CN211398277U - 转子组件、压缩机及空调设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转子组件、压缩机及空调设备，其中，转子组件包括：转子(2)；以及第一轴承(5)和第二轴承(7)，安装于转子(2)，第一轴承(5)为动压气体轴承，第二轴承(7)的内圈(71)相对于转子(2)的径向尺寸可根据所述第一轴承(5)的工作状态调节。此种转子组件能够在转子的不同运行工况下灵活地调节轴承对转子的支撑状态，从而提高转子运行的稳定性及轴承的承载能力，并减少第一轴承的磨损。

Description

转子组件、压缩机及空调设备

技术领域

本实用新型涉及空气压缩设备技术领域，尤其涉及一种转子组件、压缩机及空调设备。

背景技术

轴承是旋转机械中必不可少的基础零部件，其功能包括：支撑轴及其轴上零件的持续转动，并减少转子与支承部件之间的摩擦。

在目前的离心机压缩机中，常用的轴承有滚动轴承、滑动轴承和磁悬浮轴承等。滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高等优点，应用广泛，但缺点是抗冲击能力差，不适应高转速环境；传统的油滑动轴承在高精度、重载、带冲击等场合有良好的适应性，但受结构限制，必须配置润滑系统和进行相应密封，增加了系统复杂程度；磁悬浮轴承近几年广泛应用于中小型压缩机，具有转速高、无油化等优势，但其轴承间隙大，限制了性能提升。

随着离心压缩机小型化的发展趋势，行业对轴承提出越来越高的要求，不仅要求其能以较高的转速运转，还要求具有极高的旋转精度。其中，气浮轴承具有摩擦损耗小、极高转速下几乎无摩擦、高温稳定性好、振动小、不需要润滑油等一系列优点，逐渐应用于离心压缩机。

气浮轴承根据润滑气膜生成机理的不同分为静压气体轴承和动压气体轴承。静压气体轴承是利用外部气源给轴承供气产生压力支承载荷，动压气体轴承则是利用气体在轴与轴承内表面间的楔形空间产生的压力气膜来支承载荷。与静压气体轴承相比，动压气体轴承不需要外部气源，简化了结构，而且它的动压效果将随相对运动速度的增加而愈加明显，十分适合高转速环境。

然而，将动压气体轴承应用于离心机压缩机后，在使用过程中发现，当压缩机处于开机、停机或者反转等工况时，转子运行的稳定性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种转子组件、压缩机及空调设备，能够提高转子支撑的稳定性。

本实用新型的一方面提出一种转子组件，包括：

转子；以及

第一轴承和第二轴承，安装于转子，第一轴承为动压气体轴承，第二轴承的内圈相对于转子的径向尺寸可根据第一轴承的工作状态进行调节。

在一些实施例中，转子组件还包括：

调节部件，被配置为在第一轴承处于非稳定工作状态时，使内圈与转子结合，以通过第二轴承支撑转子；并在第一轴承处于稳定工作状态时，使内圈与转子脱开，以通过第一轴承支撑转子。

在一些实施例中，第一轴承与转子之间具有第一间隙，在第一轴承处于稳定工作状态时，内圈与转子之间具有第二间隙，第二间隙大于第一间隙。

在一些实施例中，内圈包括：

沿周向设置的至少两个内圈段；和

至少两个弹性元件，弹性元件连接在相邻的内圈段的端部之间；

其中，在内圈与转子结合时，相邻的内圈段的端部之间抵接；在内圈与转子脱开时，相邻的内圈段的端部之间具有第三间隙。

在一些实施例中，内圈被配置为能够接收外部引入的高压气体施加的径向力；

转子组件还包括调节部件，用于调节高压气体的压力，以调节内圈的径向尺寸。

在一些实施例中，转子组件还包括：

转速检测部件，用于检测转子的转速；和

控制部件，用于在转子的转速处于第一转速区间时，使调节部件将气体压力增大至第一压力值，以使内圈与转子结合；并在转子的转速处于第二转速区间时，使调节部件将气体压力减小至第二压力值，以使内圈与转子脱开；其中，第一转速区间小于第二转速区间，第一压力值大于第二压力值。

在一些实施例中，转子组件包括支撑单元，支撑单元设在转子的至少一端，支撑单元包括第一轴承和第二轴承。

在一些实施例中，支撑单元包括：

支撑单元包括：

第一轴承；

两个沿轴向间隔设置的第二轴承，各第二轴承均设在第一轴承的同侧；

第二轴承座，用于通过各第二轴承对转子进行支撑，第二轴承座上设有引气通道，用于引入外部的高压气体；和

间隔组件，设在相邻第二轴承之间，且与内圈固定，间隔组件内设有压力腔，压力腔与引气通道连通，被配置为使高压气体向内圈施加径向力。

在一些实施例中，支撑单元包括两个第二轴承，两个第二轴承各自的内圈与间隔组件一体成型，两个第二轴承各自的外圈分别与间隔组件沿轴向的两个侧面接触且可滑动地设置。

在一些实施例中，同一支撑单元中的第二轴承沿轴向位于第一轴承的外侧。

在一些实施例中，转子包括：

第一轴段，第一轴段上设有第一轴承；

第二轴段，第二轴段上设有第二轴承，第二轴段的直径小于第一轴段；和

引导部，设在第一轴段和第二轴段的连接处，用于将第一轴段上的冷媒引导至第二轴段。

在一些实施例中，引导部的外轮廓在转子的纵截面内呈圆弧、斜坡或阶梯状。

在一些实施例中，转子组件还包括壳体，支撑单元还包括：

第一轴承座，连接于壳体，用于通过第一轴承对转子进行支撑；和

第二轴承座，连接于第一轴承座，且与壳体独立，用于通过第二轴承对转子进行支撑。

在一些实施例中，第二轴承座靠近第一轴承座的一端设有第一止口，用于限制第一轴承座沿轴向朝向第二轴承座运动的自由度，并对第一轴承进行止推；和/或

壳体的内侧壁上设有第二止口，用于限制第一轴承座沿轴向朝向远离第二轴承座运动的自由度。

在一些实施例中，第二轴承包括角接触式滚动轴承。

本实用新型的另一方面提出一种压缩机，包括上述实施例的转子组件。

本实用新型的再一方面提出一种空调设备，包括上述实施例的压缩机。

本实用新型实施例的转子组件，包括对转子进行支撑的第一轴承和第二轴承，第一轴承为动压气体轴承，第二轴承的内圈相对于转子的径向尺寸可根据转子处于不同工况时第一轴承的工作状态进行调节，以在转子的不同工况下灵活地调节轴承对转子的支撑状态，从而提高转子运行的稳定性及轴承的承载能力，防止第一轴承发生异常磨损。

附图说明

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

图1为本实用新型压缩机的一些实施例的剖视图；

图2为图1所示压缩机中第一轴承的结构示意图；

图3为图1所示压缩机中第二轴承的结构示意图；

图4为图3所示第二轴承中内圈的一些实施例的结构示意图。

附图标记说明

1、壳体；2、转子；3、定子；4、第一轴承座；5、第一轴承；6、第二轴承座；7、第二轴承；9、间隔组件；9’、间隔段；10、轴承压盖；10’、锁紧螺母；

11、冷媒出口；12、导向槽；13、冷媒进口；14、第二止口；21、第一轴段；22、第二轴段；23、第三轴段；24、引导部；31、孔；41、第一安装孔；51、轴承套；52、波箔；53、顶层箔片；61、第二安装孔；611、第一孔段；612、第二孔段；62、第一止口；71、内圈；711、内圈段；712、弹性元件；713、安装槽；72、外圈；73、滚动体；74、保持架；81、引气通道；82、压力腔；82’、子腔。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

本实用新型对离心压缩机的转子组件进行改进。为了便于描述本实用新型的改进点，下面下对离心压缩机的整体结构进行说明。

如图1所示，以两级离心式压缩机为例，包括壳体1、转子2和定子3。转子2和定子3形成电机，设在壳体1内，定子3为回转类零件，其上设有绕组，并通过紧配合固定于壳体1上，以通过产生磁场使转子2高速旋转，定子3套设在转子2外且位于转子2沿轴向的中间区域，转子2与定子3间隙配合。

壳体1沿轴向的两端分别连接有第一蜗壳和第二蜗壳，共同形成压缩机壳体。压缩机壳体为不规则形状，可通过铸造形成，主要对定子3和轴承座起到起支撑和固定作用。壳体1可呈圆筒状结构，定子3与壳体1紧配合，转子2设在壳体1的中心位置，转子2的两端分别设置一个叶轮，叶轮的内端设置扩压器，叶轮高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后扩压器中进行扩压，将叶轮出口介质的速度能转化为压力能，压力提高后的气体从蜗壳排出。

此种压缩机的工作原理为：在压缩机工作过程中转子2高速旋转，气体通过左侧的叶轮进入扩压器中，气体经过一级压缩后进入第一蜗壳中，第一蜗壳上的排气通道将压缩气体引导至进入右侧叶轮中，经过右侧叶轮的离心作用后进入右侧扩压器中，气体经过二级压缩后进入第二蜗壳中，并通过第二蜗壳上的排气通道排出压缩机。

为了在压缩机工作过程中对定子3进行冷却，在壳体1的侧壁上开设冷媒进口13和冷媒出口11，并在壳体1的内壁上设置螺旋形的导向槽12，以将冷媒从定子3第一侧的电机腔引导至第二侧的电机腔，从而在流动过程中对定子3冷却。对定子3冷却后形成的气态冷媒从定子3与转子2之间的间隙返回，以对转子2进行冷却。对定子3冷却后未完全气化的液态冷媒通过沿轴向开设在定子3上的孔31返回到第一侧的电机腔，并通过冷媒出口11排出电机腔。

为了对转子2进行支撑，转子2的两端分别安装有第一轴承5，用于承载转子2工作时受到的径向力，为径向轴承，第一轴承5采用动压气体轴承，并通过第一轴承座4进行支撑，第一轴承座4可固定于壳体1，定子3在轴向上位于两个第一轴承5之间。

如图2所示，动压气体轴承由外至内包括：轴承套51、弹性的波箔52和顶层箔片53。在顶层箔片53与转子2之间会形成动压气膜，当顶层箔片53和高速旋转的转子2之间形成楔形结构时，由于气体粘性，转子2带动气体运动，在楔形区压缩气体，形成气膜高压，支承转子2稳定运转。动压气膜形成时，转子2的旋转方向由波箔52和顶层箔片53的非固定端指向固定端，以满足气体从大截面进小截面出，如箭头θ。

当压缩机控制程序异常或者异常停机导致排气压力反冲时，存在转子2反向旋转的可能，此时难以形成稳定的气膜，动压气体轴承失效。而且，在压缩机开机与停机过程中，由于动压气体轴承的气膜未形成，导致顶层箔片53的内表面与转子2发生干摩擦接触，在频繁启停时，更加剧了第一轴承5的磨损，会降低寿命。另外，由于动压气体轴承实现了无油化，意味着润滑油介质有油改成制冷剂气体，而气体粘度仅为油粘度的千分之一，导致动压气体轴承的支撑刚度小、承载能力低，当转子2在低速工作时，气膜承载能力低，导致轴承承载能力低造成轴系失稳。

在第一轴承5处于上述提到的各种非稳定工作状态时，为了提高转子2的工作稳定性，本实用新型的转子组件包括第一轴承5和第二轴承7，均安装于转子2。其中，第一轴承5为气体动压轴承，第二轴承7可以是滚动轴承，如图3所示，包括内圈71、外圈72和设置在内圈71与外圈72之间的滚动体73，内圈71的径向尺寸可调，具体地，可根据转子2的运行工况进行调节。如图3所示，滚动体73可设在保持架74上。滚动轴承属于接触式轴承，起动灵敏、承载能力高、刚度稳定，可使轴系在低速下稳定运行，且设置简单，成本较低。

如图1所示，转子组件还可包括第二轴承座6，第二轴承座6固定设置，用于通过第二轴承7对转子2进行支撑。第二轴承7的外圈72与第二轴承座6采用紧配合，例如过盈量为40～60μm。

该实施例能够在转子的不同运行工况下灵活地调节轴承对转子的支撑状态，从而提高转子运行的稳定性及轴承的承载能力，防止第一轴承发生异常磨损，避免动压气体轴承的顶层箔片53的内表面与转子2发生干摩擦。

进一步地，本实用新型的转子组件还可包括调节部件，用于在转子2处于启动、停转、反转或低转速等工况，使第一轴承5处于非稳定工作状态时，将内圈71与转子2结合，例如内圈71与转子2之间形成紧配合，以通过第二轴承7支撑转子2，此时利用滚动轴承起动灵敏、承载能力高、刚度稳定的特点，防止转子2出现失稳现象；并在转子2处于高转速工况，使第一轴承5处于稳定工作状态时，将内圈71与转子2脱开，以通过第一轴承5支撑所述转子2，此时摩擦损耗小、旋转精度高、转子稳定性好。

此种转子组件能够在转子2的不同运行工况下，灵活地调节轴承对转子2的支撑状态，从而提高转子2运行的稳定性及轴承的承载能力。高转速与低转速的区分点为能够使第一轴承5建立起稳定气膜的转速，或者是能够使转子2悬浮的转速。

在第一轴承5处于非稳定工作状态时，例如压缩机启动过程中，第一轴承5与转子2之前未建立起稳定的气膜，此时由于第二轴承7的内圈71与转子2连接，外圈72与第二轴承座6之间为紧配合，第二轴承7优先且单独对转子2起支撑作用，可解决动压气体轴承在低转速下承载能力低的问题。在第一轴承5处于稳定工作状态时，第二轴承7的内圈71与转子2脱开，第一轴承5对转子2起主要支撑作用，而且，由于动压气体轴承在定位精度方面的优越性，转子2的振幅很小，可提高转子工作的稳定性。

如图1所示，第一轴承5与转子2之间具有第一间隙，在第一轴承5处于稳定工作状态时，内圈71与转子2之间具有第二间隙，第二间隙大于第一间隙。这样转子2在高转速工况下，可由第一轴承5独立支撑，防止由于精度误差使第二轴承7也参与支撑，充分利用动压气体轴承摩擦损耗小、旋转精度高、转子稳定性好的优点。

可选地，第二间隙也可不大于第一间隙，由于动压气体轴承在定位精度方面的优越性，转子2的振幅很小，该振幅小于滚动轴承的内部间隙，所以滚动轴承相当于处于悬空状态，第一轴承5对转子2起主要支撑作用。

如图4所示，内圈71包括：沿周向设置的至少两个内圈段711和至少两个弹性元件712，例如弹簧，弹性元件712连接在相邻的内圈段711的端部之间。其中，在内圈71与转子2结合时，相邻的内圈段711的端部之间抵接，抵接面为K，以使内圈71与转子2形成紧配合，增加各内圈段711对转子2的抱紧力；在内圈71与转子2脱开时，相邻的内圈段711的端部之间具有第三间隙，以使各内圈段711扩张增大径向尺寸，从而使内圈71与转子2之间具有第二间隙。

例如，在图4中，内圈71包括两个内圈段711和两个弹性元件712，在每个内圈段711的两个端面上均设有安装槽713，弹性元件712的两端分别连接于两个内圈段711相互靠近的安装槽713的底面。在在内圈71与转子2结合时，弹性元件712处于压缩状态，在内圈71与转子2脱开时，弹性元件712处于自由状态。

如图3所示，内圈71被配置为能够接收外部引入的高压气体施加的径向力；例如第二轴承座6外部或壳体1外部的高压气体，调节部件用于调节高压气体的压力，以调节内圈71的径向尺寸。例如，调节部件可包括压力调节阀等，调节部件可接收控制部件的控制信号自动进行调节，也可手动调节。

该实施例易于通过控制气压主动调节内圈71的径向尺寸，可实现精确调节，并在内圈71与转子2结合的状态下，能够提供稳定的连接力，防止转子2与内圈71之间发生打滑。可选地，也可通过高压油或者机械调节机构调节内圈71的径向尺寸。

进一步地，本实用新型的转子组件还可包括：转速检测部件，用于检测转子2的转速；和控制部件，用于在转子2的转速处于第一转速区间时，使调节部件将气体压力增大至第一压力值以使内圈71与转子2结合；在转子2的转速处于第二转速区间时，将调节部件将气体压力减小至第二压力值以使内圈71与转子2脱开；其中，第一转速区间小于第二转速区间，第一压力值大于第二压力值。

该实施例通过检测转子2的转速能够客观地反映出第一轴承5的工作状态，以准确地判断出第二轴承7内圈71径向尺寸调节的时机。

如图1所示，转子组件包括支撑单元，支撑单元设在转子2的至少一端，支撑单元包括第一轴承5和第二轴承7，即每个第一轴承5都对应设有第二轴承7。

该结构能够使转子2在低速工况下转动时，尽量保持转子2原有的支撑模式，可提高转子在低速和高速工况过渡时的稳定性。对于转子2两端均设置支撑单元的结构，能够始终保持转子2两端支撑的支撑模式，提高转子2工作的稳定性以及轴承的承载能力。较优地，两端的支撑单元可对称设置，以提高转子2工作稳定性。

如图1和图3所示，支撑单元包括：第一轴承5；两个沿轴向间隔设置的第二轴承7，各第二轴承7均设在第一轴承5的同侧；第二轴承座6，用于通过各第二轴承7对转子2进行支撑，第二轴承座6上设有引气通道81，用于引入外部的高压气体；和间隔组件9，设在相邻第二轴承7之间，且与内圈71固定，间隔组件9内设有压力腔82，压力腔82与引气通道81连通，被配置为使高压气体向内圈71施加径向力。

此种结构中，从第二轴承座6外部引入的高压气体能够作用于间隔组件9，以便同时向同一支撑单元中的两个第二轴承7施加径向力，可简化引气结构。而且，由于间隔组件9位于两个第二轴承7之间的中部位置，可使作用于同一支撑单元的两个第二轴承7中的气体作用力一致，从而保证两个第二轴承7内圈71调节的同步性和尺寸一致性，以在第一轴承5处于非稳定工作状态时，各第二轴承7能够同时对转子2起到支撑作用，使转子2各处受力均衡；在第一轴承5处于稳定工作状态时，各第二轴承7能够同时与转子2脱开，以免对第一轴承5的工作产生影响。

如图3所示，支撑单元包括两个第二轴承7，两个第二轴承7各自的内圈71与间隔组件9一体成型，两个第二轴承7各自的外圈72分别与间隔组件9沿轴向的两个侧面接触且可滑动地设置。由于第二轴承7在转子2处于低转速时工作，因此可减小外圈72与间隔组件9之间的磨损。由于间隔组件9随内圈71处于转动状态，为了便于向压力腔82内供气，可将压力腔82设计为环形槽，引气通道81可设计为孔，通过孔与环形槽的配合可实现从固定的第二轴承座6向转动的间隔组件9供气。

由于两个第二轴承7的内圈71与间隔组件9一体成型，相当于增加了第二轴承7内圈71的宽度，使内圈71与转子2的结合时受力均衡，不容易偏斜，而且能够增加内圈71与转子2接触的长度段，提高内圈71与转子2之间的结合力。另外，两个第二轴承7的内圈71与间隔组件9形成整体结构，可提高装配效率。可选地，内圈段71与间隔组件9也可通过粘接或紧固件等方式固定。

在一些实施例中，内圈71包括：沿周向设置的至少两个内圈段711和至少两个弹性元件712，弹性元件712连接在相邻的内圈段711的端部之间。相应地，间隔组件9包括至少两个圆弧状的间隔段9’，压力腔82包括至少两个子腔82’，各间隔段9’在周向上与各内圈段711对应设置，各间隔段9’上分别设置一个子腔82’。

在相邻的内圈段711的端部相地接时，各子腔82’整体形成环形槽，从引气通道81通入的气体进入环形槽内，以向各内圈段711施加径向力将内圈71与转子2压紧。当气压减小使内圈71与转子2之间具有第二间隙时，各子腔82’无法形成连续的环形槽，各子腔82’之间的间隙还可辅助气压减小。

如图1所示，支撑单元包括至少两个沿轴向间隔设置的第二轴承7，同一支撑单元中的各第二轴承7均设在第一轴承5的同侧。此种结构可简化第二轴承7的定位及支撑结构，也利于第二轴承7的装配和润滑。

如图1所示，同一支撑单元中的第二轴承7沿轴向位于第一轴承5的外侧。在此种结构中，第一轴承5更靠近电机冷却系统，可利用适量的液态冷媒为动压气体轴承进行润滑和降温。而且，第二轴承7采用滚动轴承时，在长期使用后容易发生磨损，将其设在第一轴承5外侧利于对滚动轴承进行维修或更换。可选地，同一支撑单元中的第二轴承7沿轴向位于第一轴承5的内侧。

如图1所示，转子2包括：第一轴段21、第二轴段22和引导部24。其中，第一轴段21上设有第一轴承5，第二轴段22上设有第二轴承7，第二轴段22的直径小于第一轴段21。引导部24设在第一轴段21和第二轴段22的连接处，用于将第一轴段21上的冷媒引导至第二轴段22。

在电机冷却不均时，部分液态冷媒未吸热气化，会积存在第二侧的电机腔内，当转子2高速旋转时，动压气体轴承会吸入周围冷媒介质，液态冷媒会随气态冷媒一起被吸入第一轴承5与转子2之间的间隙。适量的液态制冷剂有利于润滑轴承和降低其温度，但液态冷媒过多时，轴承内部会积液，占用空间，影响动压气膜形成，表现为轴系振幅变大。

通过设置引导部24，可使第一轴承5与转子2之间的液态冷媒引导至第二轴承7，不仅能够防止液态冷媒积存于第一轴承5，利于建立稳定的气膜，而且还能提高第二轴承7的润滑效果。

例如，如图1所示，引导部24的外轮廓在转子2的纵截面内呈圆弧，其半径未R，圆弧可以向内凹入或向外凸出，液态冷媒可在圆弧面的引导下流向第二轴承7，结合工作时转子2的高速旋转，可利用离心力将液态冷媒加速甩向第二轴承7。可选地，引导部24也可以呈斜坡或者阶梯状等。

当第二轴段22上沿轴向设置至少两个第二轴承7时，第一轴承5中积存的液态冷媒可以依次流到各个第二轴承7。例如，第二轴承7为滚动轴承，第一轴承5中的液态冷媒在被引导至内侧的滚动轴承后，可通过滚珠之间的游隙继续流到外侧的滚动轴承。

仍参考图1，转子组件还包括壳体1，支撑单元还可包括：第一轴承座4，连接于壳体1，用于通过第一轴承5对转子2进行支撑，第一轴承5与第一轴承座4通过紧配合连接；和第二轴承座6，连接于第一轴承座4，且与壳体1独立，用于通过第二轴承7对转子2进行支撑。

此种结构将第二轴承座6直接连接于第一轴承座4，无需改变壳体1原有的结构形式，还能减小第二轴承座6的体积。而且，第一轴承5中积存的液态冷媒可通过第二轴承座6与转子2之间形成的封闭腔体更多地进入第二轴承7，防止第一轴承5中积存的液态冷媒向壳体1内的其它区域流动，提高第二轴承7的润滑效果。

如图1所示，第二轴承7设在第一轴承5的外侧，第二轴承座6靠近第一轴承座4的一端设有第一止口62，第一轴承座4的一端嵌入第一止口62内，并抵靠在第一止口62的底面，用于限制第一轴承座4沿轴向朝向第二轴承座6运动的自由度，同时可对第一轴承5进行止推。此种结构可使转子组件更加紧凑，第二轴承座6对第二轴承7进行支撑的同时，还能对第一轴承座4进行限位。进一步地，第二轴承座6可通过紧固件固定于第一轴承座4上。

进一步地，壳体1的内侧壁上设有第二止口14，用于限制第一轴承座4沿轴向朝向远离第二轴承座6运动的自由度。由此，第一轴承座4沿轴向两个方向的自由度均被限制。

其中，第一轴承座4和第二轴承座6可采用分体结构，易于加工。或者，第一轴承座4和第二轴承座6一体成型，便于装配，易于提高第一轴承5和第二轴承7对应安装孔的同轴度。

第一轴承座4沿轴向设有第一安装孔41，用于安装第一轴承5，第一轴承5与第一安装孔41采用紧配合，例如过渡配合或过盈配合。工作时，第一轴承5利用动压气膜对转子2及轴上零件实现精密支撑，径向跳动可小于5μm。第二轴承座6沿轴向设有第二安装孔61，用于安装同一支撑单元中的各第二轴承7，第二轴承7的外径为D2，内径为D1，第二轴承7的外圈72与第二安装孔61采用紧配合。

在支撑单元中包括至少两个第二轴承7时，通过设置间隔组件9可使相邻第二轴承7间隔设置，使第二轴承7的定位更加准确，优化支撑效果，防止相邻第二轴承7之间相互影响。

如图1所示，第二轴承座6呈回转结构，沿轴向包括主体部和与主体部连接的法兰部，法兰部的端面上设有第一止口62。第二轴承座6设有第二安装孔61，第二安装孔61为阶梯孔，包括第一孔段611和第二孔段612，第一孔段611和第二孔段612的连接处形成阶梯面。同一支撑单元中位于最内侧的第二轴承7的外圈抵靠在阶梯面上，内圈抵靠在第二轴段22与引导部24形成的止推面上。

支撑单元还包括：轴承压盖10和锁紧螺母10’，转子2还包括第三轴段23，第三轴段23连接在第二轴段22远离第一轴段21的一端，第三轴段23的直径小于第二轴段22，同一支撑单元中位于最外侧的第二轴承7的外圈通过轴承压盖10限位，内圈通过锁紧螺母10’限位。轴承压盖10和锁紧螺母10’安装后，与第二轴承7的轴向间隙s可控制在30～50μm。

由于压缩机的叶轮在工作过程中对冷媒做功时，出气口压力大于进气口压力，该压差会产生轴向力及径向力，为了平衡转子2受到的轴向力，第二轴承7可采用角接触式滚动轴承。由此，可省去在压缩机中设置推力盘和气体推力轴承，能够简化结构，提高轴承工作可靠性，降低成本。

当程序异常或者异常停机导致排气压力反冲时，存在转子2反向旋转的可能，此时第一轴承5无法形成气膜而失效，此时第二轴承7工作，角接触式滚动轴承能够同时承载转子2受到的轴向力和径向力。

角接触式滚动轴承至少可采用如下设置方式之一：

其一，转子2的两端各设有一个支撑单元，每个支撑单元中均包括一个第一轴承5和一个第二轴承7，两端支撑单元中的第二轴承7反向安装。由于轴向力与转子2的结构和转速、压缩机的工况有关，其方向不确定，此种结构可同时平衡转子2在两个方向受到的轴向力。

其二，转子2的两端各设有一个支撑单元，每个支撑单元中均包括一个第一轴承5和至少两个第二轴承7，同一个支撑单元中的各个第二轴承7同向安装，两端支撑单元中的第二轴承7反向安装。此种结构既能平衡转子2在两个方向受到的轴向力，又能通过增加第二轴承7的数量提高承载能力。

其三，转子2的两端各设有一个支撑单元，每个支撑单元中均包括一个第一轴承5和两个第二轴承7，同一个支撑单元中的两个第二轴承7反向安装。此种结构通过一个支撑单元就能够平衡转子2在两个方向受到的轴向力，可防止转子2一端受到的轴向力向另一端传递，可提高轴系中各部件的使用寿命。

为了提高转子组件的安装精度，在一些实施例中，在转子组件加工过程中，可先将第一轴承座4、第二轴承座6与壳体1装配为组合体，并将组合体在加工设备上定位装夹，再将第一安装孔41和第二安装孔61通过一次定位装夹加工至预设尺寸。

通过在第一轴承座4、第二轴承座6与壳体1定位且形成组合体的状态下加工，可通过组合体的加工精度保证轴承的安装精度，而且通过一次定位装夹，可采用统一的加工基准，以保证各第一安装孔41和第二安装孔61的同轴度，提高定位精度，使转子2工作更加稳定。

例如，可从壳体1沿轴向的一侧将各个第一安装孔41和各个第二安装孔61依次加工至预设尺寸。各第一安装孔41和各第二安装孔61可采用镗孔的方式进行加工，加工刀具从壳体1一侧通过轴向进给依次加工，可提高加工效率，并进一步提高各第一安装孔41和各第二安装孔61的同轴度，提高定位精度，使转子2工作更加稳定。

将第一轴承座4、第二轴承座6与壳体1装配为组合体的步骤包括：将第一轴承座4与第二轴承座6通过第一止口62配合，并将进行第一轴承座4与壳体1通过第二止口14配合，以进行第一重定位，这两个配合装配环节的顺序不作限制；将第一轴承座4与第二轴承座6之间，和第一轴承座4与壳体1之间通过紧固件固定；在通过紧固件固定后，在第一轴承座4与第二轴承座6之间，和第一轴承座4与壳体1之间打销钉，以进行第二重定位。

在通过第一止口62和第二止口14初步定位后，通过紧固件约束第一轴承座4、第二轴承座6和壳体1的位置关系，在此基础上，在原来销孔的基础上，在第一轴承座4与第二轴承座6之间、第一轴承座4与壳体1之间再配合打销孔，并将销钉插入销孔中，通过销钉既能防止在加工过程中受到较大的切削力使各部件之间发生位置变化，也可为后续产品装配过程提供精确定位。通过采用两重定位，可精确保证第一轴承座4、第二轴承座6和壳体1之间的安装精度，从而提高第一轴承5和第二轴承7的同轴度。

在加工完成后，将组合体拆开，以便在壳体1、第一轴承座4与第二轴承座6分离的状态下安装第一轴承5和第二轴承7。在装配过程中，通过止口和销钉双重定位方式，能够保证第一轴承5和第二轴承7的装配精度，提高轴承转子系统的稳定性。

本实用新型的转子组件采用多轴承配合工作方式，可实现压缩机在低转速和高转速阶段均高精度运行。其利用滚动轴承起动灵敏、承载能力高、刚度稳定的特点，并通过滚动轴承与转子2紧配合，可实现在低转速下由滚动轴承支撑转子2，使转子2的旋转精度在10～30μm。同时，四个角接触轴承在单边成对使用、两边对称布置，这样一方面可以提高轴承承载能力，另一方面也有效平衡轴系和轴承自身产生的轴向力。当压缩机转速提升后，动压效果也将随速度的增加而愈加明显，逐渐形成动压气膜，动压气体轴承逐渐起支承作用，当动压气膜完全形成后，由于气膜的稳定性高，实现转子振幅小于5μm，此时动压气体轴承单独工作，滚动轴承不工作，实现高转速下的高精度运转。

本实用新型还提供了一种压缩机，例如离心压缩机，包括上述实施例的转子组件。由于本实用新型的转子组件能够提高转子在各工作状态下运行的稳定性及轴承的承载能力，因此可优化离心压缩机的工作性能，并提高使用寿命，而且，转子转动稳定也可降低压缩机工作过程中产生的噪声。除此之外，本实用新型的转子组件也可用于电机中。

此种压缩机的具体工作流程如下：

当压缩机在静止时，由于气压作用使第二轴承7的内圈71与转子2紧配合，以保证压缩机启动条件，此时通过第二轴承7支撑转子2。

当压缩机在低转速运行时，增加控制气体压力使转子2与内圈71紧配合，以通过第二轴承7支撑转子2在低转速下运行。

随着压缩机逐渐加速，转子2的重心逐渐升高，随之带动内圈71一起运动，此时将通过调节部件将控制气压逐渐降低，内圈71在弹性元件713的作用下向外扩张并逐渐松开转子，当转子2达到一定转速后，由于在转子2与第一轴承5之间形成了具有刚度的气膜，使转子2自适应悬浮，以通过第一轴承5支撑转子2在高转速下运行。

当压缩机在高速运行过程中，突然停机或者主动降速时，当速度逐渐接近转子悬浮速度时，由于动压效应逐渐消失，使控制气压逐渐升高，例如线性升高，使内圈71逐渐靠近转子2，当转子2速度处于第一转速区间，即低于悬浮速度时，内圈71在气压的作用下抱紧转子2，动压气体轴承失去气膜支撑作用，转子2在第二轴承7的支撑下运转至停机。至此，压缩机在启动到停止整个周期中，转子2与第一轴承5之间无直接接触，不存在摩擦风险，提高机组运行可靠性和轴承寿命。

进一步的，此种压缩机可在低转速和高转速阶段均高精度运行。其中，利用滚动轴承起动灵敏、承载能力高、刚度稳定的特点，实现在低转速下由滚动轴承支承轴系，实现旋转精度在10～30μm。同时，采用4个角接触轴承，单边成对使用且两边对称布置，一方面可以提高轴承承载，另一方面也有效平衡轴系和轴承自身产生的轴向力。当压缩机转速提升后，动压效果也将随速度的增加而愈加明显，逐渐形成动压气膜，第一轴承5逐渐起支承作用，当动压气膜完全形成后，由于气膜的稳定性高，实现转子2振幅小于5μm，此时第一轴承5单独工作，第二轴承7不工作，实现高转速下的高精度运转。

本实用新型还提供了一种空调设备，包括上述实施例的压缩机。此种空调设备具备较高的工作稳定性和可靠性。

本实用新型还提供了一种基于上述实施例所述转子组件的工作方法，在一些实施例中，包括：

步骤101、确定第一轴承5的工作状态；

步骤102、根据第一轴承5的工作状态调节内圈71的径向尺寸。

其中，步骤101可通过控制部件执行，步骤102可通过控制部件控制气压调节阀执行。

在一些实施例中，步骤101确定第一轴承5的工作状态的步骤包括：

步骤101A、检测转子2的转速；

步骤101B、判断转子2的转速所处的区间，在转子2的转速处于第一转速区间时，确定第一轴承5处于非稳定工作状态；在转子2的转速处于第二转速区间时，确定第一轴承5处于稳定工作状态。其中，第一转速区间小于第二转速区间。

在一些实施例中，步骤102根据第一轴承5的工作状态调节内圈71的径向尺寸的步骤包括：

步骤102A、在第一轴承5处于非稳定工作状态时，通过调节部件将气体压力增大至第一压力值，使内圈71与转子2结合，以通过第二轴承7支撑转子2；

步骤102B、在第一轴承5处于稳定工作状态时，通过调节部件将气体压力减小至第二压力值，使内圈71与转子2脱开，以通过第一轴承5支撑转子2。其中，第一压力值大于第二压力值。

以上对本实用新型所提供的一种转子组件、压缩机及空调设备进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种转子组件，其特征在于，包括：

转子(2)；以及

第一轴承(5)和第二轴承(7)，安装于所述转子(2)，所述第一轴承(5)为动压气体轴承，所述第二轴承(7)的内圈(71)相对于所述转子(2)的径向尺寸可根据所述第一轴承(5)的工作状态进行调节。

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，还包括：

调节部件，被配置为在所述第一轴承(5)处于非稳定工作状态时，使所述内圈(71)与所述转子(2)结合，以通过所述第二轴承(7)支撑所述转子(2)；并在所述第一轴承(5)处于稳定工作状态时，使所述内圈(71)与所述转子(2)脱开，以通过所述第一轴承(5)支撑所述转子(2)。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述第一轴承(5)与所述转子(2)之间具有第一间隙，在所述第一轴承(5)处于稳定工作状态时，所述内圈(71)与所述转子(2)之间具有第二间隙，所述第二间隙大于所述第一间隙。

4.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述内圈(71)包括：

沿周向设置的至少两个内圈段(711)；和

至少两个弹性元件(712)，所述弹性元件(712)连接在相邻的所述内圈段(711)的端部之间；

其中，在所述内圈(71)与所述转子(2)结合时，相邻的所述内圈段(711)的端部之间抵接；在内圈(71)与所述转子(2)脱开时，相邻的所述内圈段(711)的端部之间具有第三间隙。

5.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述内圈(71)被配置为能够接收外部引入的高压气体施加的径向力；

所述转子组件还包括调节部件，用于调节高压气体的压力，以调节所述内圈(71)的径向尺寸。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，还包括：

转速检测部件，用于检测所述转子(2)的转速；和

控制部件，用于在所述转子(2)的转速处于第一转速区间时，使调节部件将气体压力增大至第一压力值，以使所述内圈(71)与所述转子(2)结合；并在所述转子(2)的转速处于第二转速区间时，使调节部件将气体压力减小至第二压力值，以使所述内圈(71)与所述转子(2)脱开；其中，所述第一转速区间小于所述第二转速区间，所述第一压力值大于所述第二压力值。

7.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，包括支撑单元，所述支撑单元设在所述转子(2)的至少一端，所述支撑单元包括所述第一轴承(5)和所述第二轴承(7)。

8.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，所述支撑单元包括：

所述第一轴承(5)；

两个沿轴向间隔设置的所述第二轴承(7)，各所述第二轴承(7)均设在所述第一轴承(5)的同侧；

第二轴承座(6)，用于通过各所述第二轴承(7)对所述转子(2)进行支撑，所述第二轴承座(6)上设有引气通道(81)，用于引入外部的高压气体；和

间隔组件(9)，设在相邻所述第二轴承(7)之间，且与所述内圈(71)固定，所述间隔组件(9)内设有压力腔(82)，所述压力腔(82)与所述引气通道(81)连通，被配置为使高压气体向所述内圈(71)施加径向力。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，两个所述第二轴承(7)各自的内圈(71)与所述间隔组件(9)一体成型，两个所述第二轴承(7)各自的外圈(72)分别与所述间隔组件(9)沿轴向的两个侧面接触且可滑动地设置。

10.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，同一所述支撑单元中的所述第二轴承(7)沿轴向位于所述第一轴承(5)的外侧。

11.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转子(2)包括：

第一轴段(21)，所述第一轴段(21)上设有所述第一轴承(5)；

第二轴段(22)，所述第二轴段(22)上设有所述第二轴承(7)，所述第二轴段(22)的直径小于所述第一轴段(21)；和

引导部(24)，设在所述第一轴段(21)和第二轴段(22)的连接处，用于将所述第一轴段(21)上的冷媒引导至所述第二轴段(22)。

12.根据权利要求11所述的转子组件，其特征在于，所述引导部(24)的外轮廓在所述转子(2)的纵截面内呈圆弧、斜坡或阶梯状。

13.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，还包括壳体(1)，所述支撑单元还包括：

第一轴承座(4)，连接于所述壳体(1)，用于通过所述第一轴承(5)对所述转子(2)进行支撑；和

第二轴承座(6)，连接于所述第一轴承座(4)，且与所述壳体(1)独立，用于通过所述第二轴承(7)对所述转子(2)进行支撑。

14.根据权利要求13所述的转子组件，其特征在于，

所述第二轴承座(6)靠近所述第一轴承座(4)的一端设有第一止口(62)，用于限制所述第一轴承座(4)沿轴向朝向所述第二轴承座(6)运动的自由度，并对所述第一轴承(5)进行止推；和/或

所述壳体(1)的内侧壁上设有第二止口(14)，用于限制所述第一轴承座(4)沿轴向朝向远离所述第二轴承座(6)运动的自由度。

15.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第二轴承(7)包括角接触式滚动轴承。

16.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1～15任一所述的转子组件。

17.一种空调设备，其特征在于，包括权利要求16所述的压缩机。

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