专利名称：高速电机驱动的高效空气制冷机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开式空气循环制冷装置，它适用于航空环境控制和空调系统行业，也可应用于其他工业领域，如地面车辆空调、矿井安全通风、农业温室降温和食品冷冻保鲜等。
背景技术：
空气制冷机是环境控制和空调系统的重要部件。它以空气作为制冷介质，根据热能转化为机械功的原理为设备提供制冷。传统空气循环制冷系统通常包括具有合适压力的增压气源、换热器和由压气机及涡轮组成的空气制冷机。气源的空气压力必须高于涡轮出口空气的压力，这样才能形成压力差并克服管路流道和空气制冷机内部的摩擦阻力，驱动空气制冷机运转。这就要求空气循环机的气源有专用增压设备，系统的重量和体积大，不便于使用。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服传统空气制冷机对增压气源的依赖，提供一种结构紧凑、体积小、使用方便的高速电机驱动的高效空气制冷机，以扩展空气制冷机的应用范围。
本实用新型的目的是这样实现的在传统空气制冷机的离心式压气机C和径轴流涡轮T之间，安装了一台同轴工作的高速电机M。高速电机壳体9与压气机壳体12及涡轮壳体4之间分别采用台阶端盖10和6的形式定位和紧密配合。电机壳体内壁中部有定位阶梯，用于电机定子7的定位安装。电机转子8通过热压紧固在转轴1上。压气机叶轮11和涡轮盘3分别通过轴端螺母13和2紧固在转轴两端的定位台阶处。电机转子8和压气机叶轮11及涡轮盘3之间分别安装了一副滚珠轴承5，形成双支点支承结构。
本实用新型的工作原理如图1所示。压气机吸收高速电机的输出功和涡轮的膨胀功，将来自普通气源的空气压缩成具有一定压头的增压空气；高温空气在涡轮中膨胀做功，变成低温空气，可直接提供制冷能力。压气机出口的增压空气与涡轮入口的高温空气可以是同一路空气，也可以是不同路空气。由于本实用新型可以同时完成空气增压功能和传统空气制冷机的制冷功能，因此可以避免空气制冷机对于增压气源的依赖，减少能量浪费，因此是一种高效空气制冷机。
本实用新型中电机的特征是可以是直接使用三相交流电的交流异步高速电机，也可以是使用直流电的直流无刷高速电机。电机转速2～7万转/分，视气流工作参数和功率等级而定。
本实用新型的装配简便。先将电机定子安装在电机壳体中，将安装好电机转子的转轴装入电机壳体内，然后在转轴两端分别安装滚珠轴承和压气机叶轮(或涡轮盘)。整体结构紧凑，体积小，重量轻，便于安装使用。
本实用新型的电机壳体上安装了环形散热翅片，可加强电机的散热。另外，封闭电机壁面上可以开孔，引入少量空气即可实现强迫通风散热，有效解决电机的散热问题。
本实用新型中轴承的润滑方式为油脂润滑。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的一个应用实例示意图，即飞机吊舱电动逆升压式冲压空气制冷机方案。
具体实施方式
下面结合图2的应用实例对本实用新型做更详细的描述。
飞机吊舱传统逆升压式冲压空气制冷机的压气机C和涡轮T使用同一股工作空气——飞机飞行时产生的冲压空气。冲压空气首先经过涡轮T膨胀降温，然后通过飞机吊舱提供制冷，带走设备发热后，再经过压气机C的压缩并排出吊舱，实现一个开式循环。这种工作方式的缺点是冲压空气的压力较低，与压气机出口压力的差值小，因此空气制冷机的驱动力小。如果飞机在地面停机时，涡轮入口和压气机出口之间无压力差，整个空气制冷机无法工作。
采用本实用新型之后，高速电机M只需依靠飞机提供的少量电力即可弥补制冷机驱动力不足的缺陷，从而提高制冷机性能，满足飞机吊舱的制冷需求。在飞机地面停机时，高速电机M独立驱动空气制冷机，使得飞机获得地面制冷能力，可避免对地面空调车的依赖，提高了战场生存能力。
权利要求1.一种具有紧凑结构的开式空气压缩制冷装置，主要部件为压气机、电机和涡轮。其特征是所论的压气机为离心式压气机，所论的涡轮是径轴流涡轮，所论的电机是封闭式高速电机。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征是高速电机转子在转轴上位于压气机叶轮和涡轮盘之间，采用两副滚珠轴承组成双支点结构。
3.根据权利要求1和2所述的制冷装置，其中电机的特征是可以是直接使用三相交流电的交流异步高速电机，也可以是使用直流电的直流无刷高速电机。电机转速2～7万转/分，视气流工作参数和功率等级而定。
4.根据权利要求1和2所述的制冷装置，其特征是轴承采用油脂润滑。
5.根据权利要求1和2所述的制冷装置，其特征是电机壳体采用环形翅片散热，封闭电机壁面上可以开孔，引入少量空气实现通风散热。
专利摘要一种由高速电机驱动的紧凑式高效空气制冷机。它由离心式压气机、高速电机、径轴流涡轮和轴承体组成，压气机、涡轮位于高速电机轴向的两侧，三者同轴工作。压气机叶轮、涡轮盘与高速电机转子之间分别通过滚动轴承轴承，属于双支点支承结构。本实用新型可以同时完成空气增压功能和传统空气制冷机的制冷功能，可以使空气制冷机摆脱对增压气源的依赖。本实用新型体积小，重量轻，便于安装和使用。
文档编号F25B9/06GK2795751SQ200520022928
公开日2006年7月12日 申请日期2005年4月21日 优先权日2005年4月21日
发明者袁修干, 肖晓劲 申请人:北京航空航天大学