KR20210107622A - 압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템 - Google Patents

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지핑 장
위후이 첸
루이싱 종
홍보 리
웬텅 예
징리 치
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그리 일렉트릭 어플라이언시즈, 인코포레이티드 오브 주하이
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Abstract

본 발명에 의하면 압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템이 제공된다. 상기 압축기 로터는 축방향으로 고정 연결되는 복수의 로터 섹션을 가지되, 복수의 로터 섹션에는 축방향 관통 구멍이 구비되는, 모터 로터; 상기 축방향 관통 구멍를 관통하는 체결 로드; 상기 모터 로터의 단부에 위치되되 상기 체결 로드에 연결되는 압축 유닛 회전부; 및 상기 체결 로드 상에서 압축 유닛 회전부를 체결하도록 되는 체결 부재로서, 상기 체결 로드, 상기 압축 유닛 회전부 및 상기 체결 부재는 축방향 내측을 향하여 상기 모터 로터에 압력을 가하는 가압 구조체를 형성하는, 체결 부재;를 포함한다. 본 발명의 압축기 로터는 모터 로터를 섹션별로 처리할 수 있으며, 복수의 로터 섹션을 가진 모터 로터의 모터 섹션들 간의 연결을 더욱 신뢰할 수 있도록 만들게 된다.

Description

압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템
본 출원은 2018년 12월 25일에 출원된 "압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템"이라는 제목의 중국 특허 출원 번호 201811595102.7을 기반으로 하고 우선권을 주장하며, 이 중국 특허 출원의 공개 내용은 그 전체가 본원에 편입된다.
본 발명은 압축기 및 냉동 기술 분야, 특히 압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템에 관한 것이다.
압축기, 특히 원심 압축기와 같은 고속 압축기에서 압축기 로터는 운전 중에 고속으로 회전한다. 따라서 압축기 로터를 지지하려면 신뢰할 수 있는 베어링이 필요한다. 일반적으로 압축기의 로터는 구름 베어링 또는 유막 베어링을 채택한다. 상기 구름 베어링과 유막 베어링은 상대적으로 높은 지지력을 가지기 때문에, 압축기는 일반적으로 일체형 구조의 모터 로터를 채택한다. 이 일체형 압축기 로터는 상대적으로 무거워, 로터의 임계 회전 속도를 향상시키는 데 단점이 있다. 더 큰 압축기 로터를 제조할 때, 통합 모터 로터의 가공 공정은 상대적으로 복잡하고 장비에 대한 요구 사항이 상대적으로 높다. 따라서 비용이 증가한다. 냉매 순환 시스템의 압축기와 같은 유체 시스템이 구름 베어링 또는 유막 베어링을 채택할 때, 추가 오일 윤활 시스템과 복잡한 오일 공급 라인 시스템이 필요하고, 냉매 순환 시스템은 오일 분리 시스템을 필요로 하게 된다. 따라서 냉매 순환 시스템은 복잡하고 크기가 크다.
본 발명은 압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 측면은 압축기 로터를 제공하되, 상기 압축기 로터는,
축방향으로 고정 연결된 복수의 로터 섹션을 포함하고, 복수의 로터 섹션에는 축방향 관통 구멍이 제공되는 모터 로터;
상기 축방향 관통 구멍을 관통하는 체결 로드;
상기 모터 로터의 단부에 위치하며 상기 체결 로드에 연결되는 압축 유닛 회전부; 및
상기 체결 로드에 상기 압축 유닛 회전부를 체결하도록 된 체결부재로서, 상기 체결 로드, 상기 압축 유닛 회전부 및 상기 체결부재는 상기 모터 로터에 축방향 내측으로 압력을 가하는 가압 구조체를 형성하는, 체결부재;를 포함한다.
일부 실시예에서, 압축 유닛 회전부 및 체결 부재는 체결 로드의 양 단부에 각각 배열된다.
일부 실시예에서,
상기 체결 로드의 단부에는 수나사가 제공되고;
상기 체결 부재는 수나사와 결합되는 체결 너트를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 축방향 관통 구멍은,
소직경 섹션;과
상기 소직경 섹션보다 큰 직경을 가진 대직경 섹션을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 체결 로드는,
상기 소직경 섹션과 간극 끼워맞춤(clearance fitting)되는 로드 본체; 와
로드 본체에 배치되고 로드 본체로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 돌출부로서, 상기 돌출부는 대직경 섹션과 간극 끼워맞춤된다.
일부 실시예에서, 상기 돌출부는 돌출 링이다.
일부 실시예에서,
상기 모터 로터의 축 중앙부는 영구 자석을 포함하고, 소직경 섹션은 축방향 관통 구멍의 축 중앙부에 위치하며, 두 개의 대직경 섹션은 각각 축방향 관통 구멍의 두 끝에 위치하며,
상기 체결 로드는 두 개의 대직경 섹션에 각각 장착된 두 개의 돌출부를 포함한다.
일부 실시예에서,
2 개의 돌출부 중 하나는 로드 본체에 고정된 고정 돌출부이고, 다른 하나는 로드 본체에 대해 이동 가능한 돌출부이고; 또는,
두 개의 돌출부는 모두 로드 본체에 대해 이동 할 수 있다.
일부 실시예에서, 이동 가능한 돌출부은 상기 이동 가능한 돌출부의 원주 위치를 제한하기 위해 키를 통해 축방향 관통 구멍의 내벽과 결합된다.
일부 실시예에서, 상기 로드 본체에는 샤프트 숄더가 제공되며; 이동 가능한 돌출부는 상기 모터 로터의 일단의 표면과 샤프트 숄더 사이에 배치된다.
일부 실시예에서, 이동가능한 돌출부가 배열된 모터 로터의 일단에 있는 압축 유닛 회전부는 축방향 러그 보스를 포함하고; 상기 축방향 러그 보스는 축방향 관통 구멍으로 연장되며, 상기 이동가능한 돌출부는 축 숄더와 축방향 러그 보스의 단부면 사이에 축방향으로 배열된다.
일부 실시예에서, 고정 돌출부와 대응하는 대직경 섹션 사이의 끼워맞춤 간극은 로드 본체와 소직경 섹션 사이의 것보다 작다.
일부 실시예에서,
이동가능한 돌출부는 대응하는 대직경 섹션과 간섭 끼워맞춤 되고, 및/또는
이동가능한 돌출부는 로드 본체와 간섭 끼워맞춤 된다.
일부 실시예에서, 복수의 로터 섹션은,
영구 자석;
상기 영구 자석의 일단에 고정 배치된 제 1 단부 샤프트 섹션; 및
영구 자석의 타단에 고정 배치된 제 2 단부 샤프트 섹션;을 포함한다.
일부 실시예에서, 압축 유닛 회전부는 원심 임펠러를 포함한다.
본 발명의 제 2 측면은 본 발명의 제 1 측면의 압축기 로터를 포함하는 압축기를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 압축기는 가스 베어링을 포함하고, 상기 압축기 로터는 가스 베어링에 지지된다.
본 발명의 제 3 측면은 본 발명의 제 2 측면의 압축기를 포함하는 냉매 순환 시스템을 제공한다.
본 발명에 의해 제공되는 압축기 로터에 기초하여, 그 모터 로터는 축방향으로 고정적으로 연결된 복수의 로터 섹션을 포함한다. 체결 로드가 모터 로터 내부로 진입한다. 상기 체결 로드, 압축 유닛 회전부 및 체결 부재는 축방향 내측을 향하여 모터 로터에 압력을 가하는 가압 구조체를 형성한다. 이와 같이, 복수의 로터 섹션을 갖는 모터 로터를 섹션으로 가공할 때, 그들은 보다 안정적이고 견고하게 연결된다.
본 발명에서 제공하는 압축기 및 냉매 순환 시스템은 본 발명에서 제공하는 압축기 로터의 장점을 갖는다.
본 개시의 다른 특징 및 이점은 이하의 도면을 참조하여 본 개시의 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명에 의해 명확하게 설명될 것이다.
본 명세서에 설명 된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용되며 본 출원의 일부를 구성한다. 본 개시의 예시적인 실시예들 및 그 설명은 본 개시를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 개시를 부당하게 제한하는 것을 구성하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 압축기 로터의 구조의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 압축기 로터의 모터 로터의 구조의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 압축기 로터의 체결 로드의 이동가능한 돌출부의 구조의 개략도이다.
본 발명의 실시예의 기술적 솔루션은 본 발명의 실시예의 도면과 함께 이하에서 명확하고 완전하게 설명될 것이다. 분명히, 설명된 실시예는 본 개시의 모든 실시예가 아니라 단지 일부일 뿐이다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에 대한 다음의 설명은 실제로 단지 예시일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 그 적용 또는 사용에 대한 어떠한 제한으로도 작용하지 않는다. 본 발명의 실시예들에 기초하여, 창의적인 작업없이 당업자에 의해 획득된 다른 모든 실시예들은 본 개시의 보호 범위에 포함된다.
달리 명시되지 않는 한, 이들 실시예에서 설명된 구성 요소 및 단계의 상대적인 배열, 수치 표현 및 수치는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 또한, 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 각 부분의 크기는 실제 비례 관계에 따라 그려진 것이 아님을 이해해야 한다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 기술, 방법 및 장비는 상세하게 논의되지 않을 수 있지만, 적절한 경우 이러한 기술, 방법 및 장비는 승인 사양의 일부로 간주되어야 한다. 본 명세서에 예시되고 논의된 모든 예에서, 임의의 특정값은 제한이 아니라 단지 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 예시적인 실시예의 다른 예는 상이한 값을 가질 수 있다. 유사한 도면 부호 및 문자는 다음 도면에서 유사한 항목을 나타내므로, 특정 항목이 하나의 도면에서 정의되면 후속 도면에서 더 이상 논의할 필요가 없음에 유의해야 한다.
본 발명의 설명에서 "제 1"및 "제 2"와 같은 용어를 사용하여 부분을 정의하는 것은 단지 해당 부분을 편리하게 구별하기위한 것임을 이해해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 위 용어는 특별한 의미가 없다. 따라서 이러한 항목은 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 이해될 수 없다.
본 개시 내용의 설명에서, "앞, 뒤, 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽", "가로, 수직, 수직, 수평", "위, 아래" 및 이에 유사한 것은 단지 본 발명을 편리하게 설명하고 설명을 단순화하기위한 것이다. 반대 설명이 없는 한, 이러한 방향에 대한 단어는 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야하거나 특정 방향으로 구성되고 작동되어야 함을 나타내거나 암시하지 않으므로, 본 발명의 보호 범위에 대한 제한으로 이해될 수 없으며, "내부 및 외부"라는 방향에 대한 단어는 각 부재 자체의 윤곽에 대한 내부 및 외부를 의미한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 압축기 로터를 제공한다. 상기 압축기 로터는 모터 로터(10), 체결 로드(20), 압축 유닛 회전부 및 체결 부재를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모터 로터(10)는 축방향으로 고정적으로 연결된 복수의 로터 섹션을 포함하고, 복수의 상기 로터 섹션에는 축방향 관통 구멍(15)이 제공된다. 상기 체결 로드(20)는 축방향 관통 구멍(15)을 관통한다. 상기 압축 유닛 회전부는 모터 로터(10)의 단부에 위치하여 체결 로드(20)에 연결된다. 상기 체결 부재는 체결 로드(20) 상에 압축 유닛 회전부를 체결하도록 구성된다. 상기 체결 로드, 압축 유닛 회전부와 체결 부재는 축방향 내측을 향하여 모터 로터(10)에 압력을 가하는 가압 구조체를 형성한다.
본 발명의 압축기 로터에서, 상기 모터 로터(10)는 축방향으로 고정적으로 연결된 복수의 로터 섹션을 포함하고; 상기 체결 로드(20)는 모터 로터(10) 내로 관통하며; 체결 로드, 압축 유닛 회전부 및 체결 부재는 축방향 내측을 향하여 모터 로터(10)에 압력을 가하는 가압 구조체를 형성한다. 이와 같이, 복수의 로터 섹션을 갖는 모터 로터(10)가 섹션에서 가공될 때, 상기 모터 로터(10)의 로터 섹션은 보다 신뢰성 있고 견고하게 연결된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 상기 압축기는 원심 임펠러를 포함하는 압축 유닛 회전부를 사용하는 원심 압축기일 수 있다. 선택적으로, 모터 로터의 한쪽에만 압축 유닛 회전부가 제공되거나, 모터 로터의 두 측면에 각각 압축 유닛 회전부가 제공된다. 각 측면의 압축 유닛 회전부는 1단(single stage) 또는 다단(multi stage)일 수 있다. 예를 들어, 압축 유닛 회전부가 임펠러를 포함하는 경우, 모터 로터의 일측에 1 개, 2 개 또는 2 개 이상의 임펠러가 구비될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 체결 로드(20)의 두 단부는 각각 압축 유닛 회전부와 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 체결 로드(20)의 단부에는 수나사가 제공되고, 상기 체결 부재는 상기 체결 로드(20)의 수나사와 결합되는 체결 너트를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 상기 압축기 로터는 모터 로터(10), 제1 단 원심 임펠러(30) 및 제2 단 원심 임펠러(50)를 포함한다. 체결 로드(20)의 좌측 및 우측 단부에는 각각 수나사가 제공된다. 상기 제1 단 원심 임펠러(30)는 체결 부재로서 작용하는 제 1 체결 너트(40)에 의해 체결 로드(20)의 좌측 단부에 체결된다. 상기 제2 단 원심 임펠러(50)는 체결 부재로서 작용하는 제 2 체결 너트(60)에 의해 체결 로드(20)의 우측 단부에 체결된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 축방향 관통 구멍(15)은 소직경 섹션(151) 및 소직경 섹션(151)보다 큰 직경을 갖는 대직경 섹션을 포함한다.
축방향 관통 구멍(15)은 소직경 섹션(151)과 소직경 섹션(151)보다 큰 직경을 갖는 대직셩 섹션을 포함한다. 상기 모터 로터는 모터 로터(100의 각각의 로터 섹션의 특성에 따라 가능한 한 중공 구조로 만들어 지게 되어, 상기 모터 로터(10) 및 압축기 로터의 중량을 낮추고 압축기 로터의 임계 회전 속도를 증가시키는 것을 돕는다.
일부 실시예에서, 상기 체결 로드(20)는 로드 본체(21) 및 돌출부를 포함한다. 상기 로드 본체(21)는 축방향 관통 구멍(15)의 소직경 섹션(151)에 체결된다. 돌출부는 로드 본체(21) 상에 배열되고, 로드 본체(21)로부터 반경 방향 외측으로 돌출되고, 축방향 관통 구멍(15)의 대직경 섹션에 체결된다.
돌출부를 배치함으로써, 압축기 로터의 전체 중량을 크게 증가시키지 않으면서 체결 로드(20)의 전체적인 강성을 향상시킬 수 있어 압축기 로터의 동적 균형을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 돌출부는 돌출 링이다. 각각의 돌출 링은 압축기 로터의 동적 균형을 용이하게 하기 위해 로드 본체(21)의 각각의 원주 위치를 지지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 모터 로터(10)의 축방향 중간 부분은 영구 자석(11)을 포함하고; 소직경 섹션(151)은 축방향 관통 구멍(15)의 축방향 중간 부분에 위치하며; 축방향 관통 구멍(15)의 2 개의 단부에 각각 2 개의 대직경 섹션이 배열된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 2 개의 대직경 섹션은 각각 모터 로터의 제 1 대직경 섹션(152) 및 모터 로터(10)의 우측 단부에 있는 제 2 대직경 섹션(153)이다.
복수의 로터 섹션을 갖는 모터 로터(10)의 경우, 축방향 중간 부분은 일반적으로 영구 자석을 배치하기 위한 위치이다. 축방향 중간 부분에 소직경 섹션을 배치함으로써, 축방향 관통 구멍 배치로 인한 영구 자석에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 모터 로터(10)의 두 축방향 단부는 대직경 섹션이 배열된 비-자성체이며, 이는 압축기 로터의 임계 회전 속도를 증가시키기 위해 모터 로터 및 압축기 로터의 전체 중량을 낮추는 데 도움이 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 체결 로드(20)는 2 개의 대직경 섹션에 상응하게 체결되는 2 개의 돌출부를 포함한다. 이러한 방식으로 돌출부를 배열함으로써, 체결 로드(20)의 전체적인 강성이 향상되어 압축기 로터의 동적 균형을 용이하게 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 2 개의 돌출부 중 하나는 로드 본체(21)에 고정된 고정 돌출부(22)이고 다른 하나는 로드 본체(21)에 대해 이동 가능한 이동가능한 돌출부이다. 상기 고정 돌출부(22) 및 이동 가능한 돌출부(23)는 각각 체결 로드(20)와 모터 로터(10)의 조립이 용이하도록 구성된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 상기 고정 돌출부(22)는 제 1 대직경 섹션(152)가 체결되고, 이동가능한 돌출부(23)에는 제 2 대직경 섹션(153)가 체결된다.
일부 도시되지 않은 실시예에서, 2 개의 돌출부는 모두 로드 본체에 대해 이동 가능한 이동 가능한 돌출부일 수 있다.
일부 실시예에서, 이동 가능한 돌출부(23)는 축방향 관통 구멍(15)에 대한 이동 가능한 돌출부(23)의 원주 위치를 제한하기 위해 키를 통해 축방향 관통 구멍(15)의 내벽에 체결된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 대직경 섹션(153)의 구멍 벽에는 키 슬롯(1531)이 형성되고, 이동가능한 돌출부(23)의 주변에는 키(232)가 배치된다. 이동가능한 돌출부(23)의 중앙 구멍(231)은 모터 로터(10)의 축방향 관통 구멍(15)을 관통하는 로드 본체(21)와 제 2 대직경 섹션(153)의 내벽 사이에 슬리브 방식으로 배치되고, 키(232)는 키슬롯(1531)에 체결되어, 이동가능한 돌출부(23)의 원주 위치를 제한한다.
도 1 내지 도 3은 단지 정사각형 키의 형태를 예시한다. 도시되지 않은 실시예에서, 키는 모터 로터에 고정될 수 있고 슬롯은 이동가능한 돌출부에 형성될 수 있으며; 키는 독립적이고, 키 슬롯은 모터 로터(10)와 이동가능한 돌출부에 각각 형성될 수 있다. 키는 정사각형 키 또는 원형 키, 반원 키, 스플라인 등이 될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 로드 본체(21)에는 샤프트 숄더가 제공되고, 이동가능한 돌출부(23)는 모터 로터(10)의 일단의 표면과 샤프트 숄더 사이에 배열된다. 예를 들어, 이동가능한 돌출부(23)는 샤프트 숄더에 접할 수 있다. 이러한 방식으로, 이동가능한 돌출부(23)의 축 위치가 제한되고, 체결 로드(20)의 안정된 강성이 보장된다.
일부 실시예에서, 이동가능한 돌출부(23)가 배치된 모터 로터(10)의 일단에 있는 압축 유닛 회전부는 축방향 관통 구멍(15)으로 연장되는 축방향 러그 보스를 포함하고, 이동가능한 돌출부(23)는 샤프트 숄더 및 축방향 러그 보스의 단부면 사이에서 축방향으로 제한된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 원심 임펠러(50)의 좌측 단부에는 축방향 러그 보스가 제공되고; 축방향 러그 보스의 외주는 제 2 대직경 섹션(153)의 우측 단부의 내벽에 체결되고; 그리고 이동가능한 돌출부(23)의 축방향 위치는 축방향 러그 보스의 좌측 단부면과 로드 본체(21)상의 샤프트 숄더에 의해 일정 범위 내에서 제한될 수 있다. 축방향 러그 보스의 좌측 단 부면과 샤프트 숄더 사이의 거리가 이동가능한 돌출부(23)의 축방향 양단 사이의 거리와 같거나 약간 크게 설정될 때, 이동가능한 돌출부(23)의 축방향 위치는 기본적으로 결정되어 체결 로드(20)의 안정된 강성을 보장하는 데 도움이 되고, 이러한 방식으로 압축기 로터의 동적 균형이 보장된다.
일부 실시예에서, 고정 돌출부(22) 및 대응하는 대직경 섹션 사이의 끼워맞춤 간극은 로드 본체(21)와 소직경 섹션(151) 사이의 것보다 작다. 이러한 방식으로, 압축기 로터가 신속하게 조립될 수 있다.
일부 실시예에서, 이동 가능한 돌출부(23)는 대응하는 대직경 섹션과 간섭 끼워맞춤되고 로드 본체(21)와 간섭 끼워맞춤 된다. 이러한 방식으로, 압축기 로터는 신속하게 조립될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 모터 로터(10)의 복수의 로터 섹션은 영구 자석(11), 제 1 단부 샤프트 섹션(12) 및 제 2 단부 샤프트 섹션(13)을 포함한다. 제 1 단부 샤프트 섹션(12)은 영구자석(11)의 일단부에 고정적으로 배열된다. 제 2 단부 샤프트 섹션(13)은 영구자석(11)의 타단부에 고정 배치된다.
영구 자석(11)은 축방향 관통 구멍을 갖는 중공 실린더일 수 있다. 영구 자석(11)은 모터 로터(10) 및 압축기의 모터 스테이터 역할을 하여 압축기 로터를 회전시키는 모터를 형성한다. 영구 자석(11)은 예를 들어 자성 강으로 만들어 질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 상기 모터 로터(10)는 장착 슬리브(14)를 더 포함하고, 상기 장착 슬리브(14)는 제 1 단부 샤프트 섹션(12)의 영구 자석(11)에 가까운 일단부에 일체로 배열된다. 영구 자석(11) 및 제 2 단부 샤프트 섹션(13)은 열 슬리브 방식으로 장착 슬리브(14)에 고정적으로 설치된다.
일부 도시되지 않은 실시예에서, 독립적인 장착 슬리브가 제공될 수 있고, 제 1 단부 샤프트 섹션, 영구 자석 및 제 2 단부 샤프트 섹션은 모두 열슬리브 방식으로 장착 슬리브에 배열된다.
본 발명의 일부 실시예는 도 1 내지 도 3을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 압축기 로터의 모터 로터(10)는 영구 자석(11), 제 1 단부 샤프트 섹션(12), 제 2 단부 샤프트 섹션(13) 및 장착 슬리브(14)를 포함한다. 장착 슬리브(14)의 좌측 단부와 제 1 단부 샤프트 섹션(12)의 우측 단부는 일체로 배열된다. 제 1 단부 샤프트 섹션(12), 제 2 단부 샤프트 섹션(13) 및 영구 자석(11)은 각각 축방향 관통 구멍을 갖는 중공 구조로 가공된다. 제 2 단부 샤프트 섹션(13) 및 제 1 단부 샤프트 섹션(12)은 구조가 유사하고 대칭적으로 배열되어; 제 2 단부 샤프트 섹션(13)의 좌측 단부의 주변 표면은 계단 형태이고, 따라서 3 개의 로터 섹션이 연결된 후에 모터 로터(10)는 주변 직경이 동일하다.
각 로터 섹션은 합리적인 정확도를 보장하기 위해 독립적으로 가공되고, 이어서 조립되어 모터 로터(10)를 형성한다. 모터 로터(10)의 조립 공정 동안, 영구 자석(11) 및 제 2 단부 샤프트 섹션(13)은 먼저 접착되고 서로 고정된다. 그 후, 제 1 단부 샤프트 섹션(12) 및 장착 슬리브(14)는 700 내지 900 ℃와 같은 비교적 고온으로 가열되고, 이어서 영구 자석(11) 및 제 2 단부 샤프트 섹션(13)이 장착 슬리브(14)에서 신속하게 슬리브된다. 이러한 방식으로 열 슬리브 간섭 끼워맞춤의 시간을 단축할 수 있고 조립 성공률을 높일 수 있다. 상기 모터 로터(10)는 고속 회전 중에 원심력을 받기 때문에 재료 팽창이 발생한다. 따라서 간섭(interference)의 크기를 줄인 후 부품의 풀림을 방지하기 위해 간섭의 크기를 조금 더 크게해야 한다.
3 개의 로터 섹션은 모두 중공 구조이기 때문에, 열 슬리브 동안 생성 된 가스는 추가적으로 벤트를 형성하지 않고서도 축방향 관통 구멍(15)으로부터 배출될 수 있다. 따라서, 기계 가공이 용이해지고 모터 로터(10)의 생산 효율이 향상된다.
영구 자석(11) 내부의 축방향 관통 구멍의 직경은 체결 로드(20)의 로드 본체(21)의 해당 로드 섹션의 직경과 거의 동일하다. 영구 자성 재료의 특성을 고려할 때, 영구 자석(11) 내부의 축방향 관통 구멍의 직경은 영구 자석 외경의 1/4 내지 1/3 일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영구 자석(11) 내부의 축방향 관통 구멍은 모터 로터(10)의 축방향 관통 구멍(15)의 소직경 섹션(151)의 구멍 섹션의 일부를 구성한다.
영구 자석(11) 내부의 축방향 관통 구멍은 로드 본체(21)의 대응하는 로드 섹션과 간섭 끼워맞춤되고, 끼워맞춤 틈새는 예를 들어 0.03mm 내지 0.05mm 일 수 있다. 축방향 관통 구멍의 로드 본체(21)와 접촉하는 표면 거칠기는 0.8μm 내지 1.6μm 일 수 있어 어셈블리에 대한 표면 피크의 영향을 방지할 수 있다.
장착 슬리브의 벽이 상대적으로 얇기 때문에, 간섭 끼워맞춤 후 특정 강도 문제가 있을 수 있다. 체결 로드(20)는 장착의 신뢰성을 향상시키기 위해 모터 로터(20)의 반경 방향 중앙에 배열될 수 있다.
상기 체결 로드(20)는 상대적으로 길기 때문에 강성과 강도에 영향을 미친다. 따라서, 상기 체결 로드(20)의 유연성을 낮추기 위해 체결 로드(22)의 강성을 높이도록 체결 로드(22)의 좌측 단부에서 지지 및 위치 결정 단계 형태의 고정 돌기부(22)가 가공된다. 고정 돌기부(22)는 제 1 대직경 섹션(152)에 간극 끼워맞춤된다. 상기 고정 돌기부(22)와 제 1 대직경 섹션(152) 사이의 끼워맞춤 간격은 영구 자석(11)과 체결 로드(20)의 해당 로드 섹션(21) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 고정 돌출부(22)와 제 1 대구 경부(152) 사이의 끼워맞춤 간격은 예를 들어 0.01mm 내지 0.03mm 일 수 있다.
체결 로드(20)의 우측 단부는 이동가능한 돌출부(23)에 의해 반경 방향으로 위치된다. 이동가능한 돌출부(23)의 중앙 구멍(231)은 체결 로드(20)의 대응하는 로드 섹션(21)과 간극 끼워맞춤된다. 여기서, 이동가능한 돌출부(23)는 체결 로드(20)의 우측 단부를 반경 방향으로 위치시키기 위해 제 2 단부 샤프트 섹션(13)에서 제 2 대직경 섹션(153)의 내벽과 작은 간섭 끼워맞춤(interference fitting)된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이동가능한 돌출부(23)는 가동 돌기부(23)에 고정 배치된 키(232)와 제 2 대직경 섹션(153)의 내벽에 형성된 키 슬롯(1531)의 결합을 통해 원주 방향으로 위치된다.
상기 제 2 대직경 섹션(153)은 이동가능한 돌출부(23)와 간섭 끼워맞춤되고, 제 2 대직경 섹션(153)은 직경에서 음의 편차를 가지며, 이동가능한 돌출부(23)는 외경에서 양의 편차를 가지며, 간섭의 총 크기는 0.01mm ~ 0.02mm 일 수 있다.
모터 로터(10)가 체결로드(20) 및 원심 임펠러와 조립될 때, 이동가능한 돌출부(23)와 모터 로터(10)는 콜드(cold) 조립체를 채택한다. 먼저, 이동가능한 돌출부(23)가 키 슬롯(1531)을 따라 좌측으로 설치되고; 이어서, 모터 로터(10)의 좌측 단부에서, 체결 로드(20)의 로드 본체(21)가 모터 로터(10)의 축방향 관통 구멍(50)에 삽입되고; 그 후, 제1 단 원심 임펠러(30)와 제2 단 원심 임펠러(50)가 각각 로드 몸체(21)의 좌우 단부에 설치되고; 마지막으로, 제1 단 원심 임펠러(30)와 제2 단 원심 임펠러(50)는 각각 제 1 체결 너트(40)와 제 2 체결 너트(60)를 통한 역방향 조임에 의해 가압 방식으로 모터 로터(50)의 좌우 단부에 맞닿는다. 조립이 완료된 후 체결 로드(20), 제1 단 원심 임펠러(30), 제2 단 원심 임펠러(50), 제1 체결 너트(40) 및 제 2 체결 너트(60)는 축방향 내측을 향하여 모터 로터(10)로 압력을 가하는 가압 구조를 형성하고, 따라서, 모터 로터(10)의 로터 섹션은 보다 견고하고 안정적으로 연결된다.
영구 자석(11)의 축방향 2 개 단부에는 2 개의 단부 샤프트 섹션이 각각 설치되고, 모터 로터의 2개의 축방향 단부면에는 각각 원심 임펠러가 장착되어, 이중단 원심 압축기의 제1 단 원심 임펠러와 제2 단 원심 임펠러가 모터 로터의 같은 단부에 설치될 때, 모터 회전자가 극도로 긴 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 2 개의 원심 임펠러는 각각 제 1 단부 샤프트 섹션(12) 및 제 2 단부 샤프트 섹션(13)의 단부의 중공에 위치하되; 즉, 2 개의 원심 임펠러는 축방향 관통 구멍(15)의 2 개의 축방향 단부에 위치하며; 원심 임펠러는 원심 임펠러의 후면의 위치 정지부에 기초하여 모터 로터(10)의 반경 방향 및 축방향에 대해 위치된다.
체결 로드(20)의 로드 본체의 우측 섹션에는 샤프트 숄더가 제공되고, 이동가능한 돌출부(23)는 제2 단 원심 임펠러(50)의 위치 정지부의 축방향 러그 보스의 단부면과 샤프트 숄더 사이에 배치된다.
일부 실시예에서, 제2 단 원심 임펠러(50)의 위치 정지부의 축방향 러그 보스는 이동가능한 돌출부(23)와 간극 끼워맞춤될 수 있고, 끼워맞춤 간극은 예를 들어 0.01mm 내지 0.02mm 일 수 있다. 이러한 방식으로, 이동가능한 돌출부(23)가 제 2 대직경 섹션(153) 내에서 축방향으로 이동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 조립 과정에서 제2 단 원심 임펠러(50)가 오버-위치되는 것을 방지할 수 있다.
제2 단 원심 임펠러(50)의 위치 정지부의 축방향 러그 보스가 이동가능한 돌출부(23)와 작은 간격으로 끼워맞춤될 때, 체결 로드(20)는 샤프트 숄더를 통해 축방향으로 위치될 수 있다.
상기 설명에 따르면, 본 발명의 상기 실시예의 압축기 로터는 다수의 로터 섹션과 모터 로터의 로터 섹션의 연결 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 또한 캔틸레버 단부의 길이를 감소시킴으로써 로터의 임계 속도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있고, 압축기 로터를 가진 압축기 및 압축기의 모터의 작업 안정성 및 신뢰성을 더욱 향상시키게 되고; 상기 압축기는 높은 회전 속도로 작동할 수 있으며 구조가 더 간단하게 되고; 시스템이 더 간결하게 되고; 압축기가 더 작아지게 된다.
본 발명의 일실시예는 전술한 실시예의 압축기 로터를 포함하는 압축기를 추가로 제공한다. 본 발명의 실시예의 압축기와 본 발명의 실시예의 압축기 로터는 동일한 장점을 갖는다.
일부 실시예에서, 압축기는 가스 베어링을 포함할 수 있고, 압축기 로터는 가스 베어링에 지지된다. 가스 베어링은 레이디얼 베어링 또는 스러스트 베어링일 수 있다. 가스 베어링은 동압 가스 베어링 또는 정압 가스 베어링일 수 있다. 본 발명의 실시예의 압축기에서, 압축기 로터는 상대적으로 높은 작업 안정성과 신뢰성을 가지며, 가스 베어링에 의해 지지되기에 적합하다. 가스 베어링을 채택하면, 구름 베어링이나 유막 베어링을 채택 할 때 필요한 윤활유 시스템과 오일 분리 시스템의 사용을 피하기 위해 압축된 작동 매체가 서스펜션 가스로서 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 압축기가 배치된 유체 시스템이 필요하지 않으며, 즉 냉매 순환 시스템의 복잡도 및 공간 사용량을 낮출 수 있다.
본 발명의 일실시예는 전술한 실시예의 압축기를 포함하는 냉매 순환 시스템을 추가로 제공한다. 본 발명의 실시예의 냉매 순환 시스템과 전술한 본 발명의 실시예의 압축기 로터는 동일한 장점을 갖는다.
마지막으로, 상기 실시예는 단지 본 발명의 기술적 솔루션을 제한하기보다는 설명하기 위한 것이다. 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 특정 실시예의 변경 또는 일부 기술적 특징의 동등한 대체가 또한 이루어질 수 있고 모두가 본 발명의 기술적 솔루션의 보호 범위에 포함되어야 함을 이해한다.
10: 모터 로터 20: 체결 로드
15: 관통 구멍 30: 제 1 단 원심 임펠러
50: 제 2 단 원심 임펠러 40: 제 1 체결 너트
60: 제 2 체결 너트

Claims (18)

  1. 축방향으로 고정 연결되는 복수의 로터 섹션을 가지되, 복수의 로터 섹션에는 축방향 관통 구멍(15)이 구비되는, 모터 로터(10);
    상기 축방향 관통 구멍(15)를 관통하는 체결 로드(20);
    상기 모터 로터(10)의 단부에 위치되되 상기 체결 로드(20)에 연결되는 압축 유닛 회전부; 및
    상기 체결 로드(20) 상에서 압축 유닛 회전부를 체결하도록 되는 체결 부재로서, 상기 체결 로드(20), 상기 압축 유닛 회전부 및 상기 체결 부재는 축방향 내측을 향하여 상기 모터 로터(10)에 압력을 가하는 가압 구조체를 형성하는, 체결 부재;를 포함하는 압축기 로터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 유닛 회전부 및 체결 부재는 상기 체결 로드(20)의 2개의 단부 상에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결 로드(20)의 단부에는 수나사산이 구비되고,
    상기 체결 부재는 상기 수나사산에 맞물리는 체결 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 축방향 관통 구멍(15)은,
    소직경 섹션(151); 및
    상기 소직경 섹션(151) 보다 큰 직경을 가지는 대직경 섹션;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 체결 로드(20)는,
    상기 소직경 섹션(151)에 간극 끼워맞춤되는 로드 본체(21); 및
    상기 로드 본체(21) 상에 배치되되, 상기 로드 본체(21)로부터 반경방향 외측으로 돌출되는 돌출부로서, 상기 돌출부는 상기 대직경 섹션과 간극 끼워맞춤되는, 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출부는 돌출 링 인 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터 로터(10)의 축방향 중간부는 영구 자석(11)을 포함하되, 상기 소직경 섹션(151)은 상기 축방향 관통 구멍(15)의 축방향 중간부에 위치하고, 2개의 대직경 섹션은 상기 축방향 관통 구멍(15)의 2개의 단부에 각각 위치되며,
    상기 체결 로드(20)는 2개의 대직경 섹션에 각각 체결되는 2개의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    2 개의 돌출부 중 하나는 상기 로드 본체(21)에 고정된 고정식 돌출부(22)이며, 2개의 돌출부 중 나머지 하나는 상기 로드 본체(21)에 대하여 이동할 수 있는 이동가능한 돌출부(23)이거나;
    2개의 돌출부는 모두 상기 로드 본체에 대하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동가능한 돌출부(23)는 키(key)를 통하여 축방향 관통 구멍(15)의 내측 벽과 맞물리게 되어, 이동가능한 돌출부(23)의 원주 위치를 제한하게 되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 로드 본체(21)에는 샤프트 숄더가 구비되고, 상기 이동가능한 돌출부(15)는 상기 모터 로터(10)의 일단부의 표면과 상기 샤프트 숄더 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동가능한 돌출부(15)가 배치되는 모터 로터(10)의 일단부에 있는 상기 압축 유닛 회전부는 축방향 러그 보스를 포함하되, 상기 축방향 러그 보스는 상기 축방향 관통 구멍(15)의 내부로 연장되며, 상기 이동가능한 돌출부(23)는 상기 샤프트 숄더 및 상기 축방향 러그 보스의 단부면 사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정식 돌출부(22) 및 대응하는 대직경 섹션 사이의 끼워맞춤 간극은 상기 로드 본체(21) 및 소직경 섹션(151) 사이의 끼워맞춤 간극보다 작은 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동가능한 돌출부(23)는 대응하는 대직경 섹션과 간섭 끼워맞춤되거나 및/또는 상기 로드 본체(21)에 간극 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 로터 섹션은,
    영구 자석(11);
    상기 영구 자석(11)의 일단부에 고정되어 배치된 제 1 단부 샤프트 섹션(12); 및
    상기 영구 자석(11)의 타단부에 고정되어 배치된 제 2 단부 샤프트 섹션(13);을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 유닛 회전부는 원심 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 로터.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 압축기 로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압축기는 기어 베어링을 포함하고, 상기 압축기 로터는 상기 기어 베어링 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 따른 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 순환 시스템.
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