离心压缩机的制作方法

文档序号:14646992发布日期:2018-06-08 21:08阅读:167来源:国知局
离心压缩机的制作方法

本发明涉及离心压缩机。



背景技术:

离心压缩机具备例如:旋转轴;电动马达,其使旋转轴旋转;叶轮,其伴随着旋转轴的旋转而旋转,由此对流体进行压缩;和壳体,其收纳旋转轴、电动马达以及叶轮。参照例如专利文献1。另外,在专利文献1中,记载了离心压缩机具有:与旋转轴一体旋转的作为推力衬垫(liner)的凸缘部和夹持该凸缘部的2个推力轴承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2009-257165号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术问题

在此,当旋转轴旋转时,推力衬垫旋转,所以在推力衬垫产生气流损失。因此,可能导致离心压缩机的效率下降。

本发明的目的在于提供一种能够谋求效率的提高的离心压缩机。

用于解决技术问题的技术方案

达成上述目的的离心压缩机具备:旋转轴;电动马达,其具有安装于所述旋转轴的转子,使所述旋转轴旋转;叶轮,其伴随着所述旋转轴的旋转而旋转,由此对流体进行压缩;壳体,其收纳所述旋转轴、所述电动马达以及所述叶轮;筒状的轴套(boss),其设置于所述壳体内,供所述旋转轴插通;和向心轴承,其设置于所述轴套与所述旋转轴之间,将所述旋转轴支撑得能够旋转。所述转子具有转子端面,所述转子端面是所述旋转轴的轴线方向的端面。所述轴套具有轴套端面,所述轴套端面是所述旋转轴的轴线方向的端面。所述转子端面以及所述轴套端面在所述旋转轴的轴线方向上互相相对。所述离心压缩机在所述转子端面与所述轴套端面之间,具备承受因所述叶轮的旋转而产生的推力的推力轴承。

附图说明

图1是表示离心压缩机以及车辆空调装置的概要的剖视图。

图2是放大表示转子以及推力轴承的剖视图。

图3是表示其他例子的车辆空调装置的概要的剖视图。

具体实施方式

以下,使用附图对离心压缩机的一个实施方式进行说明。在本实施方式中,离心压缩机搭载于车辆。另外,在图1~图3中,为了图示方便,对于旋转轴12,通过侧视图表示。另外,为了图示方便,对于电磁钢板51、夹持板52、53、间隔件(spacer)55、56以及推力轴承91、92的厚度,使之与实际的尺寸不同而表示。

如图1所示,离心压缩机10具备构成其外轮廓的壳体11。壳体11作为整体为例如圆筒状。壳体11由金属等具有导热性的材料构成。

离心压缩机10,具备旋转轴12、使旋转轴12旋转的电动马达13和安装于旋转轴12的第1以及第2叶轮14、15,来作为收纳于壳体11的构件。旋转轴12具有:主体部12a和前端部12b,前端部12b的直径比主体部12a缩小且被安装有第1以及第2叶轮14、15。

壳体11具备划分第1以及第2叶轮室A1、A2的前壳体20,所述第1以及第2叶轮室A1、A2收纳第1以及第2叶轮14、15。前壳体20由3个部分21~23构成,各部分21~23以通过第1部分21以及第2部分22从旋转轴12的轴线方向Z夹持中间部分23的状态被单元化。

第1部分21为大致筒状,具有在旋转轴12的轴线方向Z上贯通了的第1压缩机贯通孔21a。第1部分21具有在旋转轴12的轴线方向Z上互相位于相反侧的第1以及第2端面21b、21c。第1压缩机贯通孔21a开口于第1部分21的第1以及第2端面21b、21c。第1部分21的第1端面21b与中间部分23抵接。第1压缩机贯通孔21a具有直径从第1端面21b的开口到旋转轴12的轴线方向Z的途中位置逐渐缩小的圆锥台(圆台)形状。第1压缩机贯通孔21a为从该途中位置到第2端面21c的开口为相同直径的圆柱状。

第2部分22为将旋转轴12的轴线方向Z作为轴线方向的大致筒状。第2部分22具有在旋转轴12的轴线方向Z上互相位于相反侧的第1以及第2端面22a、22b。第2部分22的第1端面22a与中间部分23抵接。在该第2端面22b形成有凹部22c。而且,在凹部22c的底面,形成有在旋转轴12的轴线方向Z上贯通的第2压缩机贯通孔22d。第2压缩机贯通孔22d形成为直径从与中间部分23相对的开口到旋转轴12的轴线方向Z的途中位置逐渐缩小的圆锥台形状,从该途中位置到与中间部分23的上述开口相反侧的开口为相同直径的圆柱状。

中间部分23为将旋转轴12的轴线方向Z作为板厚方向的大致圆板状。中间部分23具有:与第1部分21的第1端面21b抵接的第1中间部分端面23a和与第1中间部分端面23a相反侧的端面、即与第2部分22的第1端面22a抵接的第2中间部分端面23b。通过第1压缩机贯通孔21a的内表面与第1中间部分端面23a划分出第1叶轮室A1,通过第2压缩机贯通孔22d的内表面与第2中间部分端面23b划分出第2叶轮室A2。即,中间部分23对第1叶轮室A1与第2叶轮室A2进行分隔。

在中间部分23,形成有插通有旋转轴12的中间部分贯通孔23c。旋转轴12的前端部12b以贯通了中间部分贯通孔23c的状态进行配置,被配置成跨两叶轮室A1、A2。而且,第1叶轮14安装于旋转轴12的前端部12b中的配置于第1叶轮室A1内的部分,第2叶轮15安装于旋转轴12的前端部12b中的配置于第2叶轮室A2内的部分。

第1叶轮14为直径从其基端面14a向前端面14b逐渐缩小的大致圆锥台形状,以沿着第1压缩机贯通孔21a的内表面的方式配置于第1叶轮室A1内。同样,第2叶轮15为直径从其基端面15a向前端面15b逐渐缩小的大致圆锥台形状,以沿着第2压缩机贯通孔22d的内表面的方式配置于第2叶轮室A2内。两叶轮14、15的基端面14a、15a彼此相对。

在前壳体20(详细地说为第1部分21),形成有吸入流体的第1吸入口30。第1吸入口30开口于第1压缩机贯通孔21a的第2端面21c。即,第1压缩机贯通孔21a构成第1吸入口30以及第1叶轮室A1。从第1吸入口30吸入的流体流入到第1叶轮室A1。

如图1所示,在前壳体20,划分有:第1扩散流路31,其相对于第1叶轮室A1配置于旋转轴12的径向外侧;和第1排出室32,其经由第1扩散流路31与第1叶轮室A1连通。第1扩散流路31为包围第1叶轮14的圆环状。第1排出室32配置得比第1扩散流路31靠旋转轴12的径向外侧,与形成于前壳体20的第1排出口33连通。

同样,在前壳体20,划分有:第2扩散流路34,其相对于第2叶轮室A2配置于旋转轴12的径向外侧;和第2排出室35,其经由第2扩散流路34与第2叶轮室A2连通。第2排出室35的流体从形成于前壳体20的第2排出口36排出。

如图1所示,壳体11具备:划分出收纳电动马达13的马达室A3的马达壳体41以及端板42。

马达壳体41为例如具有底部41a且在与底部41a相反侧开口的有底筒状。马达壳体41的轴线方向与旋转轴12的轴线方向Z一致。端板42为与马达壳体41的外径相同直径的圆板状,端板42的板厚方向与旋转轴12的轴线方向Z一致。马达壳体41与端板42以使马达壳体41的开口端对接于端板42的第1板面42a的状态组装。马达壳体41的开口由端板42堵塞。马达室A3由马达壳体41以及端板42划分。

在马达壳体41的底部41a,形成有插通旋转轴12并且用于使马达室A3与第2叶轮室A2连通的底部连通孔41b。底部连通孔41b形成为:跨马达壳体41的底部41a中的从旋转轴12的轴线方向Z观察与主体部12a重叠的部分以及其周围的部分这双方,从旋转轴12的轴线方向Z观察与第2部分22的凹部22c重叠。马达室A3与第2叶轮室A2经由底部连通孔41b以及第2部分22的凹部22c连通。另外,底部连通孔41b没有形成为遍及旋转轴12的整周,而是以在旋转轴12的周向上隔着预定的间隔排列有多个的状态设置。

如图2所示,电动马达13具备安装于旋转轴12(详细地说为旋转轴12的主体部12a)的转子50。转子50作为整体为将旋转轴12的轴线方向Z作为轴线方向的筒状(详细地说为圆筒状)。转子50具有在旋转轴12的轴线方向Z上互相位于相反侧的第1以及第2转子端面50a、50b。转子50具备:在旋转轴12的轴线方向Z上层叠的多个电磁钢板51和从旋转轴12的轴线方向Z夹持多个电磁钢板51的第1夹持板以及第2夹持板52、53。第1夹持板以及第2夹持板52、53成对。在本实施方式中,电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53为相同形状,详细地说从旋转轴12的轴线方向Z观察为圆环状。另外,为了方便说明,在以后的说明中,将旋转轴12的轴线方向Z上的接近电磁钢板51一侧称为内侧,将从电磁钢板51离开一侧称为外侧。

转子50具备作为连结多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53的连结构件的铆钉54。铆钉54具有:插通于多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53的躯干部54a,和设置于躯干部54a的轴线方向Z的两端部的第1头部54b以及第2头部54c。另外,第1以及第2头部54b、54c的一方是在铆接加工前预先形成的,另一方是通过铆接加工使躯干部54a的前端部压塌而形成的。

多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53通过被第1以及第2头部54b、54c夹入而进行连结。详细地说,在多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53,形成有在旋转轴12的轴线方向Z上连通的贯通孔51a、52a、53a。这些贯通孔51a、52a、53a为相同形状,互相在旋转轴12的轴线方向Z上连通。躯干部54a插通于各贯通孔51a、52a、53a。另外,第1以及第2头部54b、54c的直径比各贯通孔51a、52a、53a大。第1以及第2头部54b、54c卡到夹持板52、53的与夹持内侧面52b、53b相反侧的夹持外侧面52c、53c,所述夹持内侧面52b、53b与电磁钢板51抵接。由此,将多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53单元化。而且,第1夹持板以及第2夹持板52、53以与旋转轴12一体旋转的方式固定于旋转轴12。因此,伴随着旋转轴12的旋转,多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53一体旋转。在该情况下,第1以及第2头部54b、54c从第1以及第2夹持外侧面52c、53c突出。

另外,如图1所示,在本实施方式中,铆钉54在旋转轴12的周向上分离地安装有多个。第1夹持外侧面52c对应于“第1夹持板的板面”,第2夹持外侧面53c对应于“第2夹持板的板面”。

如图2所示,转子50具备设置得比第1夹持板以及第2夹持板52、53靠旋转轴12的轴线方向Z的外侧的第1以及第2间隔件55、56。第1以及第2间隔件55、56为例如将旋转轴12的轴线方向Z作为板厚方向的圆板状,第1以及第2间隔件55、56的直径与电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53相同。第1以及第2间隔件55、56的板厚形成得比第1以及第2头部54b、54c厚。

第1间隔件55具有与第1夹持外侧面52c抵接的第1抵接面55a,第1间隔件55的配置于与第1抵接面55a相反侧的面构成第1转子端面50a。

第2间隔件56具有与第2夹持外侧面53c抵接的第2抵接面56a,第2间隔件56的配置于与第2抵接面56a相反侧的面构成第2转子端面50b。

第1以及第2间隔件55、56具有作为收纳第1以及第2头部54b、54c的收纳部的第1以及第2凹部55b、56b。第1凹部55b对应于第1收纳部,第2凹部56b对应于第2收纳部。第1以及第2凹部55b、56b从第1以及第2抵接面55a、56a向轴线方向Z的外侧凹陷。第1以及第2凹部55b、56b的深度尺寸在比第1以及第2间隔件55、56的板厚短的范围内,设定得比第1以及第2头部54b、54c的厚度大。因此,第1以及第2转子端面50a、50b为没有形成与第1以及第2凹部55b、56b相对应的凹处的平坦面。

第1以及第2间隔件55、56,以在第1以及第2凹部55b、56b内收纳有第1以及第2头部54b、54c且第1以及第2抵接面55a、56a与第1以及第2夹持外侧面52c、53c抵接的状态,固定于第1夹持板以及第2夹持板52、53。另外,第1夹持板以及第2夹持板52、53与第1以及第2间隔件55、56也可以以粘接、卡合等任意的形态固定。

在这里,第1转子端面50a构成得比电磁钢板51的板面以及第1夹持板52的板面(详细地说为第1夹持外侧面52c)平坦,第2转子端面50b构成得比电磁钢板51的板面以及第2夹持板53的板面(详细地说为第2夹持外侧面53c)平坦。换而言之,第1以及第2转子端面50a、50b的表面粗糙度(例如算术平均粗糙度)比第1以及第2夹持外侧面52c、53c的低。

对本实施方式的转子50的制造方法简单进行说明。转子50的制造方法包括:将多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53层叠的层叠工序;和将铆钉54的躯干部54a插通于该层叠体的插通工序。该插通工序中的铆钉54仅在躯干部54a的轴线方向Z的两端部中的一方的端部设有头部。

而且,转子50的制造方法包括:通过使铆钉54的躯干部54a的前端部(详细地说,为躯干部54a的轴线方向Z的两端部中的与头部相反侧的端部)压塌而将上述层叠体连结的铆接加工工序。通过该铆接加工工序,在躯干部54a的前端部形成有头部,变为在躯干部54a的轴线方向Z的两端部形成有第1以及第2头部54b、54c。

然后,转子50的制造方法包括:将第1以及第2间隔件55、56安装于第1夹持板以及第2夹持板52、53并固定的工序。在该工序中,以在第1以及第2间隔件55、56的第1以及第2凹部55b、56b中收纳第1以及第2头部54b、54c的方式,将第1以及第2间隔件55、56安装于第1夹持板以及第2夹持板52、53。

如图1所示,电动马达13具备:相对于转子50配置于旋转轴12的径向外侧并固定于马达壳体41的定子57。转子50与定子57配置于与旋转轴12同一轴线上,在旋转轴12的径向上相对。定子57具备圆筒状的定子芯58和卷绕于定子芯58的线圈59。通过电流在线圈59中流动,转子50与旋转轴12一体旋转。

另外,在马达壳体41,形成有第2吸入口60。第2吸入口60配置于马达壳体41的比电动马达13接近端板42的位置。通过流体从第2吸入口60流入,在马达室A3填充流体。

离心压缩机10具备:变换器(inverter,变频器)61,其作为驱动电动马达13的驱动电路;和变换器盒(case)(电路盒)62,其用于划分出收纳变换器61的变换器室(电路室)A4。变换器盒62为一端开口的有底筒状,从旋转轴12的轴线方向Z相对于壳体11安装。变换器盒62的开口端与端板42的与第1板面42a相反侧的第2板面42b对接,变换器盒62的开口由端板42堵塞。变换器室A4由变换器盒62与端板42划分出。变换器室A4与马达室A3经由端板42分隔。换而言之,端板42作为分隔马达室A3与变换器室A4的分隔壁而起作用。

根据该构成,变换器61与马达室A3内的流体能够经由端板42进行热交换。因此,在变换器61中产生的热经由端板42向马达室A3传递,由马达室A3内的流体吸收。

如图1所示,在作为壳体11内的马达室A3内,设有插通有旋转轴12(详细地说为主体部12a)的第1以及第2轴套71、72。第1以及第2轴套71、72成对。第1以及第2轴套71、72为筒状,详细地说为具有比旋转轴12的主体部12a的外径大的内径和与转子50的外径相同直径的外径的圆筒状。两轴套71、72的轴线与主体部12a的轴线一致。第1以及第2轴套71、72配置成,隔着转子50而在旋转轴12的轴线方向Z上相对。

第1轴套71从端板42的第1板面42a向旋转轴12的轴线方向Z、详细地说向第1转子端面50a立起。将第1轴套71的前端面、详细地说为第1轴套71的旋转轴12的轴线方向Z的端面定义为第1轴套端面71a。第1轴套端面71a与第1转子端面50a配置成以在旋转轴12的轴线方向Z上分离的状态相对。旋转轴12的主体部12a的与设有前端部12b一侧相反侧的部位插通于第1轴套71。

第2轴套72从马达壳体41的底部41a向旋转轴12的轴线方向Z、详细地说向第2转子端面50b立起。将第2轴套72的前端面、详细地说为第2轴套72的旋转轴12的轴线方向Z的端面定义为第2轴套端面72a。第2轴套端面72a与第2转子端面50b配置成以在旋转轴12的轴线方向Z上分离的状态相对。旋转轴12的主体部12a的设有前端部12b一侧的部位插通于第2轴套72。

顺便说一下,如已经说明地,底部连通孔41b以在旋转轴12的周向上隔着预定的间隔排列有多个的状态设置。因此,马达壳体41的底部41a与第2轴套72经由该底部41a的从旋转轴12的轴线方向Z观察与第2轴套72重叠的部分中的没有形成底部连通孔41b的部位而一体化。

另外,底部连通孔41b形成为:跨从旋转轴12的轴线方向Z观察与第2轴套72重叠的部分以及其周围的部分这双方。因此,马达室A3内的流体通过位于第2轴套72的周围的底部连通孔41b的开口部分向第2叶轮室A2流动。

如图1以及图2所示,在轴套71、72内详细地说为轴套71、72的内周面71b、72b与旋转轴12(详细地说为主体部12a)的外周面12c之间,设置有将旋转轴12支撑得能够旋转的第1以及第2向心轴承81、82。

第1以及第2向心轴承81、82为例如可挠曲式的不接触式动压轴承。例如,设置于第1轴套71与旋转轴12之间的第1向心轴承81具备径向顶箔(top foil)83,所述径向顶箔83相对于旋转轴12的外周面12c设置于旋转轴12的径向外侧,在旋转轴12的旋转时以不接触的状态支撑旋转轴12。径向顶箔83构成为,能够在旋转轴12的径向上移位,另一方面,不会伴随着旋转轴12的旋转而旋转。详细地说,例如,径向顶箔83没有形成为完全闭合的环状,而是一部分欠缺的薄板的筒状。径向顶箔83具有:固定端部,其固定于第1轴套71的内周面71b;和自由端部,其是与固定端部相反侧的端部并与固定端部在周向上分离,将这些端部作为周向的两端部。在该情况下,径向顶箔83被限制了旋转,另一方面,通过弹性变形,能够以使得在该径向顶箔83与旋转轴12的外周面12c之间形成间隙的方式移位。

另外,第1向心轴承81具备径向波箔(bump foil)84,所述径向波箔84相对于径向顶箔83设置于旋转轴12的径向外侧,对径向顶箔83进行弹性支撑。径向波箔84具备向旋转轴12的径向内侧突出的多个凸部,以多个凸部与径向顶箔83抵接的状态包围径向顶箔83。径向波箔84以多个凸部压塌的方式弹性变形、复原为原来的形状,由此以能够在旋转轴12的径向上移动的状态对径向顶箔83进行弹性支撑。顺便说一下,在径向顶箔83与径向波箔84之间形成有径向间隙85。径向间隙85在旋转轴12的轴线方向Z上开口。

根据该构成,在旋转轴12旋转时,通过由该旋转轴12的旋转产生的动压(力),以在径向顶箔83与旋转轴12的外周面12c之间形成有间隙的不接触的状态,将旋转轴12支撑得能够旋转。另外,设置于第2轴套72与旋转轴12之间的第2向心轴承82也同样。

如图1以及图2所示,离心压缩机10具备承受因两叶轮14、15的旋转而产生的推力的第1以及第2推力轴承91、92。两推力轴承91、92在马达室A3内,相对于转子50配置于旋转轴12的轴线方向Z的两侧。详细地说,第1推力轴承91设置于第1转子端面50a与第1轴套端面71a之间,第2推力轴承92设置于第2转子端面50b与第2轴套端面72a之间。

在本实施方式中,第1以及第2推力轴承91、92为不接触式动压轴承,通过由转子50旋转而产生的动压,以在第1以及第2推力轴承91、92与第1以及第2转子端面50a、50b之间分别形成有间隙的不接触的状态,承受推力。

第1以及第2推力轴承91、92除了左右对称这一点之外,为相同构成。因此,对第1推力轴承91进行详细说明,将第2推力轴承92的详细说明省略。

第1推力轴承91作为整体为环状(详细地说为圆环状)。第1推力轴承91具有推力顶箔(thrust top foil)93以及推力波箔(thrust bump foil)94。推力顶箔93在第1轴套端面71a与第1转子端面50a之间配置于与第1轴套端面71a相比更接近第1转子端面50a的位置。推力波箔94在第1转子端面50a与第1轴套端面71a之间配置于与第1转子端面50a相比更接近第1轴套端面71a的位置。

推力顶箔93通过在旋转轴12的周向上并排设置有例如扇状且薄板状的多个顶箔部分而构成,作为整体形成为环状(详细地说为圆环状)。推力顶箔93构成为,能够在旋转轴12的轴线方向Z上移位,另一方面,不会伴随着旋转轴12的旋转而旋转。例如,多个顶箔部分的周向的一端部分别成为固定于第1轴套端面71a的固定端部,另一方面,其他端部分别成为自由端部。

推力波箔94通过在旋转轴12的周向上并排设置有例如扇状的多个波箔部分而构成,作为整体形成为环状(详细地说为圆环状)。多个波箔部分具有在旋转轴12的轴线方向Z上凸出的凸部,以该凸部与推力顶箔93(详细地说为多个顶箔部分)抵接的状态固定于第1轴套端面71a。推力波箔94以凸部压塌的方式弹性变形、复原为原来的形状,由此以能够在旋转轴12的轴线方向Z上移位的状态对推力顶箔93进行弹性支撑。另外,在推力顶箔93与推力波箔94之间形成有推力间隙95。推力间隙95在旋转轴12的径向开口。即,流体能够经由推力间隙95而在第1推力轴承91的径向内侧与径向外侧之间流动。

根据该构成,在旋转轴12旋转时,通过动压而以在推力顶箔93与第1转子端面50a之间形成有间隙的不接触的状态,转子50通过第1推力轴承91(详细地说为推力顶箔93)支撑。在该情况下,第1推力轴承91对在旋转轴12的轴线方向Z上作用的推力进行承受。

在这里,第1推力轴承91的外径、详细地说为推力顶箔93以及推力波箔94的外径,设定为与转子50以及第1轴套71的外径相同。第1推力轴承91的内径、详细地说为推力顶箔93以及推力波箔94的内径,设定得比旋转轴12的主体部12a的外径大。因此,相对于第1推力轴承91在旋转轴12的径向内侧、详细地说为第1推力轴承91与旋转轴12之间,形成有与推力间隙95连通的内侧空间A5。而且,第1向心轴承81的轴线方向Z的两端部中的接近第1转子端面50a的端部在第1推力轴承91的内侧空间A5露出。即,推力间隙95与径向间隙85经由第1推力轴承91的内侧空间A5而连通。内侧空间A5对应于“相对于推力轴承在旋转轴的径向内侧形成的空间”。

顺便说一下,如图2所示,在本实施方式中,第1推力轴承91的内径设定得比第1轴套71的内径小。换而言之,第1推力轴承91的内周端91a与旋转轴12的外周面12c分离,且比第1轴套71的内周面71b向旋转轴12的径向内侧突出。

如图1所示,离心压缩机10构成车辆空调装置100的一部分。即,成为本实施方式中的离心压缩机的压缩对象的流体为制冷剂。

车辆空调装置100除了离心压缩机10,还具备冷凝器101、气液分离器102、膨胀阀103以及蒸发器104。这些冷凝器101、气液分离器102、膨胀阀103以及蒸发器104经由配管连接。另外,冷凝器101连接于第1排出口33,蒸发器104连接于第2吸入口60。另外,车辆空调装置100具备连接第2排出口36与第1吸入口30的配管105。

接下来,作为本实施方式的作用,对如上述那样构成的离心压缩机10以及车辆空调装置100中的流体的流动进行说明。

在两叶轮14、15伴随着旋转轴12的旋转而旋转时,从蒸发器104排出的比较低压的流体(以下称为吸入流体)被从第2吸入口60吸入。在该情况下,马达室A3成为低压空间。被吸入到马达室A3的吸入流体流向第2叶轮室A2。而且,吸入流体通过第2叶轮15的离心作用而被从第2叶轮室A2通过第2扩散流路34送入到第2排出室35,并被从第2排出口36排出。另外,存在于第2排出室35的流体的压力比吸入流体的压力高。将被从第2排出口36排出的流体称为中压流体。

另外,马达室A3内的吸入流体的一部分,被向设置于第1以及第2转子端面50a、50b与第1以及第2轴套端面71a、72a之间的第1以及第2推力轴承91、92供给,并且经由第1以及第2推力轴承91、92的推力间隙95以及内侧空间A5而被向第1以及第2向心轴承81、82供给。在该状况下,通过旋转轴12旋转,在第1以及第2推力轴承91、92和第1以及第2向心轴承81、82产生动压,结果,旋转轴12在旋转轴12的径向以及轴线方向Z这双方不接触地被支撑。在该情况下,通过第1以及第2推力轴承91、92承受推力。

另外,如图1所示,中压流体经由配管105被吸入到第1吸入口30中。中压流体通过第1叶轮14的离心作用而被从第1叶轮室A1通过第1扩散流路31送入到第1排出室32,并被从第1排出口33排出。被从第1排出口33排出的排出流体的压力比中压流体的压力高。

根据以上详述的本实施方式,起到以下的效果。

(1)离心压缩机10具备:旋转轴12;电动马达13,其具有安装于旋转轴12的转子50,使旋转轴12旋转;叶轮14、15,它们伴随着旋转轴12的旋转而旋转,由此对流体进行压缩;和壳体11,其收纳这些旋转轴12、电动马达13以及叶轮14、15。另外,离心压缩机10具备设置于壳体11内的、插通有旋转轴12的第1以及第2轴套71、72。

在第1轴套71与旋转轴12之间,设置有将旋转轴12支撑得能够旋转的第1向心轴承81,在第2轴套72与旋转轴12之间,设置有将旋转轴12支撑得能够旋转的第2向心轴承82。

转子50具有在旋转轴12的轴线方向Z上互相位于相反侧的第1以及第2转子端面50a、50b。第1转子端面50a在旋转轴12的轴线方向Z上与第1轴套71的旋转轴12的轴线方向Z的端面即第1轴套端面71a相对。第2转子端面50b在旋转轴12的轴线方向Z上与第2轴套72的旋转轴12的轴线方向Z的端面即第2轴套端面72a相对。

而且,在第1以及第2转子端面50a、50b与第1以及第2轴套端面71a、72a之间,分别设置有承受推力的第1以及第2推力轴承91、92。

根据该构成,转子50作为支撑第1以及第2推力轴承91、92的推力衬垫而起作用。由此,与设置专用的推力衬垫、且转子50与推力衬垫双方旋转的构成比较,能够谋求气流损失的降低。由此,能够谋求效率的提高。

另外,为了抑制磨损,通常在旋转的转子50与不旋转的第1以及第2轴套71、72之间形成空间。该空间容易成为无用空间(dead space)。与此相对,在本实施方式中,在这样的转子50与第1以及第2轴套71、72之间分别设置有第1以及第2推力轴承91、92,所以能够谋求无用空间的有效活用。另外,不需要设置用于收纳第1以及第2推力轴承91、92以及推力衬垫的专用的室,所以能够谋求离心压缩机10的小型化。

(2)进而,在将推力衬垫设置于旋转轴12的基端部的构成中,制造时的组装方向需要为从第1以及第2叶轮14、15朝向电动马达13的方向和与该方向相反的方向这2个方向组装。与此相对,在本实施方式中,组装方向仅为从第1以及第2叶轮14、15朝向电动马达13的1个方向即可。由此,能够谋求离心压缩机10的制造的容易化。

(3)第1以及第2推力轴承91、92分别设置于转子50的旋转轴12的轴线方向Z的两侧。详细地说,第1以及第2轴套71、72配置成:隔着转子50而在旋转轴12的轴线方向Z上互相相对。而且,在互相在旋转轴12的轴线方向Z上相对的第1轴套71的第1轴套端面71a与第1转子端面50a之间设有第1推力轴承91,在互相在旋转轴12的轴线方向Z上相对的第2轴套72的第2轴套端面72a与第2转子端面50b之间设有第2推力轴承92。

根据该构成,能够承受从第1推力轴承91朝向第2推力轴承92的第1方向的推力和与第1方向相反方向的第2方向的推力这双方。

(4)转子50具备:在旋转轴12的轴线方向Z上层叠的多个电磁钢板51;从旋转轴12的轴线方向Z夹持多个电磁钢板51的第1夹持板以及第2夹持板52、53;和使多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53连结的铆钉54。铆钉54具有:插通于多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53的躯干部54a;和设置于躯干部54a的旋转轴12的轴线方向Z的两端部的第1以及第2头部54b、54c。

转子50具有第1以及第2间隔件55、56,所述第1以及第2间隔件55、56具有:与第1夹持板以及第2夹持板52、53的夹持外侧面52c、53c抵接的第1以及第2抵接面55a、56a;以及配置于与第1以及第2抵接面55a、56a相反侧的第1以及第2转子端面50a、50b。

进而,第1以及第2间隔件55、56具有第1以及第2凹部55b、56b,将这些凹部作为收纳第1以及第2头部54b、54c的第1以及第2收纳部。根据该构成,第1以及第2推力轴承91、92分别配置于第1以及第2间隔件55、56与第1以及第2轴套71、72之间。

在该情况下,铆钉54的第1以及第2头部54b、54c收纳于第1以及第2凹部55b、56b。由此,相对于第1以及第2推力轴承91、92而言,第1以及第2头部54b、54c难以造成妨碍。

由此,在多个电磁钢板51以及夹持板52、53通过铆钉54连结起来的构成中,能够合适地设置第1以及第2推力轴承91、92。

特别是,在推力轴承91、92为通过在转子50旋转时产生的动压不接触地承受推力的不接触式动压轴承的情况下,在因头部54b、54c而在当转子50旋转时所产生的流体的流动上产生紊乱时,在承受推力上会产生障碍。

与此相对,在本实施方式中,第1以及第2头部54b、54c收纳于第1以及第2凹部55b、56b,所以难以产生由第1以及第2头部54b、54c引起的流体的流动的紊乱。由此,能够抑制由用于连结多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53的构成引起而在承受推力上产生障碍的不良。

(5)在这里,也考虑例如在第1夹持板以及第2夹持板52、53形成凹部。然而,在铆钉54的特性上,需要进行将已插通的躯干部54a的前端部压塌而形成头部的铆接加工。如果在第1夹持板以及第2夹持板52、53具有凹部,则该铆接加工难以进行,容易产生铆钉54进行的连结(铆接)变得不充分的不良。

与此相对,在本实施方式中,在第1夹持板以及第2夹持板52、53之外另行设有第1以及第2间隔件55、56,所以在进行上述铆接加工后安装第1以及第2间隔件55、56即可。由此,能够抑制上述不良。

(6)电磁钢板51和第1以及第2间隔件55、56从旋转轴12的轴线方向Z观察为圆环状。而且,第1以及第2推力轴承91、92从旋转轴12的轴线方向Z观察为与第1以及第2间隔件55、56重叠的圆环状。

根据该构成,能够抑制在旋转时在转子50产生的离心力与周向的位置相应而变动,所以能够实现转子50的稳定的旋转。另外,第1以及第2推力轴承91、92与电磁钢板51和第1以及第2间隔件55、56相对应为圆环状,所以与例如椭圆形状相比较,容易增大第1以及第2推力轴承91、92的面积。由此,能够提高第1以及第2推力轴承91、92能够承受的力。

(7)第1以及第2推力轴承91、92为不接触式动压轴承,通过由转子50的旋转产生的动压,以在第1以及第2推力轴承91、92(详细地说为推力顶箔93)与第1以及第2转子端面50a、50b之间分别形成有间隙的不接触的状态承受推力。在该情况下,假设在第1以及第2转子端面50a、50b形成有凹凸,由于该凹凸,会在流体的流动上产生紊乱,所述流体的流动使得在第1以及第2转子端面50a、50b与第1以及第2推力轴承91、92之间产生动压。于是,会产生上述动压降低的不良。

与此相对,在本实施方式中,第1以及第2转子端面50a、50b比第1夹持板以及第2夹持板52、53的板面(详细地说为第1以及第2夹持外侧面52c、53c)平坦。由此,能够抑制上述不良,所以能够使第1以及第2推力轴承91、92合适地动作。

(8)第1以及第2推力轴承91、92具备推力顶箔93,所述推力顶箔93分别配置于与第1以及第2轴套端面71a、72a相比更接近第1以及第2转子端面50a、50b的位置,在旋转轴12的旋转时以不接触的状态支撑转子50。

另外,第1以及第2推力轴承91、92具备推力波箔94,所述推力波箔94配置于与第1以及第2转子端面50a、50b相比更接近第1以及第2轴套端面71a、72a的位置,通过弹性变形,以能够在旋转轴12的轴线方向Z上移位的状态支撑推力顶箔93。根据该构成,通过推力波箔94弹性变形,能够合适地承受推力。

另外,在离心压缩机10产生了旋转轴12的轴线方向Z的振动的情况下,该振动通过推力波箔94弹性变形而吸收。由此,能够抑制由旋转轴12的轴线方向Z的振动引起从而第1以及第2转子端面50a、50b与第1以及第2轴套端面71a、72a滑动的情况。由此,能够合适地对应振动。

(9)第1以及第2向心轴承81、82分别具备:径向顶箔83,其相对于旋转轴12的外周面12c设置于旋转轴12的径向外侧;和径向波箔84,其相对于径向顶箔83设置于旋转轴12的径向外侧。径向顶箔83在旋转轴12的旋转时以不接触的状态支撑旋转轴12。径向波箔84弹性支撑径向顶箔83。第1以及第2推力轴承91、92为具有比旋转轴12的直径长的内径的环状,相对于第1以及第2推力轴承91、92在旋转轴12的径向内侧形成有内侧空间A5。

在该构成中,第1向心轴承81的在旋转轴12的轴线方向Z开口的径向间隙85与第1推力轴承91的在旋转轴12的径向开口的推力间隙95经由第1推力轴承91的内侧空间A5连通。

由此,马达室A3内的流体(在本实施方式中为吸入流体)经由第1推力轴承91的推力间隙95以及内侧空间A5被向第1向心轴承81供给。因此,在旋转轴12的旋转时,在第1向心轴承81产生必要的动压。

由此,能够抑制因在第1轴套端面71a与第1转子端面50a之间设有第1推力轴承91而会产生的不良,该不良详细地说为:因第1推力轴承91而限制向第1向心轴承81供给流体,对第1向心轴承81的动作产生障碍。对于第2向心轴承82以及第2推力轴承92也同样。

(10)特别是,第1推力轴承91的内周端91a与旋转轴12的外周面12c分离,且比第1轴套71的内周面71b向旋转轴12的径向内侧突出。由此,能够谋求第1推力轴承91的面积提高,所以能够提高能够承受的推力。对于第2推力轴承92也同样。

(11)离心压缩机10具备:驱动电动马达13的变换器61;和变换器盒62,其对收纳变换器61的变换器室A4进行划分形成,从旋转轴12的轴线方向Z安装于壳体11。壳体11具有:马达室A3,其收纳电动马达13,且从第2吸入口60吸入流体;和作为分隔壁的端板42,其对马达室A3与变换器室A4进行分隔。

根据该构成,变换器61经由端板42与马达室A3内的流体进行热交换。由此,能够使用马达室A3内的流体将变换器61冷却。

特别是,在本实施方式中,在变换器室A4与马达室A3之间,没有设置收纳推力轴承以及推力衬垫的推力室。因此,能够使用马达室A3内的流体合适地冷却变换器61。由此,能够合适地抑制变换器61的发热。

(12)离心压缩机10具有以基端面14a、15a彼此互相相对的方式配置的第1叶轮14以及第2叶轮15。向马达室A3内,从第2吸入口60吸入吸入流体。另外,马达室A3与收纳第2叶轮15的第2叶轮室A2相连通,第2叶轮15对从马达室A3吸入到第2叶轮室A2中的吸入流体进行压缩。第1叶轮14对由第2叶轮15压缩后的中压流体进行压缩。

根据该构成,在马达室A3内,填充压力比较低的吸入流体。由此,能够谋求设置于马达室A3内的转子50的气流损失的降低。

另外,上述实施方式也可以如以下那样变更。

○如图3所示,也可以将第1排出口33以及第2吸入口60省略。在该情况下,离心压缩机10也可以具备连通第1排出室32与马达室A3的中压口110。中压口110在旋转轴12的轴线方向Z上贯通中间部分23、第2部分22以及马达壳体41的底部41a。另外,冷凝器101连接于第2排出口36,第1吸入口30连接于蒸发器104。

根据该构成,被从蒸发器104排出、从第1吸入口30吸入的流体,在第1叶轮室A1→第1扩散流路31→第1排出室32→中压口110→马达室A3→第2叶轮室A2→第2扩散流路34→第2排出室35中通过,被从第2排出口36排出。在该情况下,在马达室A3中,填充有中压流体。

○也可以将第1以及第2推力轴承91、92中任意一方省略。

○第1以及第2推力轴承91、92的构造也可以不同。

○也可以在第1轴套71设有在旋转轴12的径向上贯通的贯通孔。该贯通孔最好使第1向心轴承81与端板42之间的空间和相对于第1轴套71位于旋转轴12的径向外侧的空间连通。由此,能够更合适地对第1向心轴承81供给流体。

○转子50的外径与第1以及第2轴套71、72的外径也可以不同。在该情况下,推力轴承91、92的外径最好设定为与转子50的外径和第1以及第2轴套71、72的外径中的较短一方相同或比其短。

○另外,第1以及第2推力轴承91、92的内径也可以设定为第1以及第2轴套71、72的内径以上。

○电磁钢板51也可以从旋转轴12的轴线方向Z观察为非圆环状。在该情况下,能够提高转子50的凸极性。在该构成中,间隔件55、56最好从旋转轴12的轴线方向Z观察为圆环状。由此,能够提高转子50的凸极性,并合适地使用第1以及第2推力轴承91、92承受推力。

另外,并不限定于此,也可以与电磁钢板51的形状相对应,使得第1夹持板以及第2夹持板52、53以及第1以及第2间隔件55、56也为非圆环状,也可以使轴套71、72也从旋转轴12的轴线方向Z观察为非圆形的筒状。

○也可以将第1以及第2间隔件55、56省略。在该情况下,第1夹持板以及第2夹持板52、53的第1以及第2夹持外侧面52c、53c构成第1以及第2转子端面50a、50b。另外,也可以在第1夹持板以及第2夹持板52、53的第1以及第2夹持外侧面52c、53c,形成收纳第1以及第2头部54b、54c的凹部。另外,也可以仅将第1以及第2间隔件55、56的任意一方省略。

○收纳部并不限定于凹部,也可以是例如在第1以及第2间隔件55、56的板厚方向上贯通的贯通孔。

○用于使多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53连结起来的构成以及使它们与转子50一体旋转的构成并不限定于铆钉54,是任意的。总之,多个电磁钢板51和第1夹持板以及第2夹持板52、53以互相连结的状态、以与转子50一体旋转的方式固定于旋转轴12即可。

○第1以及第2推力轴承91、92为具有推力顶箔93与推力波箔94的箔式,但并不限定于此,只要能够承受推力,其具体的构成是任意的。对于两向心轴承81、82也同样。

○也可以将第1以及第2叶轮14、15中任意一方省略。在该情况下也可以将与所省略的叶轮相对应的扩散流路以及排出室省略。

○离心压缩机10的搭载对象并不限定于车辆,是任意的。

○实施方式的离心压缩机10用于车辆空调装置100的一部分,但并不限定于此,也可以用于其他的用途。例如,在车辆为搭载了燃料电池的燃料电池车辆(FCV:Fuel Cell Vehicle)的情况下,该离心压缩机10也可以用于向上述燃料电池供给空气的供给装置。总之,压缩对象的流体可以是制冷剂也可以是空气等,流体装置并不限定于车辆空调装置100,是任意的。

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