CN106438354B - 磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括动涡盘、静涡盘和涡旋压缩机底盘；本压缩机不仅克服了现有无油涡旋压缩机中存在的润滑问题，而且该压缩机具有一定的运动柔性、结构简单、质量轻、低能耗、受速度限制要求低以及安全可靠等优点。

Description

磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机

技术领域

本发明专利涉及一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，该无油涡旋压缩机属于磁悬浮技术领域。

背景技术

目前市场上出现的涡旋压缩机按结构分为：全封闭式涡旋压缩机和开启式涡旋压缩机。全封闭式涡旋压缩机由电主轴带动，开启式涡旋压缩机则是由外加电机带动。全封闭式涡旋压缩机电主轴的上下两侧分别安装两个主副轴承，电主轴的上端与动涡盘之间有一个小轴承作为连接元件。电主轴的下端为储油池，储油池的油路是由电主轴的中心位置处有一个油槽，其供油方式是通过涡旋压缩机的上下压差来实现的。由于涡旋压缩机动涡盘的运动为公转，而电主轴的运动为自转，为了把电主轴的自转转换为动涡盘的公转，还需要在动涡盘的底部与机壳的中间位置处安装一个防自转机构，该机构的上下两个端面均为接触面。涡旋压缩机中的轴承和防自转机构均需要油润。随着涡旋压缩机的不断发展，越来越多的领域（如食品、医疗、燃料电池等）均需要洁净无油的干净气体，而且在能源日益紧张的今天，减小能耗，降低污染是人们迫切需要解决的问题。应节约能源和市场需求，市面上出现了两种结构的无油涡旋压缩机：一种是在全封闭式涡旋压缩机基础上把需要油润的轴承换成自润滑轴承，去除原有涡旋压缩机上的储油池，把防自转机构与动涡盘、机壳有接触的位置处涂上一层自润滑材料，涂自润材料的工艺一般为：喷砂-清洗-硬氧-清洗-喷涂-烧结。其工艺复杂且精度较低。这种结构的无油涡旋压缩机虽然达到了无油的目的，但是在摩擦、寿命和发热上又存在新的问题。另一种是在全封闭式涡旋压缩机基础上把压缩机内气体流经过的元件与需要润滑的元件隔开，这种结构同样达到了洁净气体的目的，但是并不是一个正真意义上的无油涡旋压缩机，且压缩机的输油方式是通过压差来实现，在没有压差的情况下，需要另外为油路提供动力，有油的存在就会产生能源的消耗和环境的污染。

发明内容

发明目的：本发明提供一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其通过磁悬浮技术作为驱动力来解决现有无油涡旋压缩机中轴承和防自转机构的润滑问题，同时通过电磁力的主动控制还可以使动涡盘与静涡盘之间的接触力保持一定大小的范围内，以减小动涡盘与静涡盘的摩擦力。

技术方案：发明是通过以下技术方案实现的：

一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括动涡盘、静涡盘和涡旋压缩机底盘；静涡盘与动涡盘相嵌形成内部空腔，静涡盘与动涡盘相嵌之后一起设置在涡旋压缩机底盘上；动涡盘与涡旋压缩机底盘之间形成空间；动涡盘盘面的外缘处安装一个环形坡莫合金，动涡盘底部安装四个同等大小的矩形硅钢片；涡旋压缩机的底盘上共安装八个U型电磁铁，且两两为一对，每对U型电磁铁分设在一个矩形硅钢片的两侧；涡旋压缩机底盘还安装三个传感器，在水平方向的两对U型电磁铁的旁边各安装一个传感器，在垂直方向的两对U型电磁铁中的一对U型电磁铁旁安装一个传感器；静涡盘的外缘处安装三个混合磁铁，三个混合磁铁的旁边各安装一个控平传感器，且三个混合磁铁安装位置相差120度。

动涡盘的盘面上有一个用于隔离空气与所需要压缩的气体的圆环型的密封圈。

U型电磁铁由U型硅钢片与铜线圈组成，且U型硅钢片两个触角的长度与铜线圈一侧的厚度相同。

混合磁铁的硅钢片采用E型结构，且中间的触角要比两侧的触角短3.5mm。

混合磁铁的E型硅钢片中间触角处安有一个矩形永磁铁。

动涡盘下的矩形硅钢片为叠加硅钢片，其叠加的延伸方向为垂直于动涡盘底面。

优点效果：

本发明提供一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，本压缩机不仅克服了现有无油涡旋压缩机中存在的润滑问题，而且该压缩机具有一定的运动柔性、结构简单、质量轻、低能耗、受速度限制要求低以及安全可靠等优点。

附图说明：

图1 是本发明的总体结构示意图；

图2为涡旋压缩机底盘的示意图；

图3为动涡盘的结构示意图；

图4为静涡盘的结构示意图；

图5为混合磁铁的结构示意图。

具体实施方式：

如图所示，本发明提供一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，该压缩机包括动涡盘11、静涡盘12和涡旋压缩机底盘10；静涡盘12与动涡盘11相嵌形成内部空腔，静涡盘12与动涡盘11相嵌之后一起设置在涡旋压缩机底盘10上；动涡盘11与涡旋压缩机底盘10之间形成空间；动涡盘盘面的外缘处安装一个环形坡莫合金4，动涡盘底部安装四个同等大小的矩形硅钢片6；涡旋压缩机的底盘10上共安装八个U型电磁铁8，且两两为一对，每对U型电磁铁8分设在一个矩形硅钢片6的两侧；涡旋压缩机底盘10还安装三个传感器20，在水平方向的两对U型电磁铁8的旁边各安装一个传感器20，在垂直方向的两对U型电磁铁中的一对U型电磁铁8旁安装一个传感器20；静涡盘12的外缘处安装三个混合磁铁15，三个混合磁铁15的旁边各安装一个控平传感器13，且三个混合磁铁15安装位置相差120度。三个控平传感器13是为了保证动涡盘11在运动过程中始终都是在同一水平面上。

动涡盘11的盘面上有一个用于隔离空气与所需要压缩的气体的圆环型的密封圈3。

U型电磁铁8由U型硅钢片与铜线圈组成，且U型硅钢片两个触角的长度与铜线圈一侧的厚度相同。

混合磁铁15的硅钢片采用E型结构18，且中间的触角要比两侧的触角短3.5mm。

混合磁铁15的E型硅钢片中间触角处安有一个矩形永磁铁19。

动涡盘下的矩形硅钢片6为叠加硅钢片，其叠加的延伸方向为垂直于动涡盘底面。采用叠加硅钢片的目的是减小矩形硅钢片6的电涡流。

在静涡盘12上端还设置有进气孔17和排气孔1，排气孔1安放在靠近静涡盘12的中心位置，进气孔17安放在静涡盘上的静涡旋齿的最外侧。

U型电磁铁8是通过两个U型电磁铁支架9固定在圆形的压缩机底盘10上。涡旋压缩机的底盘10上共安装八个U型电磁铁8，且两两相对，每对U型电磁铁8采用差动方式控制，以提供动涡盘11在转动时的刚度。涡旋压缩机底盘10上还安装三个传感器20，水平方向两个，垂直方向一个，传感器20的作用是用来反馈矩形硅钢片6与U型电磁铁8的相对位置，水平方采用两个传感器20的原因是为了保证动涡盘11在运动的过程中不会产生转动。

磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机动涡盘11的盘面上有一个圆环型的密封圈3，该密封圈3的作用是隔离空气与所需要压缩的气体。环形坡莫合金4的正上端对应静涡盘12的三个混合磁铁15，三个混合磁铁15相差120度安装，

结合图1磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机的工作过程是：无油涡旋压缩机的动涡盘11底部有四个同等大小的矩形硅钢片6，矩形硅钢片6的两侧分别安装U型电磁铁8，且U型电磁铁8被固定在压缩机底盘10上。通过U型电磁铁8通电来吸引矩形硅钢片6以达到动涡盘11平动画圆的目的，完成压缩机压缩气体的过程。由于电磁吸引力是一个不稳定的力，所以矩形硅钢片6两端的U型电磁铁8采用差动的形式，为动涡盘11在运动时提供一定的刚度。涡旋压缩机在实际工作过程中会对动涡盘11产生轴向力、径向力及切向力。由于轴向力的大小是随动涡盘11角度的变化而变化，所以需要通过静涡盘12上的混合磁铁15吸引动涡盘11上的环形坡莫合金4来抵消，吸引形式主要是矩形永磁铁19的吸引力为主要吸引力，电磁吸引力为辅助吸引力，这样才能产生一个变化的合吸引力。径向力和切向力的合力会对动涡盘11产生一个倾覆力矩，该力矩的方向是随动涡盘11角度的变化而变化，这个力矩需要通过三个混合磁铁15依次加大电流来抵消。

Claims (6)

1.一种磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括动涡盘（11）、静涡盘（12）和涡旋压缩机底盘（10）；静涡盘（12）与动涡盘（11）相嵌形成内部空腔，静涡盘（12）与动涡盘（11）相嵌之后一起设置在涡旋压缩机底盘（10）上；动涡盘（11）与涡旋压缩机底盘（10）之间形成空间；动涡盘盘面的外缘处安装一个环形坡莫合金（4），动涡盘底部安装四个同等大小的矩形硅钢片（6）；涡旋压缩机底盘（10）上共安装八个U型电磁铁（8），且两两为一对，每对U型电磁铁（8）分设在一个矩形硅钢片（6）的两侧；涡旋压缩机底盘（10）还安装三个传感器（20），在水平方向的两对U型电磁铁（8）的旁边各安装一个传感器（20），在垂直方向的两对U型电磁铁中的一对U型电磁铁（8）旁安装一个传感器（20）；静涡盘（12）的外缘处安装三个混合磁铁（15），三个混合磁铁（15）的旁边各安装一个控平传感器（13），且三个混合磁铁（15）安装位置相差120度。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：动涡盘（11）的盘面上有一个用于隔离空气与所需要压缩的气体的圆环型的密封圈（3）。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：U型电磁铁（8）由U型硅钢片与铜线圈组成，且U型硅钢片两个触角的长度与铜线圈一侧的厚度相同。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：混合磁铁（15）的硅钢片采用E型结构（18），且中间的触角要比两侧的触角短3.5mm。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：混合磁铁（15）的E型硅钢片中间触角处安有一个矩形永磁铁（19）。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于：动涡盘下的矩形硅钢片（6）为叠加硅钢片，其叠加的延伸方向为垂直于动涡盘底面。