CN1405457A

CN1405457A - 离心式制冷压缩装置

Info

Publication number: CN1405457A
Application number: CN 01128874
Authority: CN
Inventors: 刘永言
Original assignee: XIWANG ELECTRONIC RESEARCH INST CHENGDU CITY
Current assignee: XIWANG ELECTRONIC RESEARCH INST CHENGDU CITY
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-26

Abstract

本发明公开了一种离心式制冷压缩装置，它由电机转子、电机定子、电机轴、锥形磁悬浮轴承、轴承端盖、叶轮、机体等组成。叶轮与电机轴同轴直联，两组锥形磁悬浮轴承对称安装在电机转子的两侧轴上，限位用的轴承端盖置于锥形磁悬浮轴承的外端；锥形磁悬浮轴承由锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环组成。该装置结构简单，制冷耗能少，效率高。

Description

离心式制冷压缩装置

本发明属于气体压缩领域，特别是离心式制冷压缩机。

现有离心式制冷压缩机的结构形成，由轴承、电机、叶轮、机体、齿轮箱、润滑系统等组成，其特点如下：

1、转轴支撑采用滑动轴承或滚动轴承，因此磨擦引起的损耗较大，使机组效率降低；

2、由于轴承、传动齿轮等均存在接触磨擦，必须设置专用润滑系统及配套的润滑油加热、冷却、过滤、分油和用于安全停机的压力贮油等系统，因此带来如下弊端：

a)系统结构复杂；

b)故障率高；

c)增加能耗；

d)设备成本高；

e)传动噪声大；

f)最关键的是，当润滑油进入蒸发器时，在低温区，润滑油粘度会大幅增加，并在低温传热面上粘附，形成油膜，由于油膜的热阻是相同厚度金属壁面(如紫铜管)的2700-2900倍，使系统总传热系数K值降低，通常采取加大换热面积的措施加以克服，势必增大设备成本和增大设备体积；

g)当大量润滑油在低温区凝结时，会影响到机组的润滑或造成重大设备故障。

3、由于离心式制冷压缩机的工作特性，工作时必然存在轴向推力，通常采用止推轴承或专设液压(或气压)平衡盘加以克服，势必增大轴承负荷，增大损失，若采用平衡盘，也将使系统结构复杂，同时，平衡盘将增大系统耗功，使系统效率下降。

本发明的目的，就是降低和杜绝常规离心式制冷压缩机的磨擦损耗，取消润滑系统，使机组最大限度的简化，最大限度的提高机组效率。

本发明的第一技术方案为：

一种离心式制冷压缩装置，它由电机转子、电机定子、电机轴、锥形磁悬浮轴承及限位用的轴承端盖、叶轮、机体组成；叶轮与电机轴同轴直联，电机定子与电机转子安装在电机轴的中部，两组锥形磁悬浮轴承对称安装在电机转子的两侧的轴上，限位用的轴承端盖置于锥形磁悬浮轴承的外端，并固定在机体上。锥形磁县浮轴承由锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环组成，它们的锥形内孔和锥形外园的锥度相等，锥形外园动磁环固定在电机轴上并置于锥形内孔静磁环内，锥形内孔静磁环安装在机体上，锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环锥度表面的磁极相同，锥度相等。

本发明的第二技术方案为：

一种离心式制冷压缩装置，它由电机转子、电机定子、电机轴、两组径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承及限位用的轴承端盖、叶轮，机体组成；叶轮与电机轴同轴直联，电机定子与电机转子安装在电机轴的中部，两组径向磁悬浮轴承对称安装在电机转子的两侧轴上，轴向磁悬浮轴承安装在电机轴的尾端，轴承端盖置于轴向磁悬浮轴承的外侧并固定在机体上；径向磁悬浮轴承由静磁环和动磁环组成，动磁环安装在静磁环内，静磁环安装在机体上，静磁环内孔和动磁环外园表面的磁极相同；轴向磁悬浮轴承由大静磁环、大动磁环和小静磁环组成，大动磁环固定在电机轴上，大静磁环置于大动磁环的内侧并安装在机体上，小静磁环置于大动磁环的外侧并安装在轴承端盖上。大静磁环、大动磁环和小静磁环同轴，大动磁环轴向两端面上的磁极与大静磁环和小静磁环对应端面上的磁极相同。

本发明较现有技术的优点及效果：

1、采用了叶轮与电机轴同轴直联，电机直接用变频器增速实现了单极压缩，取消了常规的齿轮增速机构及其润滑系统，简化了结构。

2、使转轴达到了三维磁悬浮，克服了现有技术中的转动接触磨擦，使机组效率大幅提高。

3、彻底取消了现有技术中的结构复杂、故障率高、环节多、要求极高的润滑系统，使系统结构最大限度的简化，降低了机组的故障率，减少了机组能耗，减少了制造成本，缩小了体积。

4、特别是克服了因为润滑油在蒸发器内低温换热面上的粘附而大幅降低换热器传热系数的弊病，机组实现无油化，使机组效率提高。

5、机组寿命大幅增长。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为第一技术方案原理图

图2为第二技术方案原理图

图3为现有离心式制冷压缩装置的结构原理图。

如图1所示，采用叶轮与电机轴同轴直联和锥形磁悬浮轴承的离心式制冷压缩装置，由电机转子7、电机定子8、电机轴2、两组锥形磁悬浮轴承3及限位用的轴承端盖4、叶轮1、机体9组成；件1和件2同轴直联，件8与件7安装在件2的中部，两组件3对称安装在件7的两侧轴上，限位用的件4置于件3的外端。件3由锥形内孔静磁环5和锥形外园动磁环6组成，它们锥形内孔和锥形外园的锥度相等，件6固定在件2上并置于件5内，件5安装在件9上，件5和件6锥度表面的磁极相同、锥度相等。

静止状态：两组锥形磁悬浮轴承使电机转子处于静止悬浮状态，两端的件5与件6的轴向间隙相等，磁极斥力相等，处于静态平衡。

工作状态：电机轴带动叶轮高速旋转，由于离心力的作用，使被压缩气体从叶轮轴向吸入，径向排出，并实现对气体的压缩。由于工作时，叶轮的轴向两侧的压力不相等，形成向叶轮吸入侧的轴向推力，并使叶轮产生按图示向左移动的推力，由于件1、件6均与电机轴固定，当件6向左产生位移时，使左侧件5与件6的间隙减小，造成磁极对产生的向右侧轴向斥力加大，右侧件5与件6的间隙加大，使此磁极对产生的向左侧轴向斥力减小，上述两项合力的结果是产生一个向右侧的轴向推力，阻力电机轴继续向左移动，直至达到动态平衡。

如图2所示，采用叶轮与电机轴同轴直联和径向、轴向磁悬浮轴承的离心式制冷压缩装置，由电机转子7、电机定子8、电机轴2，两组径向磁悬浮轴承11、轴向磁悬浮轴承14及限位用的轴承端盖4、叶轮1、机体9组成；件1与件2同轴直联，件8与件7安装在件2的中部，两组件11对称安装在件7的两则轴上，件14安装在件2的尾端，件4置于件14的外侧并固定在件9上；件11由静磁环12和动磁环13组成，件13安装在件12内，件12安装在件9上，件12内孔和件13外园表面的磁极相同，件14由大静磁环15、大动磁环16和小静磁环17组成，件16固定在件2上，件15置于件16的内侧并安装在件9上，件17置于件16的外侧并安装在件4上，件15、件16和件17同轴，件16轴向两端面上的磁极与件15和件17对应端面上的磁极相同。

静止状态：两组径向磁悬浮轴承组件11使电机轴处于径向悬浮，在轴向磁悬组14中，由于件15大于件17，由于磁极斥力不平衡，使件16向右移动，使件15与件16的间隙加大，件16与件17的间隙减小直至件15与件16的斥力和件16与件17间的斥力相等，达到静态平衡。

工作状态：电机轴带动叶轮高速旋转，并实现对气体的压缩，与第一技术方案相同，叶轮会产生向左的轴向推力，由于件16与件2固定，因此，在轴向推力的作用下，使件16向左移动，使件15与件16的间隙缩小，件16与件17的间隙增大，使件14产品磁极斥力的合力方向向右，阻止件2继续向左位移，直至达到动态平衡。

凡是使用了能够使离心式制冷压缩机电机轴实现磁悬浮的其它结构磁悬浮轴承，均属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种主要由电机转子、电机定子、电机轴、叶轮、机体组成的离心式制冷压缩装置，其特征在于：它还有两组锥形磁悬浮轴承和用于限位的轴承端盖；叶轮与电机轴同轴直联，电机定子与电机转子安装在电机轴的中部，两组锥形磁悬浮轴承对称安装在电机转子的两侧轴上，限位用的轴承端盖置于锥形磁悬浮轴承的外侧，并固定在机体上。

2.根据权利要求1所述的离心式制冷压缩装置，其特征在于：所述锥形磁悬浮轴承由锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环组成，锥形外园动磁环固定在电机轴上并置于锥形内孔静磁环内，锥形内孔静磁环安装在机体上，锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环锥度表面的磁极相同。

3.根据权利要求2所述的离心式制冷压缩装置，其特征在于：所述锥形内孔静磁环和锥形外园动磁环的锥度相等。

4.一种主要由电机转子、电机定子、电机轴、叶轮、机体组成的离心式制冷压缩装置，其特征在于：它还有两组径向磁悬浮轴承、一组轴向磁悬浮轴承和用于限位的轴承端盖；叶轮与电机轴同轴直联，电机定子与电机转子安装在电机轴的中部，两组径向磁悬浮轴承对称安装在电机转子的两侧轴上，轴向磁悬浮轴承安装在电机轴的尾端，轴承端盖置于轴向磁悬浮轴承的外侧，并固定在机体上。

5.根据权利要求4所述的离心式制冷压缩装置，其特征在于：所述径向磁悬浮轴承由静磁环和动磁环组成，动磁环安装在静磁环内，静磁环安装在机体上，静磁环内孔和动磁环外园表面的磁极相同。

6.根据权利要求4所述的离心式制冷压缩装置，其特征在于：所述轴向磁悬浮轴承由大静磁环、大动磁环和小静磁环组成，大动磁环固定在电机轴上，大静磁环置于大动磁环的内侧，安装在机体上，小静磁环置于大动磁环的外侧，并安装在轴承端盖上。大静磁环、大动磁环和小静磁环同轴，大动磁环轴向两端面上的磁极与大静磁环和小静磁环对应端面上的磁极相同。