，所述空气动力大体上与所述压缩机的轴线对准。
17.根据权利要求16所述的压缩机，其特征在于，由所述电马达沿大体上与所述轴线对准的方向产生的电磁力的总和小于所述空气动力的约10％。
18.一种压缩流体的方法，包括：
用电马达使叶轮旋转，所述叶轮构造成压缩流体，所述电马达包括：
定子；以及
构造成相对于所述定子旋转的转子，其中所述定子具有长度Ls，并且所述转子具有长度Lr，并且其中当所述转子旋转时，所述转子的长度Lr小于所述定子的长度Ls。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，电马达经由轴使所述叶轮旋转，并且其中至少一个轴承便于所述轴的旋转。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述流体是制冷剂。
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