电机转子、压缩机、冷媒循环系统和制冷设备的制作方法

本公开涉及压缩机和制冷技术领域，特别涉及一种电机转子、压缩机、冷媒循环系统和制冷设备。

背景技术：

压缩机，如离心压缩机、螺杆压缩机等，广泛使用永磁同步电机作为动力来进行驱动。但是永磁同步电机在使用过程中会产生过多的热量，导致电机温度升高过快。如果电机内部温度过高，会加快漆包线绝缘层的老化，影响绝缘性能；特别是转子内部的永磁体，因长期在高温工作环境下工作，会引起退磁现象。所以需要采取相应的散热降温措施，带走电机内部的热量，降低电机的温度。

对于电机冷却问题，现有技术的压缩机大多采用蒸发式或者喷液式冷却方式冷却电机，主要是液态冷媒通过电机冷却流道后，吸收定子表面的热量变成气态，之后从电机容纳腔的一端排出，再通过定子与转子之间的配合间隙流到电机容纳腔的另一端，对转子的表面进行再次冷却。以上冷却方式主要冷却转子和定子表面，内部冷却并不充分，转子内部存在温度集中的现象，不能达到较好的降温效果。若增加冷媒供应来消除局部高温，降温效果有限，并且带来冷量损失，造成压缩机性能下降。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种电机转子、压缩机、冷媒循环系统和制冷设备，旨在改善电机转子内部冷却效果。

本公开第一方面提供一种电机转子，包括：

中空部，设置于所述电机转子内部，与所述电机转子的用于与连接压缩机的压缩单元转动部的端部连通；和

通气孔，连通所述中空部与所述电机转子的径向外侧。

在一些实施例中，电机转子包括永磁体。

在一些实施例中，电机转子包括：

第一端部轴段，固定设置于所述永磁体的第一端；和

第二端部轴段，固定设置于所述永磁体的第二端。

在一些实施例中，

所述第一端部轴段包括第一轴向孔和连通所述第一轴向孔与所述电机转子的径向外侧的多个第一穿孔，所述中空部包括所述第一轴向孔，所述通气孔包括所述第一穿孔；和/或，

所述第二端部轴段包括第二轴向孔和连通所述第二轴向孔与所述电机转子的径向外侧的多个第二穿孔，所述中空部包括所述第二轴向孔，所述通气孔包括所述第二穿孔。

在一些实施例中，所述第一轴向孔和所述第二轴向孔均为轴向通孔。

在一些实施例中，所述第一轴向孔和所述第二轴向孔中的一个为轴向通孔，另一个为开口端朝向所述永磁体的盲孔，所述永磁体具有连通所述第一轴向孔和所述第二轴向孔的第三轴向孔。

在一些实施例中，

所述电机转子的端部设有用于与压缩单元转动部配合的轴向凹口，所述轴向凹口的侧壁上设置向径向外侧凹入的与所述中空部连通的第一泄漏槽；和/或

所述电机转子的端面设置与所述中空部连通的第二泄漏槽。

本公开第二方面提供一种压缩机，包括本公开第一方面的电机转子。

在一些实施例中，所述压缩机包括壳体、压缩机转子和电机定子，所述壳体具有电机容纳腔和压缩腔，所述电机定子固定设置于所述电机容纳腔内并具有转子安装孔，所述压缩机转子可转动地设于所述壳体内，所述压缩机转子包括：

所述电机转子，位于所述电机容纳腔并穿设于所述转子安装孔内，所述通气孔与所述电机容纳腔连通；和

压缩单元转动部，位于所述压缩腔内，固定连接于所述电机转子端部并与所述电机转子之间形成与所述中空部连通的进气通路，所述压缩腔内的流体经所述进气通路进入所述中空部，并经所述通气孔进入所述电机容纳腔。

在一些实施例中，

所述电机转子的端部设有用于与所述压缩单元转动部配合的轴向凹口，所述轴向凹口的侧壁上设置向径向外侧凹入的第一泄漏槽，所述进气通路包括所述第一泄漏槽；和/或

所述压缩单元转动部的端面与所述电机转子的端面配合，所述电机转子的该端面设置第二泄漏槽，所述进气通路包括所述第二泄漏槽；和/或

所述压缩单元转动部的端面与所述电机转子的端面配合，所述压缩单元转动部的该端面设置第三泄漏槽，所述进气通路包括所述第三泄漏槽。

在一些实施例中，所述电机定子内部具有沿轴向设置的回流通孔，所述电机容纳腔内的流体部分从所述电机定子的一端经所述回流通孔流向所述电机定子的另一端，部分从所述电机定子的一端经所述转子安装孔与所述电机转子之间的配合间隙流向所述电机定子的另一端。

在一些实施例中，所述回流通孔包括：

回气孔，位于所述压缩机转子上方，用于流通气体；和/或，

回液孔，位于所述压缩机转子下方，用于流通液体。

在一些实施例中，所述壳体上设有：

冷却流体入口；

螺旋槽，设置于所述壳体的内壁上，与所述电机定子的外周面形成螺旋冷却流道，所述螺旋冷却流道的第一端与所述冷却流体入口连通，所述螺旋冷却流道的第二端与所述电机定子的一端的所述电机容纳腔连通；和

冷却流体出口，与所述电机定子的另一端的电机容纳腔连通。

在一些实施例中，所述压缩机包括气体轴承，所述压缩机转子通过所述气体轴承可转动地支承于所述壳体内。

在一些实施例中，所述压缩机为离心压缩机，所述压缩单元转动部为叶轮。

本公开第三方面提供一种冷媒循环系统，包括本公开第二方面中任一项所述的压缩机。

本公开第四方面提供一种制冷设备，包括本公开第二方面中任一项所述的压缩机。

基于本公开提供的电机转子及具有该转子的压缩机，因在电机转子内设置中空部和与中空部及电机转子径向外侧均连通的通气孔，中空部与电机转子的用于与连接压缩机的压缩单元转动部的端部连通，在具有该电机转子的压缩机中，压缩单元转动部与电机转子之间可以形成与中空部连通的进气通路，通过进气通路可以使压缩单元转动部内的流体进入中空部，随着电机转子转动，该流体可以从通气孔流出至电机容纳腔，从而可以对电机转子内部进行冷却，可以解决电机转子发热集中问题，利于保证压缩机中电机冷却充分，实现高效可靠运行。

本公开提供的冷媒循环系统和制冷设备具有本公开提供的压缩机相同的优点。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一实施例的压缩机的剖视结构示意图。

图2为本公开一实施例的压缩机的电机转子的剖视结构示意图。

图3为本公开一实施例的压缩机的电机转子的剖视结构示意图。

图4为本公开一实施例的压缩机的电机转子的端面结构示意图。

图5为本公开一实施例的压缩机的电机定子的剖面结构示意图。

图6为本公开一实施例的压缩机内部冷却用流体的流动示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1至图6所示，本公开实施例提供一种电机转子21。电机转子21包括中空部和通气孔。中空部设置于电机转子21内部，与电机转子21的用于与连接压缩机的压缩单元转动部的端部连通。通气孔连通中空部与电机转子的径向外侧。

本公开实施例还提供一种包括该电机转子21的压缩机。该压缩机包括壳体10、压缩机转子20和电机定子30。压缩机转子20包括前述的电机转子21。

如图1所示，壳体10具有电机容纳腔14和压缩腔。电机定子30固定设置于电机容纳腔14内并具有转子安装孔31。

如图1所示，压缩机转子20可转动地设于壳体10内，包括电机转子21和压缩单元转动部。

本公开实施例的电机转子及具有该转子的压缩机，因在电机转子内设置中空部和与中空部及电机转子径向外侧均连通的通气孔，中空部与电机转子的用于与连接压缩机的压缩单元转动部的端部连通，在具有该电机转子的压缩机中，压缩单元转动部与电机转子之间可以形成与中空部连通的进气通路，通过进气通路可以使压缩单元转动部内的流体进入中空部，随着电机转子转动，该流体可以从通气孔流出至电机容纳腔，从而可以对电机转子内部进行冷却，可以解决电机转子发热集中问题，利于保证压缩机中电机冷却充分，实现高效可靠运行。

如图1至图3、图6所示，电机转子21位于电机容纳腔14并穿设于转子安装孔31内。电机转子21具有中空部和通气孔(图1未示出通气孔)，通气孔与中空部及电机容纳腔14均连通。

压缩单元转动部位于压缩腔内，固定连接于电机转子21端部并与电机转子21之间形成与中空部连通的进气通路，压缩腔内的流体经进气通路进入中空部，并经通气孔进入电机容纳腔14。

如图1所示，在一些实施例中，壳体10包括电机筒体11和分别设置于电机筒体11的轴向两端(图1中的左右两端)的第一蜗壳12和第二蜗壳13。

如图1所示，在一些实施例中，压缩机可以是离心压缩机，压缩单元转动部为离心压缩机的叶轮。可以仅在电机转子的一侧设置压缩单元转动部，也可以在电机转子的两侧分别设置压缩单元转动部。每一侧的压缩单元转动部可以是单级的，也可以是多级的。例如，压缩单元转动部为叶轮时，电机转子一侧的叶轮的数量可以是一个，也可以是两个以上。

如图1所示，在一些实施例中，压缩机转子20包括电机转子21、一级叶轮22和二级叶轮23。压缩机转子20还包括第一锁紧杆24、第二锁紧杆25、第一锁紧螺母26和第二锁紧螺母27。一级叶轮22通过第一锁紧杆24和第一锁紧螺母26固定于电机转子21的左端，二级叶轮23通过第二锁紧杆25和第二锁紧螺母27固定于电机转子21的右端。第一锁紧杆24和第二锁紧杆25与电机转子21可以是一体设置，也可以分体设置再通过如螺纹连接等连接方式连接在一起。与一级叶轮22和二级叶轮23对应地，压缩腔有两个，分别为一级压缩腔15和二级压缩腔16。一级叶轮22位于一级压缩腔15内，二级叶轮23位于二级压缩腔16内。

在一些未图示的实施例中，压缩机可以具有其它压缩单元转动部，如压缩单元转动部可以为螺杆，也不排除为动涡卷，滚子等。

如图1所示，在一些实施例中，压缩机还包括电机定子30、第一扩压器40、第一轴承座50、第一径向轴承60，第二扩压器60、第二轴承座80和第二径向轴承90及未标示的第一推力轴承和第二推力轴承。

如图1和图6所示，电机定子30固定于壳体10并具有转子安装孔31，电机转子21穿设于转子安装孔31内。

第一轴承座50和第二轴承座80分别固定于壳体10的电机筒体11内部并分别位于电机定子30的轴向两端。第一径向轴承60位于第一轴承座50内，第二径向轴承90位于第二轴承座80内。第一径向轴承60和第二径向轴承90分别支撑于电机转子21的轴向两端，从而将电机转子21支撑于壳体10的电机筒体11内的电机容纳腔14内。

压缩机转子20还包括设置于电机转子21轴向一端(图1中的左端)的推力盘28。在第一轴承座50与推力盘28之间设有第一推力轴承，在第一扩压器40背离扩压器40上的扩压结构的一端设有第二推力轴承，从而，电机转子21在轴向上限位于壳体10的电机容纳腔14内。

第一扩压器40和第二扩压器70分别具有扩压结构，如叶片或扩压面，并集成密封结构，如梳齿，以使第一扩压器40和第二扩压器70还分别用于隔离一级压缩腔15与电机容纳腔14及隔离二级压缩腔16第二叶轮23所在空间与电机容纳腔14，防止一级压缩腔15和二级压缩腔16的流体经压缩机转子20与第一扩压器40的间隙及压缩机转子20与第二扩压器70之间的间隙泄漏至电机容纳腔14内。

如图1至图3、图6所示，在一些实施例中，电机转子包括永磁体211。永磁体211可以产生磁场，用于在电机定子30的绕组通电时，带动电机转子21及压缩机转子20转动。

本公开实施例适用于各种压缩机的电机冷却，尤其适用于采用永磁同步电机的压缩机的电机冷却，利于解决电机冷却的均匀性问题，利于避免电机转子因为长期运行在高温环境中造成永磁体退磁而造成电机损坏。

如图1至图3、图6所示，在一些实施例中，电机转子21包括永磁体211、第一端部轴段212和第二端部轴段213。

永磁体211可以为如图2所示的实心柱体，也可以为图3所示的具有通孔的空心柱体。永磁体211作为电机转子21与电机定子30共同构成驱动压缩机转子20转动的电机。永磁体211的材料例如为磁钢。

第一端部轴段212固定设置于永磁体211的第一端。第二端部轴段213固定设置于永磁体211的第二端。

如图2和图3所示，在一些实施例中，电机转子21还包括在第一端部轴段212的靠近永磁体211的一端一体设置的安装套筒214。永磁体211和第二端部轴段213通过热套方式固定安装于安装套筒214内。

在未图示的一些实施例中，可以设置独立的安装套筒，第一端部轴段、永磁体和第二端部轴段均通过热套的方式套装在安装套筒内。

如图2和图3所示，在一些实施例中，第一端部轴段212包括第一轴向孔2121和连通第一轴向孔2121与电机转子的径向外侧(及电机容纳腔14)的多个第一穿孔2122，中空部包括第一轴向孔2121，通气孔包括第一穿孔2122。第二端部轴段213包括第二轴向孔2131和连通第二轴向孔2131与电机转子的径向外侧(及电机容纳腔14)的多个第二穿孔2132，中空部包括第二轴向孔2131，通气孔包括第二穿孔2132。

如图2、图3和图6所示，中空部和通气孔轴对称分布。中空部为轴向孔，通气孔为径向孔。多个通气孔沿轴向、周向分别均匀地分布于相应的轴段上。也可以将两端部轴段的通气孔的数量设置为相同和/或角度设置为相同。以上各种设置方式有利于电机转子21的动平衡。

电机转子21的多个通气孔可以是整齐排布，也可以是交错排布或者螺旋排布等。通气孔的截面形状不限，例如可以是圆形、方形、三角等形状。

如图2所示，在一些实施例中，第一轴向孔2121和第二轴向孔2131均为轴向通孔。图2中，永磁体211为由永磁体制成的实心圆柱体。此时，在电机转子的两端均需对应设置进气通路，各进气通路为对应一端的中空部部分供应流体用于冷却电机转子21。

为了更好地冷却，永磁体上可以开设一个或一些孔。这些孔一方面可以使流体进入永磁体内部以更好地冷却电机转子，另一方面，前述一个孔或一些孔中的连通永磁体的两个轴向端面的孔还可以起到连通电机转子两侧的中空部的作用。此时，可以在电机转子的两端对应设置进气通路，也可以仅在电机转子的一端设置进气通路。

如图3所示，在一些实施例中，第一轴向孔2121和第二轴向孔2131中的一个为轴向通孔，另一个为开口端朝向永磁体211的盲孔，永磁体211具有连通第一轴向孔2121和第二轴向孔2131的第三轴向孔2111。受到永磁体材料影响，第三轴向孔2111的大小以直径小于或等于4mm为宜。

如图1至3、图6所示，在一些实施例中，电机转子21的端部设有用于与压缩单元转动部配合的轴向凹口，轴向凹口的侧壁上设置向径向外侧凹入的第一泄漏槽，进气通路包括第一泄漏槽。在图2或图3中，在电机转子21的左端的第一端部轴段211的左端部设置有第一轴向凹口2123，在电机转子21的右端的第二端部轴段212的右端部设置有第二轴向凹口2133。

下面结合图4以电机转子21的左端面为例说明一实施例的第一泄漏槽。如图4所示，在电机转子21的左端的第一端部轴段211的左端部的第一轴向凹口2123的侧壁上设置有四个第一泄漏槽2124。四个第一泄漏槽2124沿电机转子21的轴向均布。第一泄漏槽2124的截面形状为V形。

在图2所示的实施例中，在电机转子21的左右两端的轴向凹口内均设置有第一泄漏槽。在图3所示的实施例中，在电机转子21的右端的轴向凹口2133内设置有第一泄漏槽。

如图2所示，第一轴向凹口2123设置于第一轴向孔2121的端部，第二轴向凹口2133设置于第一轴向孔2131的端部。

如图3所示，第一轴向凹口2123与第一轴向孔2121分设于第一端部轴段212的两端，中间用隔离壁2125隔离。第二轴向凹口2133设置于第一轴向孔2131的端部。

在一些实施例中，压缩单元转动部的端面与电机转子21的端面配合，电机转子21的该端面设置第二泄漏槽，进气通路包括第二泄漏槽。

在一些实施例中，压缩单元转动部的端面与电机转子21的端面配合，压缩单元转动部的该端面设置第三泄漏槽，进气通路包括第三泄漏槽。

为了使进气通路向电机转子21的中空部内导入压缩腔内的流体，在一些实施例中，可以同时包括第一泄漏槽、第三泄漏槽和第二泄漏槽中的两者或三者。

前述各种泄漏槽的截面形状不限，除V形以外，例如还可以为弧形、方形、梯形、U形等。前述各种泄漏槽的数量也不限，例如也可以小于4个或大于4个。泄漏槽的截面大小以满足用于电机转子21冷却的流体通过为宜。

以上实施例中，电机转子21包括三段结构，左右两段端部轴段加工成空心结构，中间为整体永磁体，有利于简化结构，减少装配。电机转子21制有多个通气孔，在电机转子21上制作多个穿孔，形成蜂窝式的孔隙，在电机转子21高速旋转时，通过从中空部和通气孔中流过冷媒等流体，可将电机转子21内部的热量带走。

如图1、图5和图6所示，在一些实施例中，电机定子30内部具有沿轴向设置的回流通孔。电机容纳腔14内的流体部分从电机定子30的一端经回流通孔流向电机定子30的另一端，部分从电机定子30的一端经转子安装孔31与电机转子21之间的配合间隙311流向电机定子30的另一端。

如图1、图5和图6所示，回流通孔包括：回气孔32，位于压缩机转子20上方，用于流通气体；和/或，回液孔33，位于压缩机转子20下方，用于流通液体。参考图5，在一些实施例中，回流通孔包括三个回气孔32和三个回液孔33。

设置回流通孔可以使电机定子30内部得到冷却，也增加了流体回流时的流通面积，利于电机散热。

如图6所示，在一些实施例中，壳体10上还设有冷却流体入口111、螺旋槽112和冷却流体出口113。螺旋槽112设置于壳体10的电机筒体11的内壁上，与电机定子30的外周面形成螺旋冷却流道，螺旋冷却流道的第一端与冷却流体入口111连通，螺旋冷却流道的第二端与电机定子30的一端(图6所示左端)的电机容纳腔14连通。冷却流体出口113与电机定子30的另一端(图6所示右端)的电机容纳腔14连通。冷却流体出口113设置于电机筒体11的右端。

压缩腔内的气体经电机转子一端或两端的进气通路泄漏至电机转子21的中空部后，对电机转子21进行冷却，之后在电机转子21高速旋转的作用下，从电机转子21上的通气孔甩出至电机容纳腔14内，带走电机转子21内部的热量，与经螺旋冷却流道进入电机容纳腔14的左端的流体混合，再经回流通孔和转子安装孔31与电机转子21之间的配合间隙311流至电机容纳腔的右端，后经冷却流体出口113从压缩机流出。

本公开的压缩机中，转子可通过各种类型的轴承支承于壳体上，例如滑动轴承、滚动轴承、液压轴承、磁悬浮轴承等。

在一些实施例中，压缩机包括气体轴承，压缩机转子20通过气体轴承可转动地支承于壳体10上。气体轴承例如为动压气体轴承，也可以为静压气体轴承。采用气体轴承可以使用与压缩机压缩的工质气体相同的气体作为悬浮气体，从而使电机转子的通气孔的设置位置无需避让气体轴承的安装位置。

由于电机转子具有中空部，利于减轻电机转子的重量，更适宜于气体轴承应用。

如图1所示，在一些实施例中，前述第一径向轴承60、第二径向轴承90、第一推力轴承和第二推力轴承均为动压气体轴承。

下面结合图1至图6对以上各实施例的压缩机以用作冷媒循环系统的制冷压缩机为例对电机冷却流体循环的工作过程和原理进行说明。

作为冷却流体的冷媒通过冷却流体入口111进入螺旋冷却流道，冷却流体在电机筒体11与电机定子30之间进行螺旋流动，在螺旋流道内流动的冷却流体不断吸收热量，降低电机定子30表面的温度。从电机转子21两端部泄露的作为冷却流体的冷媒进入电机转子21的中空部，吸收电机转子21内部的热量，然后在高速旋转的作用下从电机转子21的通气孔甩出，对电机转子21内部进行冷却。冷媒在电机容纳腔14左端聚集后，一部分通过电机定子30和电机转子21间的配合间隙311流向电机容纳腔14右端，吸收电机转子21外表面热量。同时，由于电机定子30上部设置回气孔32、下部设有回液孔33，电机容纳腔14左端的气态冷媒也会通过回气孔32流向电机容纳腔14右端，电机容纳腔14左端的液态冷媒会通过回液孔33流向电机容纳腔14右端，带走电机定子30内部热量，使电机冷却更加充分。

在各径向轴承和各推力轴承为气体轴承时，由于各气体轴承位于电机容纳腔14中，电机容纳腔14内的冷媒可以直接为气体轴承供气以及冷却气体轴承。因此，以上实施例的压缩机，不但利于解决电机转子21内部冷却问题，还能为压缩机的气体轴承供气，省去外部供气装置，进一步提高压缩机的工作稳定性和可靠性。

本公开实施例的压缩机，可以使电机转子冷却均匀，消除集中热量带来的局部温度偏高现象，利于保证压缩机安全可靠的运行。

本公开实施例还提供一种冷媒循环系统，包括前述的压缩机。此时，压缩机的工质为冷媒循环系统中的冷媒。

本公开实施例还提供一种制冷设备，包括前述的压缩机。压缩机可以为离心压缩机、螺杆压缩机等。

本公开实施例的冷媒循环系统和制冷设备具有本公开实施例的压缩机具有的优点。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。