CN111989490A - 具有外部马达转子的螺杆压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺杆压缩机，其包括：壳体；第一转子，其可相对于壳体围绕第一轴线旋转；以及第二转子，其可相对于壳体围绕第二轴线旋转。第二转子与第一转子啮合。马达嵌入于第一转子内，以致于马达与第一轴线同轴。

Description

具有外部马达转子的螺杆压缩机
技术领域
本公开的实施例涉及压缩机，并且更特别地涉及用于在螺杆式压缩机中围绕旋转轴线驱动一个或多个螺杆的马达。
背景技术
螺杆式压缩机通常在空调应用和制冷应用中使用。在这样的压缩机中，互相啮合的阳叶状转子和阴叶状转子或螺杆围绕其相应的轴线旋转，以将工作流体从低压入口端泵送到高压出口端。在旋转期间，阳转子的连续的叶状部充当如下的活塞：将制冷剂向下游驱动，并且在位于壳体与相邻的成对的阴转子叶状部之间的空间内，使制冷剂压缩。同样地，阴转子的连续的叶状部在位于壳体与相邻的成对的阳转子叶状部之间的空间内产生制冷剂的压缩。阳转子和阴转子的叶状部间空间(在其中发生压缩)形成压缩袋形部(pocket)。
电动马达可以用于驱动转子或螺杆围绕相应的轴线的旋转。在一些实施方式中，电动转子布置成与阳转子同轴，并且沿着阳转子的长度从阳转子偏移。马达的这样的定位导致压缩机的轴向长度增大。在其它实施方式中，马达可以经由悬臂式布置来安装，悬臂式布置可能对压缩机的操作速度造成影响。
发明内容
根据实施例，螺杆压缩机包括：壳体；第一转子，其可相对于壳体围绕第一轴线旋转；以及第二转子，其可相对于壳体围绕第二轴线旋转。第二转子与第一转子啮合。马达嵌入于第一转子内，以致于马达与第一轴线同轴。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，马达是外部转子马达。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一转子进一步包括第一空心腔，马达的至少一部分定位于第一空心腔内。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一空心腔布置成与第一转子的第一端相邻。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，马达进一步包括马达定子和马达转子，马达定子包括围绕马达定子的外周缘隔开的至少一个电磁线圈，并且马达转子包括围绕马达转子的内周缘隔开的至少一个磁体。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，马达定子固定地定位于第一空心腔内。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，马达转子形成为第一转子的主体的一部分。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，至少一个磁体和至少一个电磁线圈轴向地对准。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，包括用于可旋转地安装第一转子的第一轴，第一轴可与第一转子一起围绕第一轴线旋转。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一轴与第一转子一体地形成。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一轴联接到第一转子。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一轴延伸穿过形成于马达定子中的开口，并且经由至少一个轴承来连接到马达定子。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第二转子进一步包括第二空心腔。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，包括用于可旋转地安装第二转子的第二轴，其中，第二轴延伸穿过第二空心腔。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第二轴静止。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第二转子经由至少一个轴承来联接到第二轴。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一转子是阳转子，并且第二转子是阴转子。
除了上述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，在另外的实施例中，第一转子是阴转子，并且第二转子是阳转子。
附图说明
下文的描述不应当以任何方式被认为是限制性的。参考附图，同样的元件同样地编号：
图1是螺杆压缩机的简化横截面图；和
图2是根据实施例的螺杆压缩机的一部分的横截面图。
具体实施方式
所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详述在本文中参考附图通过例证而非限制的方式呈现。
术语“大约”旨在包括与基于在提交本申请时可利用的装备的特定的量的测量相关联的误差度。
本文中所使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。如本文中所使用的，除非上下文清楚地另外规定，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在还包括复数形式。将进一步理解，术语“包括(comprises和/或comprising)” 当使用在本说明书中时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的群组的存在或添加。
现在参考图1，更详细地阐明现有的螺杆压缩机20的示例，螺杆压缩机20通常使用在加热、通风、空调和制冷***中。螺杆压缩机20包括壳体组件32，壳体组件32容纳马达34和两个或更多个互相啮合的螺杆转子36、38，螺杆转子36、38具有相应的中心纵向轴线A和B。在所阐明的实施例中，转子36具有阳叶状主体40，阳叶状主体40在第一端42与第二端44之间延伸。阳叶状主体40与另一个转子38的阴叶状主体46啮合。转子38的阴叶状主体46具有第一端48和第二端50。每个转子36、38包括轴部分52、54、56、58，轴部分52、54、56、58从相关联的工作部分40、46的第一端42、第二端44、第一端48以及第二端50延伸。轴部分52和轴部分56通过一个或多个入口轴承60而安装到壳体32，并且轴部分54和轴部分58通过一个或多个出口轴承62而安装到壳体32，以便围绕相关联的转子轴线A、B旋转。
在现有的螺杆压缩机中，马达34 联接到转子36的延伸的轴部分52，并且可操作成围绕转子36的轴线A驱动该转子36。当沿操作性的第一方向被如此驱动时，转子36沿相反的第二方向驱动另一个转子38。如所示出的，壳体组件32包括转子壳体64，转子壳体64具有上游/入口端面66和下游/排放端面68，上游/入口端面66和下游/排放端面68与转子第二端44和转子第二端50基本上共面。虽然在本文中阐明并且描述螺杆压缩机的特定构造，但例如诸如具有三个螺杆转子的其它压缩机也处于本发明的范围内。
壳体组件32进一步包括马达/入口壳体70，马达/入口壳体70具有位于上游端处的压缩机入口/吸入端口72，并且具有下游面74，下游面74安装到转子壳体上游面66(例如，通过穿过两个壳体件的螺栓)。组件32进一步包括出口/排放壳体76，出口/排放壳体76具有安装到转子壳体下游面68的上游面78，并且具有出口/排放端口80。示范性的转子壳体64、马达/入口壳体70以及出口壳体76可以各自形成为经受进一步的精加工的铸件。制冷剂蒸汽以吸入压力PS进入到入口或吸入端口72中，并且以排放压力PD离开压缩机20的排放端口80。位于入口端口72与排放端口80之间的两个或更多个转子36、38的压缩机构内的制冷剂蒸汽具有中间压力PI。
现在参考图2，阐明了根据实施例的螺杆压缩机100的一部分的横截面图。虽然图2的螺杆压缩机100类似于现有的螺杆压缩机，但螺杆压缩机100具有与图1的螺杆压缩机20相比减小的轴向长度。如将更详细地描述的那样，螺杆压缩机100的马达102集成到压缩机100的螺杆转子中的一个螺杆转子中。
类似于现有的螺杆压缩机，在所阐明的非限制性实施例中，螺杆压缩机100至少包括第一螺杆转子104和第二螺杆转子106。如所示出的，第一螺杆转子104是阳螺杆转子，并且第二螺杆转子106是阴螺杆转子；然而，在其它实施例中，第一螺杆转子104可以是阴的，并且第二螺杆转子106可以是阳的。第一螺杆转子104和第二螺杆转子106以互相啮合接合的方式布置于在图中标示为108的区域处。
第一空心内腔110形成于第一螺杆转子104中，并且第二空心内腔112形成于第二螺杆转子106中。腔110、112可以延伸遍及每个螺杆转子104、106的长度中的全部或一部分。在所阐明的非限制性实施例中，第一腔110形成于第一螺杆转子104的第一端114处，并且具有与马达102的长度对应的长度。形成于第二转子106中的第二腔112还可以布置成与第二转子106的第一端116相邻，并且具有与第一腔110大体上相等的长度，以致于第一腔110和第二腔112大体上对准。然而，如下的实施例也处于本公开的范围内：其中，第二腔112的构造不同于第一腔110的构造。
第一螺杆转子104和第二螺杆转子106分别由第一轴118和第二轴120可旋转地支承。在实施例中，第一轴延伸穿过第一腔110，并且构造成与第一螺杆转子104一起围绕轴线X旋转。虽然第一轴118阐明为与第一螺杆转子104的一部分一体地形成，但如下的实施例也处于本公开的范围内：其中，第一轴118是联接到第一螺杆转子104的单独的构件。第二轴120可以类似地延伸穿过第二腔112。在所阐明的非限制性实施例中，第二轴120静止，并且第二螺杆转子106构造成经由一个或多个轴承122来相对于轴120围绕轴线Y旋转，轴承122设置于轴120与螺杆转子106之间。然而，在其它实施例中，第二轴120可以联接到第二螺杆转子106，并且构造成与第二螺杆转子106一起旋转。
马达102可操作成将多个螺杆转子104、106围绕其相应的轴线X、Y驱动。如所示出的，马达102嵌入于多个螺杆转子104、106中的一个螺杆转子的腔110、112内。在所阐明的非限制性实施例中，马达102嵌入于第一螺杆转子104的第一腔110内；然而，在本文中还预期如下的实施例：其中，马达102嵌入于第二螺杆转子106的第二腔112或形成于另一螺杆转子中的腔内。
电动马达102包括：马达定子130，其固定地联接到螺杆压缩机100的壳体(未示出)；和马达转子132，其构造成围绕螺杆轴线中的一个旋转。在实施例中，马达定子130位于第一腔110内的位置处。静止马达定子130包括开口133，第一轴118延伸穿过开口133。马达定子130经由一个或多个轴承134来联接到第一轴118。结果，第一轴118和第一螺杆转子104构造成相对于马达定子130围绕其轴线X旋转。在实施例中，定子130包括至少一个电磁线圈136。电磁线圈136可以围绕定子130的外周缘周向地隔开。马达定子130中所包括的电磁线圈136的总数可能基于马达102的期望的性能而变化。另外，通过将第一腔110形成为与第一螺杆转子104的第一端114相邻，一个或多个线材(未示出)可以容易地连接到电磁线圈136。
第一螺杆转子104形成马达转子132。因此，马达转子132与马达定子130同中心地并且从其径向向外地布置。马达转子132 可以包括一个或多个永磁体138。在所阐明的非限制性实施例中，一个或多个永磁体138定位于第一螺杆转子104的面向第一腔110的内表面140处。磁体138可以围绕第一螺杆转子104的表面140大体上周向地布置。如所示出的，磁体138定位成与马达定子130的电磁线圈136大体上对准。马达转子132构造成在转子132的磁体138对当马达定子130的电磁线圈136被通电时产生的感应磁场作出反应时，相对于定子130围绕轴线X旋转。虽然马达转子132在本文中阐明并且描述为永磁体转子，但例如诸如感应马达转子之类的其它类型的转子也处于本公开的范围内。
通过将马达102嵌入于压缩机的多个螺杆转子中的一个螺杆转子内，可以排除对于当前的螺杆压缩机而要求的悬垂布置。结果，螺杆压缩机的全长将减小，从而允许更紧凑的设计。而且，通过排除悬臂式马达布置，提高了压缩机的速度，从而增强压缩机的总体操作。马达102在转子内的定位也将促进使轴承润滑与制冷剂的隔离。
虽然已参考一个或多个示范性实施例而描述本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以作出各种改变，并且等同物可以替代其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以作出许多修改，以使特定情形或材料适于本公开的教导。因此，旨在本公开不限于作为对于实施本公开而预期的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种螺杆压缩机，包括：
壳体；
第一转子，其可相对于所述壳体围绕第一轴线旋转；
第二转子，其可相对于所述壳体围绕第二轴线旋转，所述第二转子与所述第一转子啮合；和
马达，其嵌入于所述第一转子内，以致于所述马达与所述第一轴线同轴。
2.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其中，所述马达是外部转子马达。
3.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其中，所述第一转子进一步包括第一空心腔，所述马达的至少一部分定位于所述第一空心腔内。
4.根据权利要求3所述的螺杆压缩机，其中，所述第一空心腔布置成与所述第一转子的第一端相邻。
5.根据权利要求3所述的螺杆压缩机，其中，所述马达进一步包括马达定子和马达转子，所述马达定子包括围绕所述马达定子的外周缘隔开的至少一个电磁线圈，并且所述马达转子包括围绕所述马达转子的内周缘隔开的至少一个磁体。
6.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其中，所述马达定子固定地定位于所述第一空心腔内。
7.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其中，所述马达转子形成为所述第一转子的主体的一部分。
8.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其中，所述至少一个磁体和所述至少一个电磁线圈轴向地对准。
9.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，进一步包括用于可旋转地安装所述第一转子的第一轴，所述第一轴能够与所述第一转子一起围绕所述第一轴线旋转。
10.根据权利要求9所述的螺杆压缩机，其中，所述第一轴与所述第一转子一体地形成。
11.根据权利要求9所述的螺杆压缩机，其中，所述第一轴联接到所述第一转子。
12.根据权利要求9所述的螺杆压缩机，其中，所述第一轴延伸穿过形成于所述马达定子中的开口，并且经由至少一个轴承来连接到所述马达定子。
13.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其中，所述第二转子进一步包括第二空心腔。
14.根据权利要求13所述的螺杆压缩机，进一步包括用于可旋转地安装所述第二转子的第二轴，其中，所述第二轴延伸穿过所述第二空心腔。
15.根据权利要求14所述的螺杆压缩机，其中，所述第二轴静止。
16.根据权利要求14所述的螺杆压缩机，其中，所述第二转子经由至少一个轴承来联接到所述第二轴。
17.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其中，所述第一转子是阳转子，并且所述第二转子是阴转子。
18.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其中，所述第一转子是阴转子，并且所述第二转子是阳转子。
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