直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)

《直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)》涉及用于空調(diào)領(lǐng)域的壓縮機(jī)，尤其涉及一種具有直聯(lián)式轉(zhuǎn)軸的高轉(zhuǎn)速（6000轉(zhuǎn)/分以上轉(zhuǎn)速）離心壓縮機(jī)及其電機(jī)轉(zhuǎn)子。

截至2012年4月，空調(diào)領(lǐng)域的離心壓縮機(jī)，通常采用定頻交流電機(jī)或變頻交流電機(jī)，通過(guò)增速齒輪將轉(zhuǎn)速提高到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)來(lái)流氣體做功，從而提高氣體壓力。這種常規(guī)的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)存在以下不足：（1）由于帶有中間齒輪增速箱，增加了壓縮機(jī)的機(jī)械損失，從而增大壓縮機(jī)功耗，影響機(jī)組性能；（2）齒輪箱的存在大大增大壓縮機(jī)的外形結(jié)構(gòu)，使得箱體顯得龐大、笨重，成本也隨之增加；（3）由于離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，齒輪增速過(guò)程噪音非常大，因此常規(guī)離心機(jī)的噪音普遍為93分貝左右，使得其在工程應(yīng)用中需要額外增加隔音措施，導(dǎo)致工程成本增加。

另外，也有將壓縮機(jī)葉輪與電機(jī)軸直接連接的直聯(lián)式離心壓縮機(jī)，這種形式的壓縮機(jī)，由于壓縮機(jī)葉輪與電機(jī)共用一根轉(zhuǎn)軸，兩者的振動(dòng)在轉(zhuǎn)軸上疊加，導(dǎo)致壓縮機(jī)的振動(dòng)增大，在高轉(zhuǎn)速下，振動(dòng)的增大尤為明顯。另外由于省去了增速齒輪，原有的增速齒輪產(chǎn)生的抵抗軸向力的作用也消失了，葉輪產(chǎn)生的軸向力難以得到平衡，這又進(jìn)一步加劇了壓縮機(jī)的振動(dòng)。為了抑制直聯(lián)式離心壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)，2012年4月前的手段通常是對(duì)其轉(zhuǎn)子的定位裝置進(jìn)行改進(jìn)，如采用磁懸浮軸承和軸向推力軸承等，但轉(zhuǎn)子是壓縮機(jī)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)壓縮機(jī)的振動(dòng)性能起到關(guān)鍵作用，僅靠改進(jìn)其定位裝置，而不對(duì)轉(zhuǎn)子的主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，所獲得的振動(dòng)性能的改進(jìn)非常有限。

圖1是雙極葉輪離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是單級(jí)葉輪離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-殼體、2-能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、3-箱體、4-葉片、5-密封裝置、6-葉輪、7-前軸承、8-轉(zhuǎn)子、9-電機(jī)、10-后軸承、11-鎖緊螺母、12-輪蓋、13-彎道、14-回流器、15-補(bǔ)氣通道、16-襯套、17-第一葉輪、18-第二葉輪、801-葉輪安裝段、802-臺(tái)階、803-鐵芯安裝部、804-轉(zhuǎn)子鐵芯、805-前軸承安裝部、806-后軸承安裝部。（在附圖中標(biāo)注紅字附圖標(biāo)記。）

2016年12月7日，《直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)》獲得第十八屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

圖1所示為雙級(jí)離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，離心壓縮機(jī)主要由箱體3、殼體1、第一葉輪17、第二葉輪18、電機(jī)9及定位裝置組成，其中，箱體3為鑄件結(jié)構(gòu)，用于固定壓縮機(jī)大部分零部件。箱體3將氣體收集器（蝸殼）鑄為一體，且箱體3內(nèi)置油路通道和氣路通道。這種箱體3結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便。用于固定能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2及引導(dǎo)氣流方向的殼體1與箱體3連接，殼體1與箱體3形成具有吸氣口和排氣口的封閉腔室。

在封閉腔室內(nèi)設(shè)有第一葉輪17和第二葉輪18，第一葉輪17設(shè)置在吸氣口側(cè)，第二葉輪18相鄰第一葉輪17設(shè)置，第一葉輪17和第二葉輪18間通過(guò)鋼性襯套16連接。第一葉輪17為開(kāi)式葉輪，在葉輪外側(cè)設(shè)置輪蓋12，以配合葉輪形成準(zhǔn)封閉流道，對(duì)氣體進(jìn)行壓縮做功。第一葉輪17出口氣流通過(guò)彎道13、回流器14引導(dǎo)至第二葉輪18進(jìn)口。在第二葉輪18前端的回流器14加工出中間補(bǔ)氣通道15，并通過(guò)箱體3上的法蘭與機(jī)組的經(jīng)濟(jì)器相接，在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)中間補(bǔ)氣作用，降低二級(jí)進(jìn)口焓，使壓縮機(jī)整體耗功減小。

電機(jī)9安裝在箱體3上，其轉(zhuǎn)子8從箱體3上的軸孔伸入封閉腔室內(nèi)。第一葉輪17和第二葉輪18熱裝于轉(zhuǎn)子8上，并通過(guò)鎖緊螺母11對(duì)第一葉輪17進(jìn)行鎖緊，鎖緊螺母11螺紋方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，使葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母更加緊固，保證電機(jī)9直接帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。在該實(shí)施例中，葉輪為兩級(jí)，但葉輪也可以為一級(jí)（如圖3所示）或兩級(jí)以上。葉輪可以為開(kāi)式葉輪，也可以為閉式葉輪。

該實(shí)施例的電機(jī)9為直流變頻同步電機(jī)，其功率在150千瓦至800千瓦之間，轉(zhuǎn)速大于10000轉(zhuǎn)/分，屬大功率變頻范疇。由于為同步電機(jī)，轉(zhuǎn)差率為0，因此額定效率高。

前、后軸承用于在沒(méi)有齒輪傳動(dòng)的情況下平衡葉輪所產(chǎn)生的軸向力。前、后軸承均包同時(shí)具備徑向支撐和軸向止推功能的徑向-軸向止推軸承。徑向-軸向止推軸承既可以為滑動(dòng)軸承，也可以是滾動(dòng)軸承。徑向-軸向止推軸承既可在轉(zhuǎn)子8單側(cè)設(shè)置，即轉(zhuǎn)子8一端采用徑向-雙軸向止推軸承，另一端采用徑向軸承，徑向-雙軸向止推軸承常常位于靠近葉輪一端，也可采用兩側(cè)雙推軸承，即轉(zhuǎn)子8兩端均采用徑向-軸向止推軸承。由于該實(shí)施例無(wú)齒輪增速結(jié)構(gòu)，為更好地平衡葉輪旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的軸向力，轉(zhuǎn)軸的兩端各設(shè)置一個(gè)徑向一軸向止推軸承，即雙推結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加可靠。

用于調(diào)節(jié)氣體流量大小的能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2安裝在封閉腔室的吸氣口側(cè)，并通過(guò)緊固件裝配于殼體1上。能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2主要由多個(gè)葉片4和葉片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，葉片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)負(fù)荷驅(qū)動(dòng)葉片4旋轉(zhuǎn)從而改變通流面積?？照{(diào)系統(tǒng)負(fù)荷減小時(shí)，先降低電機(jī)9的轉(zhuǎn)速，在電機(jī)9轉(zhuǎn)速達(dá)到最低極限值時(shí)，再減小能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的葉片4開(kāi)度，降低進(jìn)入封閉腔室吸氣口的流量；空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷增大時(shí)，先把能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的葉片4開(kāi)至最大，增大進(jìn)入所述封閉腔室吸氣口的來(lái)流氣體流量，當(dāng)來(lái)流氣體流量調(diào)至最大時(shí)，再通過(guò)變頻器提高電機(jī)9的轉(zhuǎn)速。這樣使能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的葉片4開(kāi)度保持在一個(gè)比較大的開(kāi)度，減少由于葉片4開(kāi)度過(guò)小而帶來(lái)的節(jié)流損失，提高壓縮機(jī)的綜合部分負(fù)荷性能。

轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)如圖2所示，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子8、葉輪和轉(zhuǎn)子鐵芯804，轉(zhuǎn)子8的左端具有葉輪安裝部801，第一葉輪17、襯套16和第二葉輪18安裝于葉輪安裝部801上，第一葉輪17的左端與鎖緊螺母11接觸，第二葉輪18的右端與形成在轉(zhuǎn)子8上的臺(tái)階802接觸，通過(guò)鎖緊螺母11與臺(tái)階802的作用，將第一葉輪17和第二葉輪18鎖緊在轉(zhuǎn)子8的軸向方向上。轉(zhuǎn)子8位于電機(jī)9內(nèi)的部分具有轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部803，轉(zhuǎn)子鐵芯804固定安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部803上，并隨轉(zhuǎn)子8一同轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子8上還具有用于安裝徑向-雙軸向止推軸承7的前軸承安裝部805和用于安裝徑向-軸向止推軸承10的后軸承安裝部806。

電機(jī)轉(zhuǎn)子外形采用細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，有效減小轉(zhuǎn)子材料所要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)電機(jī)外形也更加小巧。

為保證轉(zhuǎn)子能達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n≤0.8n_c臨界轉(zhuǎn)速，以遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)的要求，對(duì)轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)特征分布如下：L：850毫米～1650毫米，D：φ100毫米～φ400毫米，L1：245～285毫米，L4：600～750毫米，各尺寸比例關(guān)系如下：轉(zhuǎn)子鐵芯外形比例：D/L3∶0.25～0.35；懸臂長(zhǎng)與軸承支撐中心距比值L1/L4∶0.3～0.4，；輔推力盤(pán)相對(duì)外徑比：d1/d2∶1.6～1.9；電機(jī)前軸承寬徑比L2/d2∶1.5～1.8；主推力盤(pán)相對(duì)外徑比：d3/d2∶1.8～2.5；前后軸承安裝不安裝部相對(duì)外徑比d4/d2∶0.9～1.1，其中：d4為電機(jī)后軸承安裝部直徑；懸臂段相對(duì)長(zhǎng)度比：L1/L∶0.15～0.35；鐵芯相對(duì)長(zhǎng)度比：L3/L∶0.35～0.55。其中：L為轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)，L1為懸臂段長(zhǎng)度，L2為電機(jī)前軸承安裝部寬度，L3為轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度，L4為軸承支撐中心距，D為轉(zhuǎn)子鐵芯外徑，d1為轉(zhuǎn)子輔推力盤(pán)外徑，d2為電機(jī)前軸承轉(zhuǎn)子直徑，d3為轉(zhuǎn)子主推力盤(pán)外徑，d4為電機(jī)后軸承安裝部直徑；

各段的作用如下：

懸臂段L1：為保證一級(jí)和二級(jí)葉輪軸向安裝尺寸和優(yōu)化葉輪流道的設(shè)計(jì)。如果L1尺寸過(guò)小會(huì)造成葉輪軸向安裝尺寸減小，影響葉輪流道和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使葉輪性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，如果L1尺寸過(guò)大，將增加懸臂段的長(zhǎng)度，增大懸臂段的撓度，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性。

電機(jī)前軸承安裝部寬度L2：用于保證軸承的承載能力，過(guò)小，承載能力下降達(dá)不到要求，過(guò)大，會(huì)造成轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度加長(zhǎng)，影響運(yùn)行穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度L3：與轉(zhuǎn)子鐵芯外徑相互優(yōu)化，保證壓縮機(jī)運(yùn)行所需功率，過(guò)大會(huì)增加成本，而且會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，過(guò)小，達(dá)不到所需功率。

軸承支撐中心距L4：決定兩軸承在轉(zhuǎn)子上的支撐范圍，該范圍會(huì)影響整個(gè)轉(zhuǎn)子在軸承支撐下的受力狀態(tài)。過(guò)小，會(huì)使轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行要求，即：n≤0.8n_c；過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致其它長(zhǎng)度尺寸相應(yīng)增大，成本也會(huì)增加。

轉(zhuǎn)子鐵芯外徑D：與轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度L共同優(yōu)化，一方面使電機(jī)功率達(dá)到要求，另一方面避免因轉(zhuǎn)鐵芯外徑過(guò)大而造成高轉(zhuǎn)速下離心力對(duì)鐵芯的影響，因?yàn)檗D(zhuǎn)子鐵芯外徑越大，所受離心力就越大，臨界轉(zhuǎn)速會(huì)受到影響，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

輔推力盤(pán)外徑d1：一方面保證葉輪通過(guò)無(wú)鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩所需的面積，另一方面制約懸臂段撓動(dòng)的發(fā)生。在懸臂段發(fā)生撓動(dòng)時(shí)，通過(guò)非軸向推力方向的油膜動(dòng)壓力來(lái)制約懸臂段撓動(dòng)的發(fā)生，避免軸的撓度超過(guò)限定值后帶來(lái)軸承和軸頸邊緣磨損，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)子剛性的目的。

另外，懸臂段L1：為保證一級(jí)和二級(jí)葉輪軸向安裝尺寸和優(yōu)化葉輪流道的設(shè)計(jì)。如果L1尺寸過(guò)小會(huì)造成葉輪軸向安裝尺寸減小，影響葉輪流道和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使葉輪性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，如果L1尺寸過(guò)大，將增加懸臂段的長(zhǎng)度，增大懸臂段的撓度，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性。

電機(jī)前軸承安裝部寬度L2：用于保證軸承的承載能力，過(guò)小，承載能力下降達(dá)不到要求，過(guò)大，會(huì)造成轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度加長(zhǎng)，影響運(yùn)行穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度L3：與轉(zhuǎn)子鐵芯外徑相互優(yōu)化，保證壓縮機(jī)運(yùn)行所需功率，過(guò)大會(huì)增加成本，而且會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，過(guò)小，達(dá)不到所需功率。

軸承支撐中心距L4：決定兩軸承在轉(zhuǎn)子上的支撐范圍，該范圍會(huì)影響整個(gè)轉(zhuǎn)子在軸承支撐下的受力狀態(tài)。過(guò)小，會(huì)使轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行要求，即：n≤0.8n_c；過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致其它長(zhǎng)度尺寸相應(yīng)增大，成本也會(huì)增加。

轉(zhuǎn)子鐵芯外徑D：與轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度L共同優(yōu)化，一方面使電機(jī)功率達(dá)到要求，另一方面避免因轉(zhuǎn)鐵芯外徑過(guò)大而造成高轉(zhuǎn)速下離心力對(duì)鐵芯的影響，因?yàn)檗D(zhuǎn)子鐵芯外徑越大，所受離心力就越大，臨界轉(zhuǎn)速會(huì)受到影響，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

輔推力盤(pán)外徑d1：一方面保證葉輪通過(guò)無(wú)鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩所需的面積，另一方面制約懸臂段撓動(dòng)的發(fā)生。在懸臂段發(fā)生撓動(dòng)時(shí)，通過(guò)非軸向推力方向的油膜動(dòng)壓力來(lái)制約懸臂段撓動(dòng)的發(fā)生，避免軸的撓度超過(guò)限定值后帶來(lái)軸承和軸頸邊緣磨損，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)子剛性的目的。

在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率接近其共振頻率，壓縮機(jī)有產(chǎn)生共振的趨勢(shì)，振動(dòng)加劇。而轉(zhuǎn)子是壓縮機(jī)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，其結(jié)構(gòu)尺寸是決定壓縮機(jī)共振頻率的主要因素，如果通過(guò)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使壓縮機(jī)的共振頻率遠(yuǎn)離其工作頻率，則可以保證壓縮機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持較低的振動(dòng)水平。通過(guò)分析，轉(zhuǎn)子8的葉輪安裝部和轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部803處是決定壓縮機(jī)共振頻率的關(guān)鍵部位，因?yàn)檫@個(gè)兩部位分別安裝有葉輪和轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量主要集中于這兩個(gè)部位，并且轉(zhuǎn)子鐵芯的直徑較轉(zhuǎn)子的其他部位更大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主要是這個(gè)部位?；谏鲜鲈颍趦?yōu)化轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，選用轉(zhuǎn)子鐵芯804的直徑D與長(zhǎng)度L3之比D/L3以及懸臂段長(zhǎng)度L1與轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)度L的比值L1/L作為主要的優(yōu)化參數(shù)。

基于上述結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)具有該實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)中使用了結(jié)構(gòu)參數(shù)D/L3分別為0.19、0.31、0.77的轉(zhuǎn)子，按照國(guó)標(biāo)GB/T18430.1-2007最大負(fù)荷水溫，壓縮機(jī)分別在6000、7000、9000、10500、12000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，通過(guò)振動(dòng)儀測(cè)試壓縮機(jī)吸氣管、排氣管、電機(jī)前支腳、電機(jī)后支腳、電機(jī)前中和電機(jī)后中處的振動(dòng)情況，結(jié)果記錄于表1、表2、表3中，其中表1是D/L3為0.19的試驗(yàn)結(jié)果，表2是D/L3為0.31的試驗(yàn)結(jié)果，表3是D/L3為0.77的試驗(yàn)結(jié)果。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，采用D/L3為0.77的轉(zhuǎn)子時(shí)（參見(jiàn)表3），在轉(zhuǎn)速為9000轉(zhuǎn)/分時(shí)振動(dòng)開(kāi)始加大，比較大的地方處于電機(jī)前后支腳處，在轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分時(shí)，電機(jī)后支腳振動(dòng)值為0.032，超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定值0.03毫米；采用D/L3為0.17的轉(zhuǎn)子時(shí)（參見(jiàn)表1），振動(dòng)情況明顯比采用D/L3為0.77的轉(zhuǎn)子好，最大振動(dòng)為0.026毫米，處于電機(jī)前端中間位置和電機(jī)后支腳處，沒(méi)有超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定值0.03毫米，但轉(zhuǎn)速在10500轉(zhuǎn)/分時(shí)，振動(dòng)仍有明顯增大現(xiàn)象，說(shuō)明此時(shí)系統(tǒng)有共振的趨勢(shì)；采用D/L3為0.31的轉(zhuǎn)子時(shí)（參見(jiàn)表2），振動(dòng)比較大的地方處于電機(jī)支腳和吸、排氣管處，但數(shù)值相對(duì)于國(guó)標(biāo)規(guī)定值0.03毫米要小得多，說(shuō)明壓縮機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下轉(zhuǎn)子比較平穩(wěn)；因此將此時(shí)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸取為最佳值，即該實(shí)施例中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑D與長(zhǎng)度L3的比值取0.31。

直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)專利目的

《直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)》的一個(gè)目的在于提高壓縮機(jī)的能效，減小其外形尺寸，降低其重量和噪音。

該發(fā)明的另一個(gè)目的在于通過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行工況的振動(dòng)。

直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)技術(shù)方案

一種直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子沿軸向順次的形成有葉輪安裝部、前軸承安裝部、轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部、后軸承安裝部，轉(zhuǎn)子鐵芯安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部上，其特征在于：位于葉輪安裝部一端的轉(zhuǎn)子的懸臂長(zhǎng)為L(zhǎng)1，轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其中L1/L的比值范圍為0.15～0.35。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)子在葉輪安裝部與前軸承安裝部之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)子輔推力盤(pán)，在前軸承安裝部與轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)子主推力盤(pán)，電機(jī)前軸承安裝在位于輔推力盤(pán)與主推力盤(pán)之間的前軸承安裝部處，設(shè)置為雙徑向-雙軸向推力軸承結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述雙徑向-雙軸向推力軸承為動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述后軸承設(shè)置為雙徑向-軸向推力軸承結(jié)構(gòu)，從而形成壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向雙推軸承結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子前、后軸承的支撐中心距為L(zhǎng)4，其中L1/L4的比值范圍為0.3～0.4。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑為D，轉(zhuǎn)子鐵芯的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3，轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑與轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長(zhǎng)度的比值D/L3的范圍為0.25～0.35。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，其中L3/L的比值范圍為0.35～0.55。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，前軸承安裝部直徑為d2，輔推力盤(pán)外徑為d1，其中d1/d2的比值范圍為1.6～1.9。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，前軸承安裝部寬度為L(zhǎng)2，其中前軸承的寬徑比L2/D2的比值范圍為1.5～1.8。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，前軸承安裝部直徑為d2，主推力盤(pán)外徑為d3，其中d3/d2的比值范圍為1.8～2.5。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，前軸承安裝部直徑為d2，輔推力盤(pán)外徑為d1，其中d1/d2的比值范圍為0.9～1.1。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，前軸承安裝部直徑為d2，后軸承安裝部直徑為d4，其中d4/d2的比值范圍為1.6～1.9。

《直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)》還進(jìn)一步涉及一種直聯(lián)式離心壓縮機(jī)，其具有如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述壓縮機(jī)具有一級(jí)或多級(jí)葉輪。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述多級(jí)葉輪同向順次設(shè)置在轉(zhuǎn)子的懸臂端。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在6000轉(zhuǎn)/分以上，優(yōu)選的在7000轉(zhuǎn)/分以上，所述電機(jī)為直流變頻同步電機(jī)，其功率在150千瓦至800千瓦之間。

直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)改善效果

《直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子及直聯(lián)式離心壓縮機(jī)》的壓縮機(jī)利用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，省去了齒輪增速箱，同時(shí)對(duì)直聯(lián)式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，與2012年4月前技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于沒(méi)有增速齒輪結(jié)構(gòu)，消除了齒輪傳動(dòng)機(jī)械損失，提高了離心機(jī)壓縮機(jī)的能效；壓縮機(jī)運(yùn)行噪音非常低，一般在70～80分貝；壓縮機(jī)外形結(jié)構(gòu)尺寸和重量大大減小，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。

（2）由于采用了能夠抑制振動(dòng)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，大大優(yōu)化了壓縮機(jī)的振動(dòng)性能，在高轉(zhuǎn)速的振動(dòng)值非常小，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.03毫米。

1.一種直聯(lián)離心壓縮機(jī)用懸臂式電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子沿軸向順次的形成有葉輪安裝部、前軸承安裝部、轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部、后軸承安裝部，轉(zhuǎn)子鐵芯安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部上，其特征在于：轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，位于葉輪安裝部一端的轉(zhuǎn)子的懸臂長(zhǎng)為L(zhǎng)1，其中L1/L的比值范圍為0.15～0.35。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子在葉輪安裝部與前軸承安裝部之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)子輔推力盤(pán)，在前軸承安裝部與轉(zhuǎn)子鐵芯安裝部之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)子主推力盤(pán)，電機(jī)前軸承安裝在位于輔推力盤(pán)與主推力盤(pán)之間的前軸承安裝部處，設(shè)置為徑向-雙軸向推力軸承結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：所述徑向-雙軸向推力軸承為動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：所述后軸承設(shè)置為徑向-軸向推力軸承結(jié)構(gòu)，從而形成壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向雙推軸承結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：轉(zhuǎn)子前、后軸承支撐中心距為L(zhǎng)4，其中L1/L4的比值范圍為0.3～0.4。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑為D，轉(zhuǎn)子鐵芯的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3，轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑與轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長(zhǎng)度的比值D/L3的范圍為0.25～0.35。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：其中L3/L的比值范圍為0.35～0.55。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：前軸承安裝部直徑為d2，輔推力盤(pán)外徑為d1，其中d1/d2的比值范圍為1.6～1.9。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：前軸承安裝部寬度為L(zhǎng)2，其中前軸承的寬徑比L2/d2的比值范圍為1.5～1.8。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：前軸承安裝部直徑為d2，主推力盤(pán)外徑為d3，其中d3/d2的比值范圍為1.8～2.5。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：前軸承安裝部直徑為d2，輔推力盤(pán)外徑為d1，其中d1/d2的比值范圍為0.9～1.1。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：前軸承安裝部直徑為d2，后軸承安裝部直徑為d4，其中d4/d2的比值范圍為1.6～1.9。

13.一種直聯(lián)式離心壓縮機(jī)，其具有如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述壓縮機(jī)具有一級(jí)或多級(jí)葉輪。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的直聯(lián)式離心壓縮機(jī)，其特征在于：所述多級(jí)葉輪同向順次設(shè)置在轉(zhuǎn)子的懸臂端。

15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的直聯(lián)式離心壓縮機(jī)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在6000轉(zhuǎn)/分以上，優(yōu)選的在7000轉(zhuǎn)/分以上，所述電機(jī)為直流變頻同步電機(jī)，其功率在150千瓦至800千瓦之間。