CN209340211U - 压缩机转子、压缩机及空调设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩机转子、压缩机及空调设备，其中，压缩机转子包括：主轴，主轴的端部设有空腔(111)，以在主轴的中心处形成轴芯(112)，轴芯(112)的端部伸出主轴的端部；叶轮(14)，套设在轴芯(112)的外端，并通过主轴外环的端部进行轴向定位；以及锁紧部件，被配置为将叶轮(14)锁紧在轴芯(112)上。此种压缩机转子可降低叶轮拆装难度，并简化叶轮的装配工艺和所需设备，提高装配效率以及拆检工作及维护的可操作性；而且，此种安装方式可保证叶轮强度，避免产生应力集中，从而提升压缩机的压缩能力。

Description

压缩机转子、压缩机及空调设备

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种压缩机转子、压缩机及空调设备。

背景技术

离心压缩机叶轮对气体做功，提高气体能量，且气体增加的能量与叶轮的转速成正相关。根据压比不同，叶轮转速每分钟可达几千转，当压比高时，甚至达到万转以上。因此，为保证叶轮工作时的可靠性与安全性，压缩机转子起着重要作用。

现有技术的离心压缩机常用的叶轮锁紧方式，有热套配合锁紧和键配合锁紧等。其中，热套配合时，通过加热叶轮至100℃左右，使其受热膨胀后迅速与主轴装配，利用叶轮冷却后产生的装配过盈量以达到锁紧目的。热变形锁紧结构简单，不需增加其它零件，但需要加热设备，且不利于拆卸，并对装配工艺有严格要求。传统的键配合锁紧依靠键槽与键的配合来约束叶轮位移及传递力矩，但键是标准件，其固有的直角结构致使键槽端部的应力集中较大，降低叶轮强度。因此，有必要对压缩机转子进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种压缩机转子、压缩机及空调设备，能够降低压缩机转子的装配难度。

根据本实用新型的第一方面，提出一种压缩机转子，包括：

主轴，主轴的端部设有空腔，以在主轴的中心处形成轴芯，轴芯的端部伸出主轴的端部；

叶轮，套设在轴芯的外端，并通过主轴外环的端部进行轴向定位；以及

锁紧部件，被配置为将叶轮锁紧在轴芯上。

进一步地，空腔相对于主轴的轴线中心对称。

进一步地，空腔为与主轴同心的环槽；或者空腔包括多个离散的孔，各个孔相对于主轴的轴线中心对称。

进一步地，叶轮的内端设有定位部，定位部的外侧壁与空腔的内侧壁配合，以对叶轮进行径向定位，定位部的内侧壁与空腔的内侧壁具有间隙。

进一步地，轴芯的外端为螺纹段，锁紧部件包括锁紧螺母，锁紧螺母旋合在轴芯的外端对叶轮锁紧。

进一步地，轴芯的外端超出锁紧螺母的外端。

进一步地，叶轮上设有从内至外直径逐渐减小的阶梯孔，轴芯的外端为从内至外直径逐渐减小的阶梯轴，阶梯孔直径最小的孔段与阶梯轴直径最小的轴段配合。

进一步地，主轴为分段式结构，包括沿轴向依次安装的第一轴段、第二轴段和第三轴段，第二轴段为永磁体，第一轴段和第三轴段的外端均设有空腔，且在相应的轴芯上均安装有叶轮。

进一步地，主轴还包括连接件，用于实现第一轴段、第二轴段和第三轴段的连接。

进一步地，连接件包括第一筒体，第一筒体同轴设在第一轴段上靠近第二轴段的一端，第二轴段整体和第三轴段的至少部分长度位于第一筒体内。

进一步地，第三轴段位于第一筒体内的部分直径减小，以使第一筒体与第三轴段位于第一筒体之外部分的侧面平齐。

进一步地，第一轴段对应空腔沿轴向的底部设有排气孔。

进一步地，连接件包括第二筒体，第二筒体整体套设在第一轴段、第二轴段和第三轴段的侧壁。

进一步地，第二筒体的两端分别与第一轴段和第三轴段接触面的外缘平齐。

进一步地，第一轴段或第三轴段与第二筒体接触面的外端设有限位部，用于限制第二筒体的轴向位置。

根据本实用新型的第二方面，提出一种压缩机，包括上述实施例的压缩机转子。

进一步地，压缩机为离心压缩机。

根据本实用新型的第三方面，提出一种空调设备，包括上述实施例的压缩机。

基于上述技术方案，本实用新型实施例的压缩机转子，通过在主轴的端部设置空腔以在主轴的中心处形成轴芯，并在轴芯的端部套设叶轮，再通过锁紧部件将叶轮锁紧在轴芯上。此种压缩机转子可降低叶轮拆装难度，并简化叶轮的装配工艺和所需设备，提高装配效率以及拆检工作及维护的可操作性；而且，此种安装方式可保证叶轮强度，避免产生应力集中，从而提升压缩机的压缩能力。

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为本实用新型离心式压缩机的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型压缩机转子的一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型压缩机转子的另一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1、压缩机转子；2、第一蜗壳；3、扩压器；4、推力盘；5、轴承支座；6、中间壳体；7、定子组件；8、第二蜗壳；

11、第一轴段；12、第二轴段；13、第三轴段；14、叶轮；15、第一筒体；16、锁紧螺母；17、第二筒体；

111、空腔；112、轴芯；113、尺寸减小部；141、定位部；

1121、第一轴部；1122、第二轴部；1123、第三轴部。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

本实用新型提供了一种压缩机转子，结合图1～图3，在一个示意性的实施例中，包括主轴、叶轮14和锁紧部件。其中，主轴的端部设有空腔111，以在主轴的中心处形成轴芯112，轴芯112的端部伸出主轴的端部，以便安装叶轮14，轴芯112作为叶轮14的支撑部件；叶轮14套设在轴芯112的外端，并通过主轴外环的端部进行轴向定位；锁紧部件用于将叶轮14锁紧在轴芯112上。叶轮14可以只安装在主轴的一端，或者同时安装在两端。

该实施例至少具备如下优点之一：

(1)叶轮与主轴通过锁紧部件固定，使叶轮相对于主轴可拆卸地设置，可降低叶轮拆装难度，并简化叶轮的装配工艺和所需设备，提高装配效率以及拆检工作及维护的可操作性。

(2)与热套或键槽连接方式相比，此种安装方式既能防止主轴或叶轮发生变形，也可保证叶轮安装强度，避免产生应力集中，从而提升压缩机的压缩能力。

(3)轴芯通过在加工空腔时直接形成，使轴芯与主轴的其余部分加工形成一体，无需将轴芯额外安装在主轴的空腔内，可进一步降低装配难度，增加轴芯与主轴的连接强度，还可保证轴芯的位置精度，有效解决转子前端的跳动问题，减少悬臂端长度，从而提高压缩机的工作稳定性和可靠性。

(4)通过在主轴上设置空腔，可减轻转子重量，提高转子的临界转速，进一步提高了压缩机的极限工作能力。

在一些实施例中，空腔111相对于主轴的轴线中心对称。转子在工作时，主轴重量分布均匀，可减小转子高速转动过程中受到的不平衡力。

例如，空腔111可以为与主轴同心的环槽，环槽沿主轴的整周设置，具备较优的减重效果，易于在加工后形成轴芯112，而且利于对叶轮14进行安装和定位。或者空腔111包括多个离散的孔，各个孔相对于主轴的轴线中心对称，孔可以是圆形孔、直线形或弧形的长圆孔等，此种结构可提高主轴的刚度，易于加工。

如图2所示，叶轮14的内端设有定位部141，定位部141伸入空腔111内，定位部141的外侧壁与空腔111的内侧壁配合，以对叶轮 14进行径向定位，定位部141的内侧壁与空腔111的内侧壁具有间隙。为了更好的解决叶轮14在前端的径向跳动，可使定位部141嵌入空腔 111内的长度达到预设长度，例如在20mm以上。

该实施例通过对叶轮14进行径向定位，便于在装配过程中保证叶轮14的径向安装精度；而且，定位部141的内侧壁与空腔111的内侧壁具有间隙，可避免对叶轮14过定位；另外，叶轮14内端伸入主轴的安装方式能够提高压缩机转子的整体强度，可减小转子端部的挠度变形，提高转子转动的稳定性。

为了降低轴芯112过长产生的前端挠度问题，空腔111的径向宽度应该与叶轮定位部141的定位径向厚度尺寸相同，在精度方面进行精确控制，例如可保证0.01-0.02mm间隙。此种结构中轴芯112、叶轮14和主轴之间的定位相互限制，可提高结构整体刚度。

对于空腔111为环槽的实施例，定位部141为定位环，定位环伸入环槽内，定位部141的外侧壁与环槽的内侧壁配合，以对叶轮14 进行径向定位，定位部141的内侧壁与环槽的内侧壁(即轴芯的外侧壁)具有间隙。

如图2所示，轴芯112的外端为螺纹段，锁紧部件包括锁紧螺母 16，锁紧螺母16旋合在轴芯112的外端对叶轮14锁紧。采用锁紧螺母16易于拆卸，而且能够保证锁紧可靠性。可替代地，锁紧部件也可以采用卡扣等结构锁紧。

进一步地，轴芯112的外端超出锁紧螺母16的外端，防止在长期使用后锁紧螺母16产生向外退出量，以保证叶轮14高速旋转时的锁紧可靠性。轴芯112的外伸长度应满足叶轮锁紧螺纹段、叶轮定位光滑段和安全余量的总长度。

仍参考图2，叶轮14上设有从内至外直径逐渐减小的阶梯孔，轴芯112的外端为从内至外直径逐渐减小的阶梯轴，阶梯孔直径最小的孔段与阶梯轴直径最小的轴段配合。将轴芯112设计为阶梯轴可在保证结构强度的基础上实现减重，并将轴径渐缩至与叶轮14安装孔配合的尺寸，可降低轴芯112上的应力。

在图2中，阶梯轴从内至外依次包括尺寸逐渐减小的第一轴部 1121、第二轴部1122和第三轴部1123，叶轮14安装在第三轴部1123 上，第三轴部1123内端位为光轴，外端设有螺纹，以安装锁紧螺母 16。

如图2所示，主轴为分段式结构，包括沿轴向依次安装且结构独立的第一轴段11、第二轴段12和第三轴段13，第二轴段12位于第一轴段11和第三轴段13之间。其中，第二轴段12为永磁体，作为磁钢，分段式主轴利于在中间设置磁钢。第一轴段11和第三轴段13的外端均设有空腔111，且在相应的轴芯112上均安装有叶轮14，可用于两级压缩机中。第一轴段11和第三轴段13的内端位实心结构，其厚度直接影响轴芯112前端的挠度和稳定性，因此不能太薄，加工尺寸可在30mm以上。

进一步地，主轴还包括连接件，用于实现第一轴段11、第二轴段 12和第三轴段13的连接。连接件可以为筒状结构，既能提高转子的连接强度，又能对磁钢进行保护，还可降低转子前端的跳动问题。

如图2所示的结构，连接件包括第一筒体15，第一筒体15同轴设在第一轴段11上靠近第二轴段12的一端，第二轴段12整体和第三轴段13的至少部分长度位于第一筒体15内。第一筒体15可在加热的状态下热套在第二轴段12和第三轴段13上，实现三个零件的连接，连接可靠。

进一步地，第三轴段13位于第一筒体15内的部分直径减小，形成阶梯轴，以使第一筒体15与第三轴段13位于第一筒体15之外部分的侧面平齐，可有效保证转子工作时的动平衡。而且，可依靠第三轴段13的轴肩对第一筒体15进行轴向定位。

进一步地，第一轴段11对应空腔111沿轴向的底部设有排气孔。由于第一轴段11靠近第一筒体15的一端为实心结构，在将第二轴段 12与第三轴段13装入第一筒体15时，可释放第二轴段12与第一筒体15形成封闭区域内的气体，以便顺利安装。

如图3所示，连接件包括第二筒体17，第二筒体17整体套设在第一轴段11、第二轴段12和第三轴段13的侧壁。主轴的外表面采用整体式筒体，可保证转子外表面整体的连续性，避免在筒体与部分轴段之间产生缝隙，达到更优的保护效果。对于此种结构，各轴段也可通过热套的方式装入第二筒体17内。

进一步地，第二筒体17的两端分别与第一轴段11和第三轴段13 接触面的外缘平齐。参考图1和图2，为了使推力盘4与主轴配合，主轴的端部可设置尺寸减小部113，尺寸减小部113在主轴上形成轴肩，第二筒体17只需延伸至轴肩位置即可。

进一步地，第一轴段11或第三轴段13与第二筒体17接触面的外端设有限位部，用于限制第二筒体17的轴向位置，易于对第二筒体 17进行安装定位。限位部可呈台阶状，其外径与第二筒体17的外径一致。

第一筒体15和第二筒体17作为磁钢护套，厚度不能过厚，以免影响电机磁性，也不能太薄影响护套本身的强度，可选择范围 3mm～5mm。由于磁钢护套具有连接的作用，可使用性能很好的高温合金钢材料加工。

其次，本实用新型还提供了一种压缩机，包括各上述实施例的压缩机转子1。如图1所示，压缩机可以为离心式压缩机。可替代地，压缩机也可以是离心式制冷压缩机或螺杆式制冷压缩机等。

由于本实用新型的叶轮安装方式既能防止主轴或叶轮发生变形，也可保证叶轮安装强度，避免产生应力集中，从而提升压缩机的压缩能力，在需要维修时也易于拆卸；而且，通过在主轴上设置空腔，可减轻转子重量，提高转子的临界转速，进一步提高了压缩机的极限工作能力；另外，通过加工直接形成轴芯可增加轴芯与主轴的连接强度，并保证轴芯的位置精度，能够有效解决转子前端的跳动问题，提高压缩机的工作稳定性和可靠性。

如图1所示，为两级离心式压缩机，包括第一蜗壳2、第二蜗壳 8和中间壳体6，中间壳体6沿轴向的两端分别设置第一蜗壳2和第二蜗壳8，共同形成压缩机壳体。压缩机转子1设在压缩机壳体的中心位置，主轴的两端分别设置一个叶轮14，叶轮14的内端设置扩压器3，叶轮14高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后扩压器3中进行扩压，压力提高后的气体从蜗壳排出。

为了对主轴进行支撑，主轴的两端设有径向轴承，径向轴承通过轴承支座5进行支撑，轴承支座5连接在中间壳体6上，径向轴承可以是动压气体轴承。主轴与中间壳体6之间设有定子组件7。

由于叶轮14在工作过程中会产生轴向力，因此在主轴的一端设置两个推力轴承，两个推力轴承可分别固定在扩压器3和轴承支座5 相对的一端，并使两个推力轴承与推力盘4两端之间均具有间隙，以形成推力轴承，此种结构能够同时平衡两个方向的轴向力。径向轴承和推力轴承除了采用气悬浮轴承，也可以是磁悬浮轴承。

此种压缩机的工作原理为：在压缩机工作过程中，压缩机转子1 高速旋转，使气体通过左侧的叶轮14进入扩压器3中，气体经过一级压缩后进入第一蜗壳2中，第一蜗壳2上的排气通道将压缩气体引导至进入右侧叶轮14中，经过右侧叶轮14的离心作用后进入右侧扩压器3中，气体经过二级压缩后进入第二蜗壳8中，并通过第二蜗壳8 上的排气通道排出压缩机。

最后，本实用新型还提供了一种空调设备，包括上述实施例的压缩机。由此，该空调设备可具备稳定的工作状态，并提高工作过程中的稳定性和可靠性。

以上对本实用新型所提供的一种压缩机转子、压缩机及空调设备进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (18)

1.一种压缩机转子，其特征在于，包括：

主轴，所述主轴的端部设有空腔(111)，以在所述主轴的中心处形成轴芯(112)，所述轴芯(112)的端部伸出所述主轴的端部；

叶轮(14)，套设在所述轴芯(112)的外端，并通过所述主轴外环的端部进行轴向定位；以及

锁紧部件，被配置为将所述叶轮(14)锁紧在所述轴芯(112)上。

2.根据权利要求1所述的压缩机转子，其特征在于，所述空腔(111)相对于所述主轴的轴线中心对称。

3.根据权利要求2所述的压缩机转子，其特征在于，所述空腔(111)为与所述主轴同心的环槽；或者所述空腔(111)包括多个离散的孔，各个孔相对于所述主轴的轴线中心对称。

4.根据权利要求1所述的压缩机转子，其特征在于，所述叶轮(14)的内端设有定位部(141)，所述定位部(141)的外侧壁与所述空腔(111)的内侧壁配合，以对所述叶轮(14)进行径向定位，所述定位部(141)的内侧壁与所述空腔(111)的内侧壁具有间隙。

5.根据权利要求1所述的压缩机转子，其特征在于，所述轴芯(112)的外端为螺纹段，所述锁紧部件包括锁紧螺母(16)，所述锁紧螺母(16)旋合在轴芯(112)的外端对所述叶轮(14)锁紧。

6.根据权利要求5所述的压缩机转子，其特征在于，所述轴芯(112)的外端超出所述锁紧螺母(16)的外端。

7.根据权利要求1所述的压缩机转子，其特征在于，所述叶轮(14)上设有从内至外直径逐渐减小的阶梯孔，所述轴芯(112)的外端为从内至外直径逐渐减小的阶梯轴，所述阶梯孔直径最小的孔段与所述阶梯轴直径最小的轴段配合。

8.根据权利要求1所述的压缩机转子，其特征在于，所述主轴为分段式结构，包括沿轴向依次安装的第一轴段(11)、第二轴段(12)和第三轴段(13)，所述第二轴段(12)为永磁体，所述第一轴段(11)和第三轴段(13)的外端均设有所述空腔(111)，且在相应的轴芯(112)上均安装有所述叶轮(14)。

9.根据权利要求8所述的压缩机转子，其特征在于，所述主轴还包括连接件，用于实现所述第一轴段(11)、第二轴段(12)和第三轴段(13)的连接。

10.根据权利要求9所述的压缩机转子，其特征在于，所述连接件包括第一筒体(15)，所述第一筒体(15)同轴设在第一轴段(11)上靠近第二轴段(12)的一端，所述第二轴段(12)整体和所述第三轴段(13)的至少部分长度位于所述第一筒体(15)内。

11.根据权利要求10所述的压缩机转子，其特征在于，所述第三轴段(13)位于所述第一筒体(15)内的部分直径减小，以使所述第一筒体(15)与所述第三轴段(13)位于第一筒体(15)之外部分的侧面平齐。

12.根据权利要求10所述的压缩机转子，其特征在于，所述第一轴段(11)对应空腔(111)沿轴向的底部设有排气孔。

13.根据权利要求9所述的压缩机转子，其特征在于，所述连接件包括第二筒体(17)，所述第二筒体(17)整体套设在所述第一轴段(11)、第二轴段(12)和第三轴段(13)的侧壁。

14.根据权利要求13所述的压缩机转子，其特征在于，所述第二筒体(17)的两端分别与所述第一轴段(11)和第三轴段(13)接触面的外缘平齐。

15.根据权利要求13所述的压缩机转子，其特征在于，所述第一轴段(11)或第三轴段(13)与所述第二筒体(17)接触面的外端设有限位部，用于限制所述第二筒体(17)的轴向位置。

16.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1～15任一所述的压缩机转子(1)。

17.根据权利要求16所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为离心式压缩机。

18.一种空调设备，其特征在于，包括权利要求16或17所述的压缩机。