CN101126395A - 磁悬浮轴流压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子和设于主轴转子外周的外部缸体，所述磁悬浮轴流压缩机还包括磁悬浮组件，所述磁悬浮组件包括有径向平衡磁体、轴向平衡磁体、径向位移传感器、轴向位移传感器以及磁悬浮轴承控制器；所述径向平衡磁体环设在主轴转子的主轴两端的外周，主轴悬浮于径向平衡磁体内侧，所述轴向平衡磁体相对于主轴转子具有轴向作用力设置。压缩机主轴工作时处于悬浮运转状态，从而避免了回转时主轴与机体轴承之间的接触磨损，不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统，提高电机转速和效率，极大改善了系统换热效果。

Description

磁悬浮轴流压缩机

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴流压缩机，尤其涉及一种制冷设备中所使用的磁悬浮轴流压缩机。

背景技术

目前，各类制冷压缩机中，如轴流压缩机，机械轴承是必备的部件，并且需要有润滑油以及润滑油循环系统来保证这类机械轴承的良性工作，如果润滑油的润滑失效将直接导致压缩机烧毁。此外，目前应用的机械接触轴承不仅产生磨擦损失，润滑油随制冷循环而进入换热器中，在传热表面形成的油膜也会成为热阻，严重影响换热器的传热效率，过多润滑油的存在对系统的制冷效率会带来很大的负面影响。压缩机在环境恶劣的工况下工作，负面影响将倍增。因此，这些现有的机械轴承在制冷压缩机中的应用是导致压缩机机械效率低下，系统制冷效果差的非常重要的原因。

发明内容

本发明目的是提供一种磁悬浮轴流压缩机，通过磁浮装置实现压缩机主轴工作时处于悬浮运转状态，从而避免了回转时主轴与机体轴承之间的接触磨损，不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统，提高电机转速和效率，极大改善了系统换热效果。

本发明的技术方案是：一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子和设于主轴转子外周的外部缸体，所述磁悬浮轴流压缩机还包括磁悬浮组件，所述磁悬浮组件包括有径向平衡磁体、轴向平衡磁体、径向位移传感器、轴向位移传感器以及磁悬浮轴承控制器；所述径向平衡磁体环设在主轴转子的主轴两端的外周，主轴悬浮于径向平衡磁体内侧，所述轴向平衡磁体相对于主轴转子具有轴向作用力设置。

本发明进一步的技术方案是：一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子和设于主轴转子外周的外部缸体，所述磁悬浮轴流压缩机还包括磁悬浮组件，所述磁悬浮组件包括有径向平衡磁体、轴向平衡磁体、径向位移传感器、轴向位移传感器以及磁悬浮轴承控制器；所述径向平衡磁体环设在主轴转子的主轴两端的外周，主轴悬浮于径向平衡磁体内侧，所述轴向平衡磁体相对于主轴转子具有轴向作用力设置；所述主轴上固定有推力盘，所述轴向平衡磁体轴向设于推力盘两侧；所述轴向位移传感器设于主轴端面前侧；所述径向平衡磁体包括径向水平和垂直两个方向的两对电磁体；所述径向位移传感器包括径向水平和垂直两个方向的位移传感器；所述径向、轴向位移传感器、分别与相应的磁悬浮轴承控制器相连，磁悬浮轴承控制器又分别与相应的电磁体相连；所述磁悬浮轴承控制器与电磁体之间还连接有功率放大器。

本发明更为详细的技术方案是：一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子和设于主轴转子外周的外部缸体，所述磁悬浮轴流压缩机还包括磁悬浮组件，所述磁悬浮组件包括有径向平衡磁体、轴向平衡磁体、径向位移传感器、轴向位移传感器以及磁悬浮轴承控制器；所述径向平衡磁体环设在主轴转子的主轴两端的外周，主轴悬浮于径向平衡磁体内侧，所述轴向平衡磁体相对于主轴转子具有轴向作用力设置；所述主轴上固定有推力盘，所述轴向平衡磁体轴向设于推力盘两侧；所述轴向位移传感器设于主轴端面前侧；所述径向平衡磁体包括径向水平和垂直两个方向的两对电磁体；所述径向位移传感器包括径向水平和垂直两个方向的位移传感器；所述径向、轴向位移传感器、分别与相应的磁悬浮轴承控制器相连，磁悬浮轴承控制器又分别与相应的电磁体相连；所述磁悬浮轴承控制器与电磁体之间还连接有功率放大器；所述外部缸体上环主轴转子的周侧还设有驱动磁体。

本发明的优点是：

1.本发明对压缩机主轴的结构形式进行了彻底改进，与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点。

2.本发明的主轴转子通过外磁驱动进行工作，压缩机整体尺寸有所减小。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明轴向平衡磁体结构示意图；

图3为本发明径向平衡磁体结构侧视图。

其中：1主轴转子；2外部缸体；3磁悬浮组件；4径向平衡磁体；5轴向平衡磁体；6径向位移传感器；7轴向位移传感器；8磁悬浮轴承控制器；9主轴；10推力盘；11功率放大器；12驱动磁体；13进气管；14排气管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：如图1、图2、图3所示，一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子1、设于主轴转子1外周的外部缸体2以及磁悬浮组件3，所述磁悬浮组件3包括有分别用于保持主轴转子1径向和轴向平衡的径向平衡磁体4和轴向平衡磁体5，分别用来检测主轴转子1的径向和轴向位移的径向位移传感器6和轴向位移传感器7，用来接收位移传感器信号并对相应偏移作出反应以保证主轴转子1的悬浮状态的磁悬浮轴承控制器8；所述径向平衡磁体4环设在主轴转子1的主轴9两端的外周，主轴9悬浮于径向平衡磁体4内侧，所述轴向平衡磁体5相对于主轴转子1具有轴向作用力设置。

所述主轴9上固定有推力盘10，所述轴向平衡磁体5为两个圆型电磁体，其分别设于推力盘10轴向两侧，所述轴向位移传感器7设于主轴9端面前侧。

所述径向平衡磁体4包括径向水平和垂直两个方向的两对电磁体，所述径向位移传感器6包括径向水平和垂直两个方向的位移传感器。所述径向平衡磁体4为6极或8极电磁铁，每一极均匀分布在磁体内侧，其通过绕制形成至少两对电磁体，通过改变磁铁电流大小控制主轴径向平衡。

所述径向、轴向位移传感器6、7分别与相应的磁悬浮轴承控制器8相连，磁悬浮轴承控制器8又通过功率放大器11分别与相应的电磁体相连。

所述外部缸体2上环主轴转子1的周侧还设有驱动磁体12，使主轴9工作时受力均匀，避免扭矩过大。

工作通电时，主轴8上的轴向推力盘10由两边的轴向平衡磁体5来吸引，当主轴8在轴向上发生的位移时，通过轴向位移传感器7进行监控，测量信号被送入磁悬浮轴承控制器8，磁悬浮轴承控制器8会根据模拟信号大小来产生相应的控制信号，产生的控制电流经过功率放大器11发大后改变轴向平衡磁体5之间的吸引力，产生反向轴位移，实现对主轴轴向位移的监控。

径向平衡磁体4分别由径向的水平和垂直方向的两对电磁体来对转子产生吸引，径向位移传感器6用来测量转子运转时径向的位置变化，测量的模拟信号被送入磁悬浮轴承控制器8，经过运算后再经由功率放大器11产生控制电流，驱动水平方向和垂直方向的平衡电磁铁，来获得维持转子稳定的电磁力，平衡时转子悬浮在径向平衡磁体中间。

本发明对压缩机主轴的结构形式进行了改进，与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点；同时其主轴转子通过外磁驱动进行工作，压缩机整体尺寸有所减小。

Claims (8)

1.一种磁悬浮轴流压缩机，包括主轴转子(1)和设于主轴转子(1)外周的外部缸体(2)，其特征在于：所述磁悬浮轴流压缩机还包括磁悬浮组件(3)，所述磁悬浮组件(3)包括有径向平衡磁体(4)、轴向平衡磁体(5)、径向位移传感器(6)、轴向位移传感器(7)以及磁悬浮轴承控制器(8)；所述径向平衡磁体(4)环设在主轴转子(1)的主轴(9)两端的外周，主轴(9)悬浮于径向平衡磁体(4)内侧，所述轴向平衡磁体(5)相对于主轴转子(1)具有轴向作用力设置。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述主轴(9)上固定有推力盘(10)，所述轴向平衡磁体(5)轴向设于推力盘(10)两侧。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述轴向位移传感器(7)设于主轴(9)端面前侧。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述径向平衡磁体(4)包括径向水平和垂直两个方向的两对电磁体。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述径向位移传感器(6)包括径向水平和垂直两个方向的位移传感器。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述径向、轴向位移传感器(6、7)分别与相应的磁悬浮轴承控制器(8)相连，磁悬浮轴承控制器(8)又分别与相应的电磁体相连。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述磁悬浮轴承控制器(8)与电磁体之间还连接有功率放大器(11)。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮轴流压缩机，其特征在于：所述外部缸体(2)上环主轴转子(1)的周侧还设有驱动磁体(12)。

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