CN104632636A - 压缩机、压缩机的降温方法和冷水式空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机、压缩机的降温方法和冷水式空调机组。压缩机包括电机、动力轴、支承装置和冷却装置，动力轴与电机传动连接，支承装置包括支承动力轴的至少一个电磁轴承，冷却装置包括利用冷却剂为至少一个电磁轴承降温的轴承冷却单元。应用本发明的技术方案，冷却单元降低了电磁轴承的温度，有效地解决了因电磁轴承的温度上升而导致的压缩机的性能下降的问题。

Description

压缩机、压缩机的降温方法和冷水式空调机组

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，更具体地，涉及一种压缩机、压缩机的降温方法和冷水式空调机组。

背景技术

磁悬浮离心压缩机正常运行时，电磁轴承、电机在通电状态下均会发热，其中，电机为主要发热元件，电磁轴承相对电机来说，发热量要小，但如果这些热量不及时带走，轴承、电机的线圈温度就会不断升高，磁场特性就会改变，压缩机性能会大大下降，当线圈温度高于线圈绝缘的极限值时，将导致线圈绝缘损坏，压缩机无法正常运行。

因此，为了保证压缩机正常运行，就必须使线圈温度维持在允许范围内，就必须尽快将热量带走。由于磁悬浮离心压缩机中还涉及电磁轴承，因此，必须对电磁轴承进行冷却，而且要在轴承冷却和电机冷却之间进行冷却***的优化，在满足冷却的要求时，使冷却供液量最小，达到节能目的。所以，针对磁悬浮离心压缩机的内部冷却问题，有必要设计一套既能满足冷却又能满足节能的***。

发明内容

本发明旨在提供一种压缩机、压缩机的降温方法和冷水式空调机组，以减少压缩机工作过程中因发热而带来的性能下降的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压缩机，压缩机包括：电机；动力轴，动力轴与电机传动连接；支承装置，支承装置包括支承动力轴的至少一个电磁轴承；冷却装置，冷却装置包括利用冷却剂为至少一个电磁轴承降温的轴承冷却单元。

进一步地，至少一个电磁轴承包括第一电磁径向轴承，第一电磁径向轴承支承于动力轴的第一端；轴承冷却单元包括利用冷却剂为第一电磁径向轴承降温的第一冷却单元，第一冷却单元包括第一冷却剂进口和第一冷却剂通道，第一冷却剂通道的进口与第一冷却剂进口相通，第一冷却剂通道的出口朝向电机并用于将冷却剂引向电机的定子与转子之间的间隙。

进一步地，支承装置还包括设置在第一电磁径向轴承与电机之间的第一防干扰装置，第一冷却剂通道的出口设置在第一防干扰装置上。

进一步地，支承装置还包括设置在第一电磁径向轴承外的第一轴承壳体和与第一轴承壳体连接的第一隔板，第一冷却剂通道包括设置在第一隔板上的多个第一隔板通孔，多个第一隔板通孔均设置于与第一电磁径向轴承的线圈相对应的位置。

进一步地，多个第一隔板通孔沿动力轴的周向均匀地设置。

进一步地，支承装置还包括：辅助支承模块，辅助支承模块与动力轴同轴地设置；检测模块，检测模块与动力轴同轴地设置，其中，辅助支承模块和检测模块均位于第一隔板的与第一电磁径向轴承相对的一侧，辅助支承模块和检测模块的外周面与第一轴承壳体的内周面形成的腔体与多个第一隔板通孔均相通，腔体与第一冷却剂进口相通。

进一步地，至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承，第二电磁径向轴承支承于动力轴的第二端；轴承冷却单元还包括利用冷却剂为第二电磁径向轴承降温的第二冷却单元，第二冷却单元包括第二冷却剂进口和第二冷却剂通道，第二冷却剂通道的进口与第二冷却剂进口相通，第二冷却剂通道的出口朝向电机。

进一步地，支承装置还包括设置在第二电磁径向轴承与电机之间的第二防干扰装置，第二冷却剂通道的出口设置在第二防干扰装置上。

进一步地，支承装置还包括设置在第二电磁径向轴承外的第二轴承壳体和与第二轴承壳体连接的第二隔板，第二冷却剂通道包括设置在第二隔板上的多个第二隔板通孔。

进一步地，支承装置还包括挡板，挡板位于动力轴的第二端；至少一个电磁轴承还包括电磁推力轴承，电磁推力轴承位于动力轴的第二端，电磁推力轴承与挡板抵接；第二冷却剂通道包括开设在挡板上的多个挡板通孔和电磁推力轴承的间隙。

进一步地，多个挡板通孔沿动力轴的周向均匀地设置。

进一步地，压缩机还包括利用冷却剂为电机降温的电机冷却单元，电机冷却单元包括：第三冷却剂进口；第一冷却流路，第一冷却流路设置在电机的定子外周，第一冷却流路的进口与第三冷却剂进口相通；第二冷却流路，第二冷却流路为电机的定子与转子之间的间隙，第二冷却流路的进口与第一冷却流路的出口相通。

进一步地，压缩机还包括设在电机外周的第一壳体，电机的定子的外周面与第一壳体的内周面抵接，第一冷却流路为开设在第一壳体的内周面上的螺旋形凹槽。

进一步地，冷却装置还包括用于引出第一冷却单元和第二冷却单元的冷却剂的冷却剂出口，其中，电机冷却单元的冷却剂从冷却剂出口引出。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷水式空调机组，冷水式空调机组包括上述的压缩机。

进一步地，压缩机为离心式压缩机。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机的降温方法，压缩机包括电机、与电机传动连接的动力轴和支承动力轴的至少一个电磁轴承，降温方法包括从压缩机的外部引入冷却剂以为至少一个电磁轴承降温。

进一步地，至少一个电磁轴承包括支承于动力轴的第一端的第一电磁径向轴承，冷却剂中的至少一部分冷却剂流经第一电磁径向轴承的间隙和电机的定子与转子之间的间隙。

进一步地，至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承，第二电磁径向轴承支承于动力轴的第二端，冷却剂中的至少一部分冷却剂流经第二电磁径向轴承的间隙。

进一步地，至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承和电磁推力轴承，第二电磁径向轴承和电磁推力轴承均支承于动力轴的第二端，冷却剂中的至少一部分冷却剂依次流经电磁推力轴承的间隙和第二电磁径向轴承的间隙后流出压缩机。

进一步地，压缩机还包括利用冷却剂为电机降温的电机冷却单元，用于为电机降温的冷却剂、用于为第一电磁径向轴承降温的冷却剂和用于为第二电磁径向轴承降温的冷却剂分别由不同的进口引入。

进一步地，用于为电机降温的冷却剂、用于为第一电磁径向轴承降温的冷却剂和用于为第二电磁径向轴承降温的冷却剂由同一个冷却剂出口引出。

应用本发明的技术方案，压缩机包括电机、动力轴、支承装置和冷却装置，动力轴与电机传动连接，支承装置包括支承动力轴的至少一个电磁轴承，冷却装置包括利用冷却剂为至少一个电磁轴承降温的轴承冷却单元。应用本发明的技术方案，冷却单元降低了电磁轴承的温度，有效地解决了因电磁轴承的温度上升而导致的压缩机的性能下降的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例的压缩机的结构示意图；

图2示出了图1的A-A处的截面的结构示意图。

附图标记：1、电机；2、动力轴；31、第一电磁径向轴承；34、第一隔板；341、第一隔板通孔；35、第一防干扰装置；41、第二电磁径向轴承；44、第二隔板；441、第二隔板通孔；45、第二防干扰装置；46、挡板；5、电磁推力轴承；51、前推电磁推力轴承；52、推力盘；53、后推电磁推力轴承。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例的压缩机包括电机1、动力轴2、支承装置和冷却装置。动力轴2与电机1传动连接。支承装置包括支承所述动力轴2的至少一个电磁轴承。冷却装置包括利用冷却剂为至少一个电磁轴承降温的轴承冷却单元。

本实施例的降温方法包括从压缩机的外部引入冷却剂以为至少一个电磁轴承降温。

随着压缩机工作时间的延长，电磁轴承的线圈的温度不断上升，磁场特性发生改变，压缩机性能会大大下降，当线圈温度高于线圈绝缘的极限值时，将导致线圈绝缘损坏，压缩机无法正常运行。利用冷却剂为电磁轴承的线圈降温，有效地降低了电磁轴承的温度，提高了压缩机的性能稳定性。

本实施例中，冷却剂为从空调机组的冷凝器或经济器引入的冷媒。流经电磁轴承并为电磁轴承降温后的冷媒流回空调机组的循环***中。冷媒不断地更新，保证了用于为电磁轴承降温的冷媒温度保持在较低的水平。进一步地，提高了冷却装置对电磁轴承的降温效果。从机组冷凝器或经济器引入冷媒，冷媒进入壳体内部后由于压力突然下降蒸发为低压、低温的气体，由于气体自身密度小，自然上升，省去额外流动的推动力。

至少一个电磁轴承包括第一电磁径向轴承31，第一电磁径向轴承31支承于动力轴2的第一端。

冷却剂中的至少一部分冷却剂流经第一电磁径向轴承31的间隙和电机1的定子与转子之间的间隙。

轴承冷却单元包括利用冷却剂为第一电磁径向轴承31降温的第一冷却单元，第一冷却单元包括第一冷却剂进口和第一冷却剂通道，第一冷却剂通道的进口与第一冷却剂进口相通，第一冷却剂通道的出口朝向电机1并用于将冷却剂引向电机1的定子与转子之间的间隙。

支承装置还包括设置在第一电磁径向轴承31与电机1之间的第一防干扰装置35，第一冷却剂通道的出口设置在第一防干扰装置35上。

将作为冷却剂的冷媒引向电机1的定子与转子之间的间隙。有效地，降低了电机1的温度，保证了电机1的正常运行。提高了压缩机的稳定性。

支承装置还包括设置在第一电磁径向轴承31外的第一轴承壳体和与第一轴承壳体连接的第一隔板34，第一冷却剂通道包括设置在第一隔板34上的多个第一隔板通孔341，多个第一隔板通孔341均设置于与第一电磁径向轴承31的线圈相对应的位置。

多个第一隔板通孔341将作为冷却剂的冷媒输送至电磁轴承的线圈，有效地降低了第一电磁径向轴承的线圈的温度，提高了第一电磁径向轴承31的稳定性。

优选地，多个第一隔板通孔341沿动力轴2的周向均匀地设置。

如图2所示，多个第一隔板通孔341沿动力轴2的周向均匀地设置，更加有效地降低了电磁轴承的线圈的温度。相邻的两个第一隔板通孔341之间的距离越大，对第一电磁径向轴承的降温效果越差。相邻的两个第一隔板通孔341之间的距离为L，L＜35mm。

本实施例中，支承装置还包括辅助支承模块和检测模块。辅助支承模块与动力轴2同轴地设置。检测模块与动力轴2同轴地设置。辅助支承模块和检测模块均位于第一隔板34的与第一电磁径向轴承31相对的一侧，辅助支承模块和检测模块的外周面与第一轴承壳体的内周面形成的腔体与多个第一隔板通孔341均相通，该腔体与第一冷却剂进口相通。

第一电磁径向轴承31的端面与第一隔板34抵接。用于冷却第一电磁径向轴承31的冷媒首先进入腔体，然后通过多个第一隔板通孔341流向第一电磁径向轴承31的线圈。然后经过设置在第一防干扰装置35上的第一冷却通道的出口流向电机1的定子与转子之间的间隙。

本实施例中，至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承41，第二电磁径向轴承41支承于动力轴2的第二端。

轴承冷却单元还包括利用冷却剂为第二电磁径向轴承41降温的第二冷却单元，第二冷却单元包括第二冷却剂进口和第二冷却剂通道，第二冷却剂通道的进口与第二冷却剂进口相通，第二冷却剂通道的出口朝向电机1。

冷却剂中的至少一部分冷却剂流经第二电磁径向轴承41的间隙。

支承装置还包括设置在第二电磁径向轴承41与电机1之间的第二防干扰装置45，第二冷却剂通道的出口设置在第二防干扰装置45上。

作为冷却剂的冷媒经第二冷却剂进口和第二冷却剂通道后，流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。用于为第一电磁径向轴承31降温的冷却剂经电机1的定子与转子之间隙也流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。

支承装置还包括设置在第二电磁径向轴承41外的第二轴承壳体和与第二轴承壳体连接的第二隔板44，第二冷却剂通道包括设置在第二隔板44上的多个第二隔板通孔441。

用于为第二电磁径向轴承41降温的冷却剂经多个第二隔板通孔441直接流向第二电磁径向轴承41的线圈。有效地，提高了对第二电磁径向轴承41的线圈的降温效果。

支承装置还包括挡板46，挡板46位于动力轴2的第二端。至少一个电磁轴承还包括电磁推力轴承5，电磁推力轴承位于动力轴2的第二端，电磁推力轴承5与挡板46抵接。第二冷却剂通道包括开设在挡板46上的多个挡板通孔和电磁推力轴承5的间隙。

电磁推力轴承包括前推电磁推力轴承51、与前推电磁推力轴承间隔设置的后推电磁推力轴承53和设置在前推电磁推力轴承51和后推电磁推力轴承53之间的推力盘52。

第二电磁径向轴承41和电磁推力轴承5分别位于第二隔板44的两侧。冷却剂中的至少一部分冷却剂依次流经电磁推力轴承5的间隙和第二电磁径向轴承41的间隙后流出压缩机。用于为第二电磁径向轴承41降温的冷却剂首先经设置在挡板46上的多个挡板通孔流向电磁推力轴承5的间隙，然后经过设置在第二隔板44上的第二隔板通孔441流向第二电磁径向轴承41的线圈，再后，经设置在第二防干扰装置45上的第二冷却通道的出口流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。

用于为第二电磁径向轴承41降温的冷却剂在流经电磁推力轴承5的过程中，降低了电磁推力轴承的温度，提高了电磁推力轴承5的稳定性。

多个挡板通孔沿动力轴2的周向均匀地设置。更进一步地提高了对电磁推力轴承的降温效果。

压缩机还包括利用冷却剂为电机1降温的电机冷却单元，电机冷却单元包括第三冷却剂进口、第一冷却流路和第二冷却流路。第一冷却流路设置在电机1的定子外周，第一冷却流路的进口与第三冷却剂进口相通。第二冷却流路为电机1的定子与转子之间的间隙，第二冷却流路的进口与第一冷却流路的出口相通。

用于为电机1降温的冷却剂、用于为第一电磁径向轴承31降温的冷却剂和用于为第二电磁径向轴承41降温的冷却剂分别由不同的进口引入。

压缩机还包括设在电机1外周的第一壳体，电机1的定子的外周面与第一壳体的内周面抵接，第一冷却流路为开设在第一壳体的内周面上的螺旋形凹槽。

冷却剂从电机1的一端开始螺旋地流经电机的外周，在电机的另一端流向电机的转子与定子之间的间隙，然后流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。冷却剂螺旋地流经电机1的外周的过程中，有效地降低了电机1的温度。从第一冷却流路流出的冷却剂，流向电机1的转子与定子之间的间隙，进一步地降低电机1的线圈的温度。

第一冷却流路为开设在第一壳体上的凹槽，有利于简化压缩机的结构。减少压缩机的零件，降低了压缩机组装过程的复杂程度。

凹槽为设置在第一壳体的内周面上的螺旋形凹槽。有效地增到了冷却剂与电机1的接触面积。进一步地，提高了对电机1的降温效果。有利于提高压缩机的稳定性。

冷却装置还包括用于引出第一冷却单元和第二冷却单元的冷却剂的冷却剂出口，其中，电机冷却单元的冷却剂从冷却剂出口引出。

冷却剂出口与电机1与第二防干扰装置45之间的空腔相通。

作为冷却剂的冷媒经第一冷却剂进口和第一冷却剂通道后，流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。

作为冷却剂的冷媒经第二冷却剂进口和第二冷却剂通道后，流向电机1与第二防干扰装置45之间的空腔。

用于为电机1降温的冷却剂、用于为第一电磁径向轴承31降温的冷却剂和用于为第二电磁径向轴承41降温的冷却剂由同一个冷却剂出口引出。

本实施例还提供了一种冷水式空调机组，该冷水式空调机组包括上述的压缩机。进一步地，上述的压缩机为离心式压缩机。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括：

电机（1）；

动力轴（2），所述动力轴（2）与所述电机（1）传动连接；

支承装置，所述支承装置包括支承所述动力轴（2）的至少一个电磁轴承；

冷却装置，所述冷却装置包括利用冷却剂为所述至少一个电磁轴承降温的轴承冷却单元。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

所述至少一个电磁轴承包括第一电磁径向轴承（31），所述第一电磁径向轴承（31）支承于所述动力轴（2）的第一端；

所述轴承冷却单元包括利用冷却剂为所述第一电磁径向轴承（31）降温的第一冷却单元，所述第一冷却单元包括第一冷却剂进口和第一冷却剂通道，所述第一冷却剂通道的进口与所述第一冷却剂进口相通，所述第一冷却剂通道的出口朝向所述电机（1）并用于将所述冷却剂引向所述电机（1）的定子与转子之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述支承装置还包括设置在所述第一电磁径向轴承（31）与所述电机（1）之间的第一防干扰装置（35），所述第一冷却剂通道的所述出口设置在所述第一防干扰装置（35）上。

4.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述支承装置还包括设置在所述第一电磁径向轴承（31）外的第一轴承壳体和与所述第一轴承壳体连接的第一隔板（34），所述第一冷却剂通道包括设置在所述第一隔板（34）上的多个第一隔板通孔（341），所述多个第一隔板通孔（341）均设置于与所述第一电磁径向轴承（31）的线圈相对应的位置。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述多个第一隔板通孔（341）沿所述动力轴（2）的周向均匀地设置。

6.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述支承装置还包括：

辅助支承模块，所述辅助支承模块与所述动力轴（2）同轴地设置；

检测模块，所述检测模块与所述动力轴（2）同轴地设置，

其中，所述辅助支承模块和所述检测模块均位于所述第一隔板（34）的与所述第一电磁径向轴承（31）相对的一侧，所述辅助支承模块和所述检测模块的外周面与所述第一轴承壳体的内周面形成的腔体与所述多个第一隔板通孔（341）均相通，所述腔体与所述第一冷却剂进口相通。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的压缩机，其特征在于，

所述至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承（41），所述第二电磁径向轴承（41）支承于所述动力轴（2）的第二端；

所述轴承冷却单元还包括利用冷却剂为所述第二电磁径向轴承（41）降温的第二冷却单元，所述第二冷却单元包括第二冷却剂进口和第二冷却剂通道，所述第二冷却剂通道的进口与所述第二冷却剂进口相通，所述第二冷却剂通道的出口朝向所述电机。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述支承装置还包括设置在所述第二电磁径向轴承（41）与所述电机（1）之间的第二防干扰装置（45），所述第二冷却剂通道的所述出口设置在所述第二防干扰装置（45）上。

9.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述支承装置还包括设置在所述第二电磁径向轴承（41）外的第二轴承壳体和与所述第二轴承壳体连接的第二隔板（44），所述第二冷却剂通道包括设置在所述第二隔板（44）上的多个第二隔板通孔（441）。

10.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，

所述支承装置还包括挡板（46），所述挡板（46）位于所述动力轴（2）的第二端；

所述至少一个电磁轴承还包括电磁推力轴承（5），所述电磁推力轴承位于所述动力轴（2）的第二端，所述电磁推力轴承（5）与所述挡板（46）抵接；

所述第二冷却剂通道包括开设在所述挡板（46）上的多个挡板通孔和所述电磁推力轴承（5）的间隙。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述多个挡板通孔沿所述动力轴（9）的周向均匀地设置。

12.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括利用冷却剂为所述电机（1）降温的电机冷却单元，所述电机冷却单元包括：

第三冷却剂进口；

第一冷却流路，所述第一冷却流路设置在所述电机（1）的定子外周，所述第一冷却流路的进口与所述第三冷却剂进口相通；

第二冷却流路，所述第二冷却流路为所述电机（1）的定子与转子之间的间隙，所述第二冷却流路的进口与所述第一冷却流路的出口相通。

13.根据权利要求12所述的压缩机，所述压缩机还包括设在所述电机（1）外周的第一壳体，所述电机（1）的定子的外周面与所述第一壳体的内周面抵接，所述第一冷却流路为开设在所述第一壳体的内周面上的螺旋形凹槽。

14.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述冷却装置还包括用于引出所述第一冷却单元和所述第二冷却单元的冷却剂的冷却剂出口，其中，所述电机冷却单元的冷却剂从所述冷却剂出口引出。

15.一种冷水式空调机组，其特征在于，所述冷水式空调机组包括权利要求1至14中任意一项所述的压缩机。

16.根据权利要求15所述的冷水式空调机组，其特征在于，所述压缩机为离心式压缩机。

17.一种压缩机的降温方法，其特征在于，所述压缩机包括电机（1）、与所述电机（1）传动连接的动力轴（2）和支承所述动力轴（2）的至少一个电磁轴承，所述降温方法包括从所述压缩机的外部引入冷却剂以为所述至少一个电磁轴承降温。

18.根据权利要求17所述的降温方法，其特征在于，所述至少一个电磁轴承包括支承于所述动力轴（2）的第一端的第一电磁径向轴承（31），所述冷却剂中的至少一部分冷却剂流经所述第一电磁径向轴承（31）的间隙和电机（1）的定子与转子之间的间隙。

19.根据权利要求18所述的降温方法，其特征在于，所述至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承（41），所述第二电磁径向轴承（41）支承于所述动力轴（2）的第二端，所述冷却剂中的至少一部分冷却剂流经所述第二电磁径向轴承（41）的间隙。

20.根据权利要求18所述的降温方法，其特征在于，所述至少一个电磁轴承还包括第二电磁径向轴承（41）和电磁推力轴承（5），所述第二电磁径向轴承（41）和电磁推力轴承（5）均支承于所述动力轴（2）的第二端，所述冷却剂中的至少一部分冷却剂依次流经所述电磁推力轴承（5）的间隙和所述第二电磁径向轴承（41）的间隙后流出所述压缩机。

21.根据权利要求19或20所述的降温方法，其特征在于，所述压缩机还包括利用冷却剂为所述电机（1）降温的电机冷却单元，用于为所述电机（1）降温的冷却剂、用于为所述第一电磁径向轴承（31）降温的冷却剂和用于为所述第二电磁径向轴承（41）降温的冷却剂分别由不同的进口引入。

22.根据权利要求19或20所述的降温方法，其特征在于，用于为所述电机（1）降温的冷却剂、用于为所述第一电磁径向轴承（31）降温的冷却剂和用于为所述第二电磁径向轴承（41）降温的冷却剂由同一个冷却剂出口引出。