CN101958672A - 磁悬浮制冷压缩机电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷压缩机电机，特别涉及用于商业制冷设备或者家庭使用制冷设备中的压缩机电机。目的在于提供一种由磁悬浮支架支撑转子的、高速、高效而且节能的磁悬浮制冷压缩机电机。一种磁悬浮制冷压缩机电机，具有定子组件和转子组件，还具有磁悬浮支架，该支架包括圆环形的外壳，在外壳周向均匀分布感应铁芯，上述感应铁芯为圆柱形，其中心轴线都经过外壳的圆环中心，且感应铁芯上设有用来导通电流的绕组。

Description

磁悬浮制冷压缩机电机

技术领域

本发明涉及一种制冷压缩机电机，特别涉及用于商业制冷设备或者家庭使用制冷设备中的压缩机电机。

背景技术

目前，随着用电设备的广泛使用，对电能的消耗达到了一个惊人的数量。特别是我国在基础设备不是很完善的情况下，国家对节能降耗很重视，交流电机由于制造方便，安全性能高得到了广泛的运用。在制冷行业，普通的单相交流制冷压缩机电机占了主流。但是，普通的单相交流制冷压缩机电机的效率低，功率容量低，相同材料制作的三相交流电机的功率容量是单相交流电机的三倍。且单相交流制冷压缩机电机由于频繁的启动造成了电机电流过大，噪音偏大，对电网冲击较大和给人们的生活带来了不便，对设备的寿命也有很大的影响。

在电机运行中主要的能耗集中在机械摩擦部分，制冷行业普通的单向交流制冷压缩电机的转子都由轴承支撑。轴承类别有滚动或者滑动轴承，但是由于转子旋转过程都与轴承物理接触，再高精度的轴承也无法避免电机转动过程产生摩擦、噪音和振动，给电力造成了消耗，而且使用的轴承也要定期更换，存在寿命周期。另一方面，普通使用轴承的电机都要用到润滑油，而在电机高速工作过程中，润滑油难免会释放到环境中，这一现象限制了该类型电机在高洁净度空间内使用的特殊需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由磁悬浮支架支撑转子的、高速、高效而且节能的磁悬浮制冷压缩机电机。

本发明技术方案如下：

一种磁悬浮制冷压缩机电机，具有定子组件和转子组件，还具有磁悬浮支架，该支架包括圆环形的外壳，在外壳周向均匀分布感应铁芯，上述感应铁芯为圆柱形，其中心轴线都经过外壳的圆环中心，且感应铁芯上设有用来导通电流的绕组。

上述感应铁芯的靠近外壳圆环中心侧设有位置传感器。

上述感应铁芯的个数为4到12之间的偶数。

上述定子组件具有定子铁芯、缠绕在定子铁芯上的线包和设在线包内的热感应元器件。

上述定子组件两端设有用来检测转子轴向位置的第二位置传感器。

上述转子组件具有不锈钢转轴和转子中间部分的永磁体，上述永磁体由永磁体贴片粘贴到转轴中间段形成。

本发明具有如下优点：

首先，本发明电机的转子由磁悬浮支架支撑，转子与支架之间由于磁力作用相互间并没有物理接触，所以转子的旋转没有任何机械摩擦，从而降低了能耗，提高了电机的性能；其次，本发明转子的中间段为永磁体，定子组件的两端设有第二位置传感器，利用磁路总是沿着磁路面积最大的路径通过的特性，转子将保持在原始位置旋转，当发生轴向窜动时，第二位置传感器能够发出信号，调节输入定子组件的电流，进而使其磁场有足够的拉力使得转子回归原位；最后，本发明的定子组件内含热感应元器件，用来监测电机的工作温度，防止电机过热损毁。

附图说明

图1本发明磁悬浮制冷压缩机电机结构示意图。

图2为图1中磁悬浮支架的结构示意图。

具体实施方式

见图1，本发明磁悬浮制冷压缩机电机具有定子组件2、转子组件3和磁悬浮支架1，定子组件上设有外接输入引线组件4。上述定子组件2包括定子铁芯21和缠绕在定子铁芯上的线包22，通过对线包输入电流，能够使定子铁芯产生磁场，从而促使转子旋转。上述线包22内还设有热感应元器件，该热感应元器件监测电机的运行温度，起到过热保护作用，一旦监测到电机的运行温度过高，达到预先设定的温度值，热感应元器件将反馈信号给控制电路，切断输入定子组件的电流，使电机的转子停止旋转。

上述转子组件3包括不锈钢转轴31，不锈钢转轴中间段具有凸起的阶梯，阶梯上贴有永磁体贴片，形成转子的永磁体32。永磁体32位于转子的中间部分，同时也位于定子组件2的中间包围中。当定子组件的线包22输入电流，在磁场作用下转子的永磁体32将在磁力作用下旋转，并且由于磁路总是沿着磁路面积最大的路径通过的特性，永磁体总是倾向于保持在定子组件的中心位置，当永磁体32即转子偏离该中心位置时，转子与定子组件之间的磁场作用将产生把转子拉回原始位置的磁力。

见图2，上述磁悬浮支架1具有圆环形的外壳11，在圆环形的外壳周向均匀分布有感应铁芯12，该感应铁芯为圆柱形，其中心轴线经过外壳的圆环中心，呈放射状排列，每个感应铁芯上设有用来导通电流的绕组13，而且在每个感应铁芯的靠近外壳圆环中心端设有位置传感器14。当磁悬浮支架通入电流后，感应铁芯在电流作用下产生磁力，并且每个感应铁芯的靠近外壳圆环中心端的极性相同，能够对转子的支撑端产生磁力作用，因此转子能够悬浮于空中而不与磁悬浮支架发生物理接触。位置传感器14能够检测到感应铁芯与相对侧的转子转轴表面之间的距离信息，并将该信号反馈给控制电路，控制电路比较各个感应铁芯上位置传感器的反馈信息，进行比较，如果发生某个感应铁芯与转子转轴距离较近时，将调整该感应铁芯上绕组的通入电流大小，改变该感应铁芯对转轴的磁力大小，进而调整转轴在磁悬浮支架中的相对位置，尽量保持转轴处于中心位置，不致发生与磁悬浮支架碰擦的现象。在本实施例中磁悬浮支架具有12个感应铁芯，能够对转子转轴产生足够的磁浮力，并且由于存在12个相应的位置传感器，对于转子转轴的位置调整也达到很高的精确度。

为了控制本发明电机转子的轴向窜动，在电机的定子组件两端设有第二位置传感器，该传感器监测转子转轴的轴向位移，一旦轴向位移超过设定值，控制电路将调整定子组件的输入电流，增强磁场对转子的作用，在磁路总是沿着磁路面积最大的路径通过特性作用下，转子回复原位。

本发明电机的电源控制电路采用BLDC专用的驱动芯片，其输出脉冲阶跃由芯片内置锁相环电路控制使得输出电平稳定、精确，而且具有判断转子电气位置的能力，免去了常规同类BLDC产品需要霍尔器件来定位转子电角度问题，从而使得产品在结构上更加小巧。为了满足低压启动(3V)的特殊要求，对定子的匝数，转子的表磁强度，磁能积参数做了大量的仿真，最终将表磁强度定格在1500Gs左右，匝数和相电阻的参数也得到了优化。最后使得启动时，电压负反馈的值在一个很好的阀值，满足了控制芯片对反馈信号的要求，提高了性能指标，而且整个电机叠高只有5mm，从而实现了一体化的设计要求。

本发明磁悬浮制冷压缩机电机具有高转速和低噪音，其理论速度可高达50000转/分钟以上，转速可以在1000-50000之间调整；由于转子组件悬浮，使得整个电机的机械损耗几乎为零，各种造成噪音的因素大部分被杜绝，使得整个电机的噪音控制也十分理想。

Claims (6)

1.一种磁悬浮制冷压缩机电机，具有定子组件(2)和转子组件(3)，其特征在于：还具有磁悬浮支架(1)，该支架包括圆环形的外壳(11)，在外壳周向均匀分布感应铁芯(12)，上述感应铁芯为圆柱形，其中心轴线都经过外壳的圆环中心，且感应铁芯上设有用来导通电流的绕组(13)。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机电机，其特征在于：上述感应铁芯(12)的靠近外壳圆环中心侧设有位置传感器(14)。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机电机，其特征在于：上述感应铁芯的个数为4到12之间的偶数。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机电机，其特征在于：上述定子组件(2)具有定子铁芯(21)、缠绕在定子铁芯上的线包(22)和设在线包内的热感应元器件。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮制冷压缩机电机，其特征在于：上述定子组件两端设有用来检测转子轴向位置的第二位置传感器。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机电机，其特征在于：上述转子组件(3)具有不锈钢转轴(31)和转子中间部分的永磁体(32)，上述永磁体(32)由永磁体贴片粘贴到转轴中间段形成。

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