CN214617124U - 气悬浮压缩机和制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种气悬浮压缩机和制冷设备。气悬浮压缩机包括：壳体；转子，可转动地设于壳体内；第一叶轮，设于转子的第一轴向端；第二叶轮，设于转子的第二轴向端；第一调节环，设于转子的第一轴向端，且与第一叶轮之间形成第一间隙，第一间隙位于第一气体压缩后区域，第一调节环被配置为抵消第一气体压缩前区域与第一间隙内的气体压差产生的部分轴向力；和第二调节环，设于转子的第二轴向端，且与第二叶轮之间形成第二间隙，第二间隙位于第二气体压缩后区域，第二调节环被配置为抵消第二气体压缩前区域与第二间隙内的气体压差产生的部分轴向力。本实用新型通过背靠背叶轮+双调节环，可很大程度上降低轴向力，提高气悬浮压缩机运行的可靠性。

Description

气悬浮压缩机和制冷设备
技术领域
本实用新型涉及电器设备领域，尤其涉及一种气悬浮压缩机和制冷设备。
背景技术
气悬浮压缩机是一种利用气体轴承来支撑转子的压缩机，具备极限转速大、自适应稳定性强等特点。但是，在气悬浮压缩机的叶轮压缩气体的过程中，电机的转子会发生窜动，影响气悬浮压缩机的使用性能。相关技术中通常使用轴向气体轴承来防止转子发生窜动，然而，电机的转子窜动幅度越大，轴向气体轴承失效的可能性也就越大，进而导致气悬浮压缩机运行可靠性也就越差。
发明内容
本实用新型的一些实施例提出一种气悬浮压缩机和制冷设备，用于缓解转子窜动幅度大的问题。
本实用新型的一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，其包括：
壳体；
转子，可转动地设于所述壳体内；
第一叶轮，设于所述转子的第一轴向端，所述第一叶轮被配置为转动，以在所述第一叶轮的前方形成第一气体压缩前区域，在所述第一叶轮的后方形成第一气体压缩后区域；
第二叶轮，设于所述转子的第二轴向端，所述第二叶轮被配置为转动，以在所述第二叶轮的前方形成第二气体压缩前区域，在所述第二叶轮的后方形成第二气体压缩后区域；
第一调节环，设于所述转子的第一轴向端，所述第一调节环与所述第一叶轮之间形成第一间隙，所述第一间隙位于所述第一气体压缩后区域，所述第一调节环被配置为抵消所述第一气体压缩前区域与所述第一间隙内的气体压差产生的部分轴向力；以及
第二调节环，设于所述转子的第二轴向端，所述第二调节环与所述第二叶轮之间形成第二间隙，所述第二间隙位于所述第二气体压缩后区域，所述第二调节环被配置为抵消所述第二气体压缩前区域与所述第二间隙内的气体压差产生的部分轴向力。
在一些实施例中，所述壳体内形成有电机腔；
所述电机腔内的气体压力作用于所述第一调节环，所述第一调节环被配置为抵消所述第一气体压缩前区域、所述第一间隙和所述电机腔内的气体压差产生的部分轴向力，和/或，
所述电机腔内的气体压力作用于所述第二调节环，所述第二调节环被配置为抵消所述第二气体压缩前区域、所述第二间隙和所述电机腔内的气体压差产生的部分轴向力。
在一些实施例中，所述第一调节环的外径小于等于所述第一叶轮的外径，和/或，第二调节环的外径小于等于所述第二叶轮的外径。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括：
环形的第一扩压器和第一梳齿密封结构，所述第一扩压器的外周连接于所述壳体的内壁，所述第一梳齿密封结构设于所述第一扩压器的内周与所述第一调节环之间，和/或，
环形的第二扩压器和第二梳齿密封结构，所述第二扩压器的外周连接于所述壳体的内壁，第二梳齿密封结构设于所述第二扩压器的内周与所述第二调节环之间。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括轴向轴承组件，所述轴向轴承组件位于所述转子的第一轴向端，且相对于所述第一调节环靠近所述壳体的轴向中部。
在一些实施例中，所述轴向轴承组件的内径与所述第一调节环的内径相同，所述轴向轴承组件的外径大于所述第一调节环的外径。
在一些实施例中，所述轴向轴承组件包括：
止推盘，设于所述转子；
第一轴向轴承，位于所述止推盘与所述第一调节环之间；以及
第二轴向轴承，位于所述止推盘远离所述第一轴向轴承的一侧。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第一径向轴承，所述第一径向轴承位于所述转子的第一轴向端，且相对于所述轴向轴承组件靠近所述壳体的轴向中部。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括：
第一扩压器，其外周连接于所述壳体的内壁，所述第一调节环位于所述第一扩压器的内周与所述转子之间；以及
第一轴承座，连接于所述壳体的内壁，所述第一径向轴承设于所述第一轴承座；
其中，所述轴向轴承组件位于所述第一扩压器与所述第一轴承座之间。
在一些实施例中，所述轴向轴承组件包括止推盘、第一轴向轴承和第二轴向轴承；所述止推盘设于所述转子；所述第一轴向轴承位于所述止推盘与所述第一调节环之间，且连接于所述第一扩压器；所述第二轴向轴承位于所述止推盘与所述第一轴承座之间，且连接于所述第一轴承座。
在一些实施例中，所述第一扩压器与所述第一轴承座之间靠近所述转子的部位形成有第三间隙，所述轴向轴承组件位于所述第三间隙，所述第一扩压器与所述第一轴承座远离所述转子的部位相互贴合。
在一些实施例中，所述转子包括第一轴段和第二轴段，所述第一轴段的直径小于所述第二轴段的直径，所述第一调节环和所述轴向轴承组件位于所述第一轴段，所述第一径向轴承位于所述第二轴段。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第二径向轴承，所述第二径向轴承位于所述转子的第二轴向端，且相对于所述第二调节环靠近所述壳体的轴向中部。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括：
第二扩压器，其外周连接于所述壳体的内壁，所述第二调节环位于所述第二扩压器的内周与所述转子之间；以及
第二轴承座，连接于所述壳体的内壁，所述第二径向轴承设于所述第二轴承座；所述第二轴承座与所述第二扩压器贴合。
在一些实施例中，所述转子具有不同直径的轴段，所述第二调节环所在的所述转子的轴段的直径小于所述第二径向轴承所在的所述转子的轴段的直径。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括：
第一蜗壳，设于所述壳体的第一轴向端，且包围所述第一叶轮，所述第一气体压缩前区域和所述第一气体压缩后区域位于所述第一蜗壳内，且相互连通；和/或，
第二蜗壳，设于所述壳体的第二轴向端，且包围所述第二叶轮，所述第二气体压缩前区域和所述第二气体压缩后区域位于所述第二蜗壳内，且相互连通。
在一些实施例中，
所述第一调节环的材料硬度大于所述第一扩压器的材料硬度；和/或，
所述第二调节环的材料硬度大于所述第二扩压器的材料硬度。
在一些实施例中，
所述第一调节环的材料硬度与所述第一扩压器的材料硬度的差值≥15HRC；和/或，
所述第二调节环的材料硬度与所述第二扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
在一些实施例中，所述第一间隙的轴向尺寸≥0.6mm，和/或，所述第二间隙的轴向尺寸≥0.6mm。
一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，其包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子和叶轮；以及
调节环，套装在所述转子上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm。
一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，其包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子、叶轮和扩压器；以及
调节环，套装在所述转子上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节环与所述扩压器之间设有梳齿密封结构，所述调节环的材料硬度大于所述扩压器的材料硬度。
在一些实施例中，所述调节环的材料硬度与所述扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，其包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子、叶轮和扩压器；以及
调节环，套装在所述转子上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm；
所述调节环与所述扩压器之间设有梳齿密封结构，所述调节环的材料硬度大于所述扩压器的材料硬度。
在一些实施例中，所述调节环的材料硬度与所述扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，所述气悬浮压缩机包括：压缩机主体和调节环；
所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域；
所述调节环套装在所述压缩机主体的电机的转子上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述压缩机主体的叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力。
在其中一些实施例中，所述调节环采用过盈配合的方式固定在所述电机的转子上。
在其中一些实施例中，所述压缩机主体包括：壳体，设置在所述壳体第一开口处的第一扩压器，罩设在所述壳体上的第一蜗壳，位于所述第一蜗壳内的第一叶轮，以及设置在所述壳体内的所述电机、第一径向轴承、轴向轴承组件；
所述电机的转子的第一轴向端依次穿过所述第一径向轴承、所述轴向轴承组件、所述第一扩压器与所述第一叶轮连接；
所述调节环包括第一调节环，所述第一调节环位于所述第一扩压器内并与所述第一叶轮之间形成有所述调节间隙，此处的所述调节间隙为第一间隙。
在其中一些实施例中，所述第一径向轴承通过第一轴承座固定在所述壳体内。
在其中一些实施例中，所述壳体内设置有第一台阶面；
所述第一轴承座抵接于所述第一扩压器与所述第一台阶面之间。
在其中一些实施例中，所述转子的外壁上设置有第二台阶面；
所述轴向轴承组件的内圈部分限位于所述第一调节环与所述第二台阶面之间所形成的容纳腔中，所述轴向轴承组件的外圈部分连接于所述第一扩压器与所述第一轴承座之间。
在其中一些实施例中，所述壳体的第一开口处设置有第三台阶面，所述第一扩压器的外壁上设置有第四台阶面；
所述第四台阶面通过紧固件搭接在所述第三台阶面上。
在其中一些实施例中，所述压缩机主体还包括：设置在所述壳体第二开口处的第二扩压器，罩设在所述壳体上的第二蜗壳，位于所述第二蜗壳内的第二叶轮，以及设置在所述壳体内的第二径向轴承；
所述转子的第二轴向端依次穿过所述第二径向轴承、所述第二扩压器与所述第二叶轮连接。
在其中一些实施例中，所述调节环还包括第二调节环，所述第二调节环位于所述第二扩压器内并与所述第二叶轮之间形成有所述调节间隙，此处的所述调节间隙为第二间隙。
在其中一些实施例中，所述第二径向轴承通过第二轴承座固定在所述壳体内。
在其中一些实施例中，所述壳体内设置有第五台阶面；
所述第二轴承座抵接于所述第二扩压器与所述第五台阶面之间。
在其中一些实施例中，所述壳体的第二开口处设置有第六台阶面，所述第二扩压器的外壁上设置有第七台阶面；
所述第七台阶面通过紧固件搭接在所述第六台阶面上。
在其中一些实施例中，所述转子的外壁上设置有第八台阶面；
所述第二调节环与所述第八台阶面相抵。
一些实施例还提供了一种制冷设备，所述制冷设备包括上述的气悬浮压缩机。
基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
在一些实施例中，第一叶轮与第二叶轮背靠背设置，且分别设于转子的轴向的两端，利用第一叶轮与第二叶轮所受气体压力相反的方法，使轴向力之间相互抵消，最后将轴向力削弱，避免气悬浮压缩机轴向力的累加；由于叶轮的背面会受到气压带来的压力，调节环固定于转子上，叶轮背面的受力面积可通过调节环进行调节，以减少叶轮的受力面积，进一步减少轴向力；通过背靠背叶轮结构+双调节环结构，可很大程度上降低轴向力，提高轴承气膜厚度与轴承安全系数。
在一些实施例中，上述气悬浮压缩机和制冷设备，电机的转子上套装有调节环，调节环位于气体压缩后区域中并与叶轮之间具有调节间隙，当电机的转子带动调节环以及叶轮转动时，该调节间隙内的气体会对调节环产生压力，该压力与叶轮的背面中与调节环相对的部分所承受的轴向力的方向相反、大小相同，这可抵消气体压缩后区域与气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力，保证轴向轴承组件内所形成的气膜具备一定厚度，进而可降低轴向轴承组件失效的几率，以提高气悬浮压缩机运行的可靠性。
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为根据本实用新型一些实施例提供的气悬浮压缩机的结构示意图；
图2为图1在I处的局部放大示意图；
图3为图2在III处的局部放大示意图；
图4为图1在II处的局部放大示意图。
附图中标号说明如下：
A1-第一气体压缩前区域；B1-第一气体压缩后区域；
A2-第二气体压缩前区域；B2-第二气体压缩后区域；
110-电机；111-转子；112-定子；
120a-第一叶轮；120b-第二叶轮；
130-壳体；131-电机腔；
140a-第一扩压器；140b-第二扩压器；
150a-第一蜗壳；151a-第一进气口；152a-第一出气口；
150b-第二蜗壳；151b-第二进气口；152b-第二出气口；
160a-第一径向轴承；160b-第二径向轴承；
170-轴向轴承组件；171-第一轴向轴承；172-止推盘；173-第二轴向轴承；
180a-第一轴承座；180b-第二轴承座；
190a-第一间隙；190b-第二间隙；
200a-第一调节环；200b-第二调节环；
210a-第一梳齿结构；210b-第二梳齿结构。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1，图1示出了本实用新型一些实施例中的气悬浮压缩机的结构示意图，本实用新型一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，该气悬浮压缩机包括：压缩机主体和调节环；压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域A1，A2和气体压缩后区域B1，B2；调节环套装在压缩机主体的电机110的转子111上，调节环位于气体压缩后区域B1，B2中并与压缩机主体的叶轮之间具有调节间隙，以抵消气体压缩后区域B1，B2与气体压缩前区域A1，A2之间由气体压差所产生的部分轴向力。
需要说明的是，在气悬浮压缩机的叶轮压缩气体的过程中，冷媒气体压缩前、后会存在压差，电机110的转子111正是由于受到由气体压缩后指向气体压缩前的轴向力而导致在轴向上窜动。而相关技术中通常使用轴向气体轴承来抵消该轴向力，轴向气体轴承包括沿电机110的转子111的轴向依次间隔分布的止推轴承和止推盘，其抵消轴向力的原理为：利用电机110的转子111高速旋转，带动止推盘转动，待止推盘达到一定转速后，与止推轴承表面之间形成气膜，该气膜具有一定的承载能力，可支撑该轴向力。然而，气膜的厚度与电机110的转子111所承受的轴向力大小成反比，也就是说，电机110的转子111所承受的轴向力越大，气膜厚度越小，轴向气体轴承失效的可能性也就越大。
其中，气体压缩后区域B1，B2的气体压力大于气体压缩前区域A1，A2的气体压力，那么气体压缩后区域B1，B2与气体压缩前区域A1，A2之间由气体压差所产生的轴向力的方向由气体压缩后区域B1，B2指向气体压缩前区域A1，A2。
例如：叶轮的背部受到一个轴向力F1(参见图2)。进一步地，调节环与叶轮之间的调节间隙作为气体压缩后区域B1的一部分，当电机110的转子111带动调节环、叶轮转动时，该调节间隙内的气体会对调节环产生压力Fx1(参见图2)，该Fx1与叶轮的背面中与调节环相对的部分所承受的轴向力F1的方向相反、大小相同，故该力Fx1会抵消叶轮的背部所承受的部分轴向力，可减小叶轮的背部受力面积，即轴向力F1对叶轮的压力面积等于
Figure BDA0003029183080000111
其中，R叶轮为叶轮外半径，R调节环为调节环外半径，进而可抵消气体压缩后区域B1与气体压缩前区域A1之间由气体压差所产生的部分轴向力。另外，图1中的箭头代表气体流动方向。
如上的气悬浮压缩机，电机110的转子111上套装有调节环，该调节环位于气体压缩后区域B1，B2中并与叶轮之间具有调节间隙，当电机110的转子111带动调节环以及叶轮转动时，该调节间隙内的气体会对调节环产生压力，该压力与叶轮的背面中与调节环相对的部分所承受的轴向力的方向相反、大小相同，这可抵消气体压缩后区域B1，B2与气体压缩前区域A1，A2之间由气体压差所产生的部分轴向力，保证轴向轴承组件170所形成的气膜具备一定厚度，进而可降低轴向轴承组件170失效的几率，以提高气悬浮压缩机运行的可靠性。
关于调节环尺寸的设置，由上述描述可知，轴向力F1对叶轮的受力面积等于
Figure BDA0003029183080000112
那么调节环的外径越大，轴向力F1对叶轮的受力面积越小，轴向力F1也就越小。
而由于电机110的腔内压力较小，压缩后的气体会与电机110的腔内气体产生压差，进而会对调节环产生一个压力Fx3(参见图3)，力方向为指向电机腔，压力Fx3对调节环的受力面积为调节环的整环面积，即
Figure BDA0003029183080000113
其中，r调节环为调节环内半径，那么调节环的外径越小，受力面积越小，Fx3也就越小。由上可知，调节环大小会影响到F1、Fx3的大小，对于调节环的大小选择，需要根据不同大小功率的压缩机以及不同工况下进行综合评估选择。
在本实用新型一些实施例中，调节环采用过盈配合的方式固定在电机110的转子111上。如此，可保证调节环能牢固地套装在电机110的转子111上，以有效随电机110的转子111转动。
需要说明的是，调节环的内径小于转子111的外径，以实现调节环与转子111之间通过过盈配合的方式获得紧固联接。
在本实用新型一些实施例中，调节环的外径小于等于叶轮的外径。
在本实用新型一些实施例中，调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm。
在本实用新型一些实施例中，气悬浮压缩机包括压缩机主体和调节环。
压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，压缩机主体包括转子111、叶轮和扩压器。
调节环套装在转子111上，调节环位于气体压缩后区域中并与叶轮之间具有调节间隙，以抵消气体压缩后区域与气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力。
在本实用新型一些实施例中，调节环与扩压器之间设有梳齿密封结构，调节环的材料硬度大于扩压器的材料硬度。
可选地，调节环的材料硬度与扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
在本实用新型一些实施例中，调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm。
在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，压缩机主体包括：壳体130，设置在壳体130第一开口处的第一扩压器140a，罩设在壳体130第一开口处的第一蜗壳150a，位于第一蜗壳150a内的第一叶轮120a，以及设于壳体130内的电机110、第一径向轴承160a和轴向轴承组件170；电机110的转子111的第一轴向端依次穿过第一径向轴承160a、轴向轴承组件170和第一扩压器140a，与第一叶轮120a连接；调节环包括第一调节环200a，第一调节环200a位于第一扩压器140a的内周与转子111之间，并与第一叶轮120a之间形成有第一间隙190a。可以理解的是，第一调节环200a与第一扩压器140a之间以及第一调节环200a与轴向轴承组件170之间均具有微小的间隙，该间隙的宽度主要由压缩机的类型决定。
可选地，第一间隙190a的轴向尺寸≥0.6mm。
需要说明的是，如图1所示，第一蜗壳150a上具有第一进气口151a和第一出气口152a。当第一叶轮120a高速旋转时，气体从第一进气口151a进入第一蜗壳150a中，第一叶轮120a在第一扩压器140a的配合下，将气体压缩，并经第一出气口152a排出。
可选地，如图1所示，壳体130为不规则的筒体结构，可通过铸造而成，主要起支撑、保护、减震的作用。
可选地，如图1所示，电机110包括：转子111和定子112，定子112由绕组构成以向转子111提供磁场；转子111可在磁场内做高速旋转运行。其中，定子112可采用螺钉或过盈配合的方式固定在壳体130内。
本实用新型的一些实施例中，第一扩压器140a与第一调节环200a之间安装有第一梳齿密封结构210a。其中，第一梳齿密封结构210a安装在第一扩压器140a上。
本实用新型的一些实施例中，第一调节环200a的材料硬度大于第一扩压器140a的材料硬度。
可选地，第一调节环200a的材料硬度与第一扩压器140a的材料硬度的差值≥15HRC。
可选地，第一径向轴承160a为气体轴承。该类轴承是指用气体作润滑剂的滑动轴承，最常用的气体润滑剂为空气，根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等气体。需要说明的是，第一径向轴承160a在转子111的径向上对转子111进行限位，而轴向轴承组件170在转子111轴向(即图1所示出的左右方向)上对转子111进行限位。
进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，第一径向轴承160a通过第一轴承座180a固定在壳体130内。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体130的内壁上设置有第一台阶面；第一轴承座180a抵接于第一扩压器140a与第一台阶面之间。如此，便于第一轴承座180a的拆装。
可选地，如图1所示，第一轴承座180a的外壁上设置有第九台阶面，第一扩压器140a上设置有限位凸起；限位凸起与第九台阶面相抵。如此，可以增大第一轴承座180a在壳体130内的安装牢固程度，避免第一轴承座180a发生晃动。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，转子111的外壁上设置有第二台阶面；轴向轴承组件170的内圈部分限位于第一调节环200a与第二台阶面之间所形成的容纳腔中，轴向轴承组件170的外圈部分连接于第一扩压器140a与第一轴承座180a之间。需要说明的是，如图2所示，轴向轴承组件170包括：固定在第一扩压器140a上的第一轴向轴承171、套装在电机110转子111上的止推盘172和固定在第一轴承座180a上的第二轴向轴承173。如此，在电机110的转子111受到轴向力的作用下，轴向轴承组件170的止推盘172可与第一轴向轴承171之间形成一个稳定的动态气膜，能有效支撑电机110的转子111所受到的轴向力。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体130的第一开口处设置有第三台阶面，第一扩压器140a的外壁上设置有第四台阶面；第四台阶面通过紧固件搭接在第三台阶面上。该种第一扩压器140a的固定方式，第一扩压器140a与壳体130的第一开口可保持齐平，避免第一扩压器140a过多的部件伸入至第一蜗壳150a内，保证压缩后的气体由第一蜗壳150a的第一出气口152a顺利流出。
如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，压缩机主体还包括：设置在壳体130第二开口处的第二扩压器140b，罩设在壳体130第二开口处的第二蜗壳150b，位于第二蜗壳150b内的第二叶轮120b，以及设置在壳体130内的第二径向轴承160b；电机110转子111的第二轴向端依次穿过第二径向轴承160b和第二扩压器140b，与第二叶轮120b连接。在电机110的转子111带动叶轮转动的过程中，叶轮会由于自身的结构产生轴向力，鉴于此，本申请通过将第一叶轮120a、第二叶轮120b布置在转子111的两侧，可利用第一叶轮120a与第二叶轮120b所受气体压力相反的原理，使部分轴向力之间相互抵消，最后将轴向力削弱，解决了常规气悬浮压缩机因将第一叶轮120a、第二叶轮120b布置在转子111的同一侧而导致轴向力累加的问题。
在本实用新型的一些实施例中，第二扩压器140b与第二调节环200b之间安装有第二梳齿密封结构210b。其中，第二梳齿密封结构210b安装在第二扩压器140b上。
在本实用新型的一些实施例中，第二调节环200b的材料硬度大于第二扩压器140b的材料硬度。
可选地，第二调节环200b的材料硬度与第二扩压器140b的材料硬度的差值≥15HRC。
更进一步地，如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，调节环还包括第二调节环200b，第二调节环200b位于第二扩压器140b的内周与转子111之间，并与第二叶轮120b之间形成有第二间隙190b。电机110的转子111带动第二叶轮120b做高速旋转运动，第二扩压器140b配合第二叶轮120b将吸入第二蜗壳150b的气体进行二次压缩。与第一叶轮120a处相似，第二叶轮120b的背部压力大于第二进气口151b的压力，产生轴向力F2(如图4所示)，将第二叶轮120b往第二进气口151b方向推。第二调节环200b与第二叶轮120b之间的第二间隙190b内的气体会对第二调节环200b产生压力Fx2，该压力Fx2与第二叶轮120b的背面中与第二调节环200b相对的部分所承受的轴向力F2的方向相反、大小相同，故该力Fx2会抵消第二叶轮120b的背部所承受的部分轴向力F2，进而可减少第二叶轮120b的受力面积，达到减少轴向力的效果。
可选地，第二间隙190b的轴向尺寸≥0.6mm。
进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，第二径向轴承160b通过第二轴承座180b固定在壳体130内。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体130的内壁上设置有第五台阶面；第二轴承座180b抵接于第二扩压器140b与第五台阶面之间。如此，便于第二轴承座180b的拆装。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体130的第二开口处设置有第六台阶面，第二扩压器140b的外壁上设置有第七台阶面；第七台阶面通过紧固件搭接在第六台阶面上。该种第二扩压器140b的固定方式，第二扩压器140b与壳体130的第二开口可保持齐平，避免第二扩压器140b过多的部件伸入至第二蜗壳150b内，保证压缩后的气体由第二蜗壳150b的第二出气口152b顺利流出。
具体到本实用新型的一些实施例中，如图1所示，电机110转子111的外壁上设置有第八台阶面；第二调节环200b与第八台阶面相抵。如此，可提高第二调节环200b在电机110的转子111上的联接牢固程度。
由上述可知，在电机110的转子111带动第一叶轮120a、第二叶轮120b转动的过程中，第一叶轮120a、第二叶轮120b的背部均受到各自气体压缩后区域B1，B2与气体压缩前区域A1，A2之间所产生的轴向力，且第一叶轮120a、第二叶轮120b由于自身结构原因也会产生轴向力，以及压缩后的气体与电机110内腔之间的压差所产生的轴向力，使得压缩机主体的轴向力复杂多变，最后的总轴向力方向并不确定，可能为从一级轴指向二级轴(即从第一叶轮120a指向第二叶轮120b)，也有可能由二级轴指向一级轴(即从第二叶轮120b指向第一叶轮120a)，当轴向力指向第一叶轮120a时，止推盘172与第一轴向轴承171之间的微小间隙会形成一个动压气膜，用于支撑轴向力。同理，当轴向力指向第二叶轮120b时，第二轴向轴承173表面也会形成一个动压气膜。
本实用新型通过背靠背叶轮与双调节环的共同配合，可有效降低总轴向力，从而使轴承处于安全系数范围内，极大程度降低了轴承失效的危险。其中，调节环的外径需根据不同工况进行设计，不同工况下的压差不同，产生的轴向力不同，调节环外径大小不一样。
由于气悬浮压缩机是通过叶轮、扩压器、蜗壳等结构来共同实现气体压缩的过程。叶轮在压缩气体的过程中，由于冷媒气体压缩前后存在压差以及叶轮压缩气体结构，叶轮会受到水平方向的轴向力，该轴向力方向由冷媒压缩后指向冷媒压缩前，会导致转子在水平方向上窜动。转子窜动幅度越大，气悬浮压缩机运行可靠性也就越差。
相关技术中使用承载能力较大的轴向轴承抵消调节轴向力，该方法对轴承的选型要求较高，且极易造成轴承失效。
气体轴承是利用转子高速旋转，带动止推盘，达到一定转速后，与轴承表面形成气膜，利用气膜，实现支撑轴向力的效果，转速越高，气膜承载力越大。轴向载荷越大，气膜厚度越小，轴承失效的可能性越大。由此可知，轴向力一旦超出气膜承载能力，极易造成轴承失效。因此，轴向载荷需要控制在气体轴承的安全系数以内，保证轴承正常工作。
基于此，本公开的一些实施例提供了一种气悬浮压缩机，可进一步平衡压缩机轴向力，缓解转子轴向窜动较大的问题。
如图1所示，在一些实施例中，气悬浮压缩机包括壳体130、转子111、第一叶轮120a和第二叶轮120b。
转子111可转动地设于壳体130内。
第一叶轮120a设于转子111的第一轴向端，第一叶轮120a被配置为随转子111转动，以在第一叶轮120a的前方形成第一气体压缩前区域A1，在第一叶轮120a的后方形成第一气体压缩后区域B1。第一叶轮120a的前方相对于第一叶轮120a的后方远离壳体130的轴向中部。
第二叶轮120b设于转子111的第二轴向端，第二叶轮120b被配置为随转子111转动，以在第二叶轮120b的前方形成第二气体压缩前区域A2，在第二叶轮120b的后方形成第二气体压缩后区域B2。第二叶轮120b的前方相对于第二叶轮120b的后方远离壳体130的轴向中部。
其中，第一轴向端和第二轴向端为转子111轴向上相对的两端。
第一调节环200a设于转子111的第一轴向端，且相对于第一叶轮120a靠近壳体130的轴向中部，第一调节环200a被配置为随转子111转动，第一调节环200a与第一叶轮120a之间形成第一间隙190a，第一间隙190a位于第一气体压缩后区域B1，第一调节环200a被配置为抵消第一气体压缩前区域A1与第一间隙190a内的气体压差产生的部分轴向力。
第二调节环200b设于转子111的第二轴向端，且相对于第二叶轮120b靠近壳体130的轴向中部，第二调节环200b被配置为随转子111转动，第二调节环200b与第二叶轮120b之间形成第二间隙190b，第二间隙190b位于第二气体压缩后区域B2，第二调节环200b被配置为抵消第二气体压缩前区域A2与第二间隙190b内的气体压差产生的部分轴向力。
在上述实施例中，第一叶轮120a与第二叶轮120b背靠背设置，且分别设于转子111的轴向的两端，利用第一叶轮120a与第二叶轮120b所受气体压力相反的方法，使轴向力之间相互抵消，最后将轴向力削弱，避免气悬浮压缩机轴向力的累加。
叶轮转动压缩冷媒气体后，存在两个区域：气体压缩前区域和气体压缩后区域。冷媒气体压缩前后区域的压力不同，压差会产生压力，力的方向为压缩后区域指向压缩前区域。
根据图1所示，气体压缩前区域A1,A2相对于气体压缩后区域B1,B2远离壳体130的轴向中部，由此可知，第一叶轮120a和第二叶轮120b的背面均会受到气压带来的压力，通过在转子111的第一轴向端设置第一调节环200a，在转子111的第二轴向端设置第二调节环200b，第一叶轮120a和第二叶轮120b的背面的受力面积均可通过调节环进行调节，以减少叶轮的受力面积，进一步减少轴向力。通过使用背靠背叶轮结构+双调节环结构，可很大程度上降低轴向力，提高轴承气膜厚度与轴承安全系数。且由于转子111受到的轴向力复杂多变，最后的总轴向力方向并不确定，采用双调节环相对于采用单调节环，提高的轴向力抵消效果不止两倍，更好地适用于压缩机内部复杂多变的压力环境。
在一些实施例中，考虑到压缩机运行的安全性，综合气悬浮压缩机用轴向轴承组件、轴向负载以及轴向轴承的变形量，第一间隙190a的轴向尺寸≥0.6mm。
在一些实施例中，考虑到压缩机运行的安全性，综合气悬浮压缩机用轴向轴承组件、轴向负载以及轴向轴承的变形量，第二间隙190b的轴向尺寸≥0.6mm。
可选地，壳体130为不规则腔体零件，一般铸造而成，起支撑、保护、减震作用。
在一些实施例中，壳体130内形成有电机腔131。电机腔131位于转子111的第一轴向端与第二轴向端之间。
电机腔内设有定子112。定子112由绕组构成，固定于壳体130内部，为转子111提供磁场。
转子111为轴类、实心零件，工作时，在定子112提供的磁场内做高速旋转运动。
在一些实施例中，电机腔131内的气体压力作用于第一调节环200a，第一调节环200a被配置为抵消第一气体压缩前区域A1、第一间隙190a和电机腔131内的气体压差产生的部分轴向力。
在一些实施例中，电机腔131内的气体压力作用于第二调节环200b，第二调节环200b被配置为抵消第二气体压缩前区域A2、第二间隙190b和电机腔131内的气体压差产生的部分轴向力。
根据上述实施例，调节环还可调节压缩冷媒气体后与电机腔压差产生的压力，力的方向为压缩后的气腔指向电机腔，其受力面积为调节环的面积。
由上述各个实施例可知，压缩机的轴向力复杂多变，最后的总轴向力方向并不确定，可能为从一级轴(第一叶轮120a)指向二级轴，也有可能由二级轴(第二叶轮120b)指向一级轴(第一叶轮120a)，通过在临近第一叶轮120a的位置设置第一调节环200a，在临近第二叶轮120b的位置设置第二调节环200b，通过背靠背叶轮+双调节环来降低叶轮轴向载荷，缓解轴向力偏大的问题。
在一些实施例中，第一调节环200a的外径小于等于第一叶轮120a的外径。
在一些实施例中，第二调节环200b的外径小于等于第二叶轮120b的外径。
通过对图1所示的气悬浮压缩机进行受力分析，轴向力的产生包括如下情况：
1)叶轮压缩冷媒前后的压差产生的轴向力，力方向为压缩后指向压缩前。
2)叶轮转动，叶轮自身结构产生的轴向力，轴向力方向不指定，由叶轮型线确定。
3)冷媒气体压缩后区域与电机腔内压差产生的压力，力方向为压缩后的气腔指向电机腔。
由上述轴向力产生情况可知，转子111轴向力的合成较为复杂，且在不同工况下的总轴向力大小及方向也不同。双调节环配合可调节两个力：调节冷媒气体压缩前和压缩后的压差对叶轮的轴向力，以及调节冷媒压缩后和电机腔的压差对调节环的轴向力。因此，调节环的外径需根据不同工况进行设计，不同工况下的压差不同，产生的轴向力不同，调节环外径大小不一样。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括环形的第一扩压器140a，以及第一梳齿密封结构210a，第一扩压器140a的外周连接于壳体130的内壁，第一梳齿密封结构210a设于第一扩压器140a的内周与第一调节环200a之间。通过第一梳齿密封结构210a密封电机腔121和第一气体压缩后区域B1。
在一些实施例中，第一调节环200a的材料硬度大于第一扩压器140a的材料硬度，以防止转子111旋转过程中第一调节环200a同配合的第一扩压器140a发生干摩擦而咬死。
可选地，第一调节环200a的材料硬度与第一扩压器140a的材料硬度的差值≥15HRC。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括环形的第二扩压器140b，以及第二梳齿密封结构210b，第二扩压器140b的外周连接于壳体130的内壁，第二梳齿密封结构210b设于第二扩压器140b的内周与第二调节环200b之间。通过第二梳齿密封结构210b密封电机腔121和第二气体压缩后区域B2。
在一些实施例中，第二调节环200b的材料硬度大于第二扩压器140b的材料硬度，以防止转子111旋转过程中第二调节环200b同配合的第二扩压器140b发生干摩擦而咬死。
可选地，第二调节环200b的材料硬度与第二扩压器140b的材料硬度的差值≥15HRC。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括轴向轴承组件170，轴向轴承组件170位于转子111的第一轴向端，且相对于第一调节环200a靠近壳体130的轴向中部。通过设置轴向轴承组件170平衡转子111轴向力。
在一些实施例中，轴向轴承组件170的内径与第一调节环200a的内径相同，轴向轴承组件170的外径大于第一调节环200a的外径。
在一些实施例中，轴向轴承组件170包括止推盘172、第一轴向轴承171和第二轴向轴承173。
止推盘172设于转子111，被配置为随转子111转动。
第一轴向轴承171位于止推盘172与第一调节环200a之间。
第二轴向轴承173位于止推盘172远离第一轴向轴承171的一侧。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第一径向轴承160a，第一径向轴承160a位于转子111的第一轴向端，且相对于轴向轴承组件170靠近壳体130的轴向中部。通过设置第一径向轴承160a调节转子111受到的径向力。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第一轴承座180a，第一轴承座180a连接于壳体130的内壁，第一径向轴承160a设于第一轴承座180a。
第一扩压器140a的外周连接于壳体130的内壁，第一调节环200a位于第一扩压器140a的内周与转子111之间。
其中，轴向轴承组件170位于第一扩压器140a与第一轴承座180a之间，结构紧凑。
在一些实施例中，止推盘172设于转子111，被配置为随转子111转动。第一轴向轴承171位于止推盘172与第一调节环200a之间，且连接于第一扩压器140a。第二轴向轴承173位于止推盘172与第一轴承座180a之间，且连接于第一轴承座180a。
止推盘172固定于转子111，转子111带动止推盘172高速旋转，当轴向力往第一叶轮120a移动时，止推盘172与第一轴向轴承171之间的微小间隙会形成一个动压气膜，用于支撑轴向力。同理，当轴向力往第二叶轮120b移动时，第二轴向轴承173表面也会形成一个动压气膜，用于支撑轴向力。
在一些实施例中，第一扩压器140a与第一轴承座180a之间靠近转子111的部位形成有第三间隙，轴向轴承组件170位于第三间隙，第一扩压器140a与第一轴承座180a远离转子111的部位相互贴合，结构紧凑，不会过多的占用转子111轴向空间，可避免转子111过长。
在一些实施例中，转子111包括第一轴段和第二轴段，第一轴段的直径小于第二轴段的直径，第一调节环200a和轴向轴承组件170位于第一轴段，第一径向轴承160a位于第二轴段。轴向轴承组件170在轴向上通过第一调节环200a以及第一轴段与第二轴段之间的台阶限位。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第二径向轴承160b，第二径向轴承160b位于转子111的第二轴向端，且相对于第二调节环200b靠近壳体130的轴向中部。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第二扩压器140b，第二扩压器140b的外周连接于壳体130的内壁，第二调节环200b位于第二扩压器140b的内周与转子111之间。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第二轴承座180b，第二轴承座180b连接于壳体130的内壁，第二径向轴承160b设于第二轴承座180b；第二轴承座180b与第二扩压器140b贴合，使气悬浮压缩机的内部结构紧凑，缩短整体长度。
第一轴承座180a与第二轴承座180b为机械加工件，固定于壳体130内，主要起固定支撑作用。
在一些实施例中，转子111具有不同直径的轴段，第二调节环200b所在的转子111的轴段的直径小于第二径向轴承160b所在的转子111的轴段的直径。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第一蜗壳150a，第一蜗壳150a设于壳体130的第一轴向端，且包围第一叶轮120a，第一气体压缩前区域A1和第一气体压缩后区域B1位于第一蜗壳150a内，且相互连通。第一气体压缩前区域A1和第一气体压缩后区域B1在第一蜗壳150a内对应形成第一气体压缩前腔和第一气体压缩后腔。
在一些实施例中，气悬浮压缩机还包括第二蜗壳150b，第二蜗壳150b设于壳体130的第二轴向端，且包围第二叶轮120b，第二气体压缩前区域A2和第二气体压缩后区域B2位于第二蜗壳150b内，且相互连通。第二气体压缩前区域A2和第二气体压缩后区域B2在第二蜗壳150b内对应形成第二气体压缩前腔和第二气体压缩后腔。
下面结合附图1至4描述气悬浮压缩机的一些具体实施例。
如图1所示，转子111可转动地设于壳体130内，壳体130的第一轴向端设有第一蜗壳150a，壳体130的第二轴向端设有第二蜗壳150b。第一轴向端和第二轴向端为壳体130沿转子111轴向的相对的两端。
转子111的第一轴向端设有第一叶轮120a，第一叶轮120a位于第一蜗壳150a内，第一叶轮120a形成的第一气体压缩前区域A1和第一气体压缩后区域B1分别对应于第一蜗壳150a内的第一气体压缩前腔和第一气体压缩后腔。第一蜗壳150a设有第一进气口151a和第一出气口152a，第一进气口151a连通第一气体压缩前腔，第一出气口152a连通第一气体压缩后腔。
转子111的第二轴向端设有第二叶轮120b，第二叶轮120b位于第二蜗壳150b内。第二叶轮120b形成的第二气体压缩前区域A2和第二气体压缩后区域B2分别对应于第二蜗壳150b内的第二气体压缩前腔和第二气体压缩后腔。第二蜗壳150b设有第二进气口151b和第二出气口152b，第二进气口151b连通第二气体压缩前腔，第二出气口152b连通第二气体压缩后腔。
转子111的第一轴向端设有第一调节环200a，第一调节环200a相对于第一叶轮120a靠近壳体130的轴向中部。壳体130内设有第一扩压器140a，第一扩压器140a与第一调节环200a之间设有第一梳齿密封结构210a。第一扩压器140a靠近壳体130的轴向中部的一侧设有第一轴承座180a，第一径向轴承160a设于第一轴向座180a。第一扩压器140a与第一轴向座180a靠近转子111的部位之间设有轴向轴承组件170。轴向轴承组件170包括止推盘172、第一轴向轴承171和第二轴向轴承173。止推盘172设于转子111，被配置为随转子111转动。第一轴向轴承171位于止推盘172与第一调节环200a之间，且连接于第一扩压器140a。第二轴向轴承173位于止推盘172与第一轴承座180a之间，且连接于第一轴承座180a。
转子111的第二轴向端设有第二调节环200b。第二调节环200b相对于第二叶轮120b靠近壳体130的轴向中部。壳体130内设有第二扩压器140b，第二扩压器140b与第二调节环200b之间设有第二梳齿密封结构210b。第二扩压器140b靠近壳体130的轴向中部的一侧设有第二轴承座180b，第二径向轴承160b设于第二轴向座180b。
转子111高速旋转，带动第一叶轮120a旋转。当第一叶轮120a高速旋转时，冷媒气体从第一进气口151a进入第一蜗壳150a，第一叶轮120a配合第一扩压器140a，将冷媒气体压缩。经第一叶轮120a与第一扩压器140a压缩后的冷媒气体，变成高温高压的冷媒气体。
如图2所示，第一气体压缩前区域A1和第一气体压缩后区域B1之间形成压差，第一叶轮120a的背部受到水平方向的力F1，将第一叶轮120a往第一进气口151a的方向推。
第一扩压器140a与第二扩压器140b均为定子112，固定于壳体130内壁。第一调节环200a固定于转子111的第一轴向端，第一调节环200a与第一叶轮120a之间的第一间隙190a，为压缩后的气体，此处形成微小的气腔。第一调节环200a跟随转子111进行转动，第一调节环200a可减少第一叶轮120a的受力面积。
由于第一叶轮120a与第一调节环200a都为转子111，跟随转子111进行转动，该气体会对第一叶轮120a及第一调节环200a分别产生大小相同、方向相反的力Fx1，该力会相互抵消。此时，F1对第一叶轮120a的压力面积＝第一叶轮120a的面积-第一调节环200a的面积。因此，通过增大第一调节环200a的外径来调整第一叶轮120a的受力面积，第一调节环200a越大，F1越小。
如图3所示，由于电机腔131内压力较小，压缩后的冷媒气体会与电机腔131内的气体产生压差，对第一调节环200a产生一个压力Fx3，受力面积为第一调节环200a的面积,力方向为指向电机腔131。通过调整第一调节环200a的大小来调整受力面积，第一调节环200a越小，受力面积越小，Fx3越小。
由上可知，第一调节环200a的大小会影响到F1、Fx3的大小。对于第一调节环200a的大小选择，需要根据不同大小功率的压缩机以及不同工况进行具体综合评估选择，因为不同冷量及工况下叶轮轮盖与轮背之间的压差，或者不同工况之下的压力均存在差别。
总体上，第一调节环200a的内径须不小于配合处转子111的外径，第一调节环200a的外径需不大于第一叶轮120a的外径。
如图1所示，转子111高速旋转，带动第二叶轮120b旋转。当第二叶轮120b高速旋转时，冷媒气体从第二进气口151b进入第二蜗壳150b，第二叶轮120b配合第二扩压器140b，将冷媒气体压缩。经第二叶轮120b与第二扩压器140b压缩后的冷媒气体，变成高温高压的冷媒气体。
如图3所示，与第一叶轮120a处的受力分析相似，第二气体压缩前区域A2和第二气体压缩后区域B2之间形成压差，第二叶轮120b的背部受到水平方向的力F2，将第二叶轮120b往第二进气口151b的方向推。
第二调节环200b固定于转子111的第二轴向端，第二调节环200b与第二叶轮120b之间的第二间隙190b，为压缩后的气体，此处形成微小的二级气腔。第二调节环200b跟随转子111进行转动，第二调节环200b可减少第二叶轮120b的受力面积。
由于第二叶轮120b与第二调节环200b都为转子111，跟随转子111进行转动。该气体会对第二叶轮120b及第二调节环200b分别产生大小相同、方向相反的力Fx2，该力会相互抵消。此时，F2对第二叶轮120b的压力面积＝第二叶轮120b的面积-第二调节环200b的面积。因此，可通过增大第二调节环200b的外径来调整第二叶轮120b的受力面积，第二调节环200b越大，F2越小。
可见，第二调节环200b的受力分析与第一调节环200a相似。
通过背靠背的第一叶轮120a和第二叶轮120b，F1与F2方向相反，在一定程度上，可抵消一部分的轴向力，使轴向力减小。
第一调节环200a和第二调节环200b的材料应选择稍硬于对应位置扩压器所用的材料为宜，一般两种材料硬度差值需≥15HRC以上，以防止转子111旋转过程中调节环同配合的扩压器发生干摩擦而咬死。
考虑到压缩机运行的安全性，综合气悬浮压缩机用轴向轴承组件结构、轴向负载以及轴向轴承的变形量，叶轮与扩压器以及调节环之间的间距应≥0.6mm为宜。
综上，背靠背叶轮与双调节环的轴向负载复合匹配结构，能够降低转子111的轴向力，减轻轴向轴承载荷，增厚轴承气膜，从而使轴承处于安全系数范围内，极大程度降低了轴承失效的危险。
本实用新型一些实施例还提供一种制冷设备，该制冷设备包括上述任一实施例中的气悬浮压缩机。
上述实施例中的气悬浮压缩机，电机110的转子111上套装有调节环，该调节环位于气体压缩后区域B1，B2中并与叶轮之间具有调节间隙(第一间隙190a，第二间隙190b)，当电机110的转子111带动调节环以及叶轮转动时，该调节间隙内的气体会对调节环产生压力，该压力与叶轮的背面中与调节环相对的部分所承受的轴向力的方向相反、大小相同，这可抵消气体压缩后区域B1，B2与气体压缩前区域A1，A2之间由气体压差所产生的部分轴向力，保证轴向轴承组件170所形成的气膜具备一定厚度，进而可降低轴向轴承组件170失效的几率，以提高气悬浮压缩机运行的可靠性。
作为一种示例，本实用新型所涉及的制冷设备，可以为空调、冰箱等电器。
基于上述本实用新型的各实施例，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (25)

1.一种气悬浮压缩机，其特征在于，包括：
壳体(130)；
转子(111)，可转动地设于所述壳体(130)内；
第一叶轮(120a)，设于所述转子(111)的第一轴向端，所述第一叶轮(120a)被配置为转动，以在所述第一叶轮(120a)的前方形成第一气体压缩前区域(A1)，在所述第一叶轮(120a)的后方形成第一气体压缩后区域(B1)；
第二叶轮(120b)，设于所述转子(111)的第二轴向端，所述第二叶轮(120b)被配置为转动，以在所述第二叶轮(120b)的前方形成第二气体压缩前区域(A2)，在所述第二叶轮(120b)的后方形成第二气体压缩后区域(B2)；
第一调节环(200a)，设于所述转子(111)的第一轴向端，所述第一调节环(200a)与所述第一叶轮(120a)之间形成第一间隙(190a)，所述第一间隙(190a)位于所述第一气体压缩后区域(B1)，所述第一调节环(200a)被配置为抵消所述第一气体压缩前区域(A1)与所述第一间隙(190a)内的气体压差产生的部分轴向力；以及
第二调节环(200b)，设于所述转子(111)的第二轴向端，所述第二调节环(200b)与所述第二叶轮(120b)之间形成第二间隙(190b)，所述第二间隙(190b)位于所述第二气体压缩后区域(B2)，所述第二调节环(200b)被配置为抵消所述第二气体压缩前区域(A2)与所述第二间隙(190b)内的气体压差产生的部分轴向力。
2.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述壳体(130)内形成有电机腔(131)；
所述电机腔(131)内的气体压力作用于所述第一调节环(200a)，所述第一调节环(200a)被配置为抵消所述第一气体压缩前区域(A1)、所述第一间隙(190a)和所述电机腔(131)内的气体压差产生的部分轴向力，和/或，
所述电机腔(131)内的气体压力作用于所述第二调节环(200b)，所述第二调节环(200b)被配置为抵消所述第二气体压缩前区域(A2)、所述第二间隙(190b)和所述电机腔(131)内的气体压差产生的部分轴向力。
3.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述第一调节环(200a)的外径小于等于所述第一叶轮(120a)的外径，和/或，第二调节环(200b)的外径小于等于所述第二叶轮(120b)的外径。
4.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括：
环形的第一扩压器(140a)和第一梳齿密封结构(210a)，所述第一扩压器(140a)的外周连接于所述壳体(130)的内壁，所述第一梳齿密封结构(210a)设于所述第一扩压器(140a)的内周与所述第一调节环(200a)之间，和/或，
环形的第二扩压器(140b)和第二梳齿密封结构(210b)，所述第二扩压器(140b)的外周连接于所述壳体(130)的内壁，第二梳齿密封结构(210b)设于所述第二扩压器(140b)的内周与所述第二调节环(200b)之间。
5.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括轴向轴承组件(170)，所述轴向轴承组件(170)位于所述转子(111)的第一轴向端，且相对于所述第一调节环(200a)靠近所述壳体(130)的轴向中部。
6.根据权利要求5所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述轴向轴承组件(170)的内径与所述第一调节环(200a)的内径相同，所述轴向轴承组件(170)的外径大于所述第一调节环(200a)的外径。
7.根据权利要求5所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述轴向轴承组件(170)包括：
止推盘(172)，设于所述转子(111)；
第一轴向轴承(171)，位于所述止推盘(172)与所述第一调节环(200a)之间；以及
第二轴向轴承(173)，位于所述止推盘(172)远离所述第一轴向轴承(171)的一侧。
8.根据权利要求5所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括第一径向轴承(160a)，所述第一径向轴承(160a)位于所述转子(111)的第一轴向端，且相对于所述轴向轴承组件(170)靠近所述壳体(130)的轴向中部。
9.根据权利要求8所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括：
第一扩压器(140a)，其外周连接于所述壳体(130)的内壁，所述第一调节环(200a)位于所述第一扩压器(140a)的内周与所述转子(111)之间；以及
第一轴承座(180a)，连接于所述壳体(130)的内壁，所述第一径向轴承(160a)设于所述第一轴承座(180a)；
其中，所述轴向轴承组件(170)位于所述第一扩压器(140a)与所述第一轴承座(180a)之间。
10.根据权利要求9所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述轴向轴承组件(170)包括止推盘(172)、第一轴向轴承(171)和第二轴向轴承(173)；所述止推盘(172)设于所述转子(111)；所述第一轴向轴承(171)位于所述止推盘(172)与所述第一调节环(200a)之间，且连接于所述第一扩压器(140a)；所述第二轴向轴承(173)位于所述止推盘(172)与所述第一轴承座(180a)之间，且连接于所述第一轴承座(180a)。
11.根据权利要求9所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述第一扩压器(140a)与所述第一轴承座(180a)之间靠近所述转子(111)的部位形成有第三间隙，所述轴向轴承组件(170)位于所述第三间隙，所述第一扩压器(140a)与所述第一轴承座(180a)远离所述转子(111)的部位相互贴合。
12.根据权利要求8所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述转子(111)包括第一轴段和第二轴段，所述第一轴段的直径小于所述第二轴段的直径，所述第一调节环(200a)和所述轴向轴承组件(170)位于所述第一轴段，所述第一径向轴承(160a)位于所述第二轴段。
13.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括第二径向轴承(160b)，所述第二径向轴承(160b)位于所述转子(111)的第二轴向端，且相对于所述第二调节环(200b)靠近所述壳体(130)的轴向中部。
14.根据权利要求13所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括：
第二扩压器(140b)，其外周连接于所述壳体(130)的内壁，所述第二调节环(200b)位于所述第二扩压器(140b)的内周与所述转子(111)之间；以及
第二轴承座(180b)，连接于所述壳体(130)的内壁，所述第二径向轴承(160b)设于所述第二轴承座(180b)；所述第二轴承座(180b)与所述第二扩压器(140b)贴合。
15.根据权利要求13所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述转子(111)具有不同直径的轴段，所述第二调节环(200b)所在的所述转子(111)的轴段的直径小于所述第二径向轴承(160b)所在的所述转子(111)的轴段的直径。
16.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，还包括：
第一蜗壳(150a)，设于所述壳体(130)的第一轴向端，且包围所述第一叶轮(120a)，所述第一气体压缩前区域(A1)和所述第一气体压缩后区域(B1)位于所述第一蜗壳(150a)内，且相互连通；和/或，
第二蜗壳(150b)，设于所述壳体(130)的第二轴向端，且包围所述第二叶轮(120b)，所述第二气体压缩前区域(A2)和所述第二气体压缩后区域(B2)位于所述第二蜗壳(150b)内，且相互连通。
17.根据权利要求4所述的气悬浮压缩机，其特征在于，
所述第一调节环(200a)的材料硬度大于所述第一扩压器(140a)的材料硬度；和/或，
所述第二调节环(200b)的材料硬度大于所述第二扩压器(140b)的材料硬度。
18.根据权利要求17所述的气悬浮压缩机，其特征在于，
所述第一调节环(200a)的材料硬度与所述第一扩压器(140a)的材料硬度的差值≥15HRC；和/或，
所述第二调节环(200b)的材料硬度与所述第二扩压器(140b)的材料硬度的差值≥15HRC。
19.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述第一间隙(190a)的轴向尺寸≥0.6mm，和/或，所述第二间隙(190b)的轴向尺寸≥0.6mm。
20.一种气悬浮压缩机，其特征在于，包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子(111)和叶轮；以及
调节环，套装在所述转子(111)上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm。
21.一种气悬浮压缩机，其特征在于，包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子(111)、叶轮和扩压器；以及
调节环，套装在所述转子(111)上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节环与所述扩压器之间设有梳齿密封结构，所述调节环的材料硬度大于所述扩压器的材料硬度。
22.根据权利要求21所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述调节环的材料硬度与所述扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
23.一种气悬浮压缩机，其特征在于，包括：
压缩机主体，所述压缩机主体内具有相连通的气体压缩前区域和气体压缩后区域，所述压缩机主体包括转子(111)、叶轮和扩压器；以及
调节环，套装在所述转子(111)上，所述调节环位于所述气体压缩后区域中并与所述叶轮之间具有调节间隙，以抵消所述气体压缩后区域与所述气体压缩前区域之间由气体压差所产生的部分轴向力；
其中，所述调节间隙的轴向尺寸≥0.6mm；
所述调节环与所述扩压器之间设有梳齿密封结构，所述调节环的材料硬度大于所述扩压器的材料硬度。
24.根据权利要求23所述的气悬浮压缩机，其特征在于，所述调节环的材料硬度与所述扩压器的材料硬度的差值≥15HRC。
25.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括权利要求1至24任一项所述的气悬浮压缩机。
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