CN106050896A - 一种磁悬浮式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁悬浮式压缩机，其包括曲轴(1)和上法兰(2)，在所述曲轴(1)的内部与所述上法兰(2)相匹配部分设有第一磁体(4)，在所述上法兰(2)上设置有第二磁体(5)，所述第一磁体(4)和所述第二磁体(5)的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第一磁体(4)设置于所述曲轴(1)的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴(1)的外周面。通过本发明有效地防止在压缩机运行过程中由于离心力的作用而导致磁体易发生脱落的情况，还能有效使得磁力分布均匀、使得摩擦碰撞最大可能地不发生，从而保证了压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行。

Description

一种磁悬浮式压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种磁悬浮式压缩机。

背景技术

现有技术中的压缩机结构中存在曲轴与法兰之间容易发生摩擦和碰撞而导致发生轴系磨损的情形，由于较大的摩擦和碰撞因此会需要更多的冷冻润滑油来实现润滑，而导致原有的润滑油储量往往会出现不足。为解决上述技术问题专利文献CN204386886U公开的技术中提供了一种新型的旋转式压缩机，包括曲轴和上法兰，曲轴上设置第一磁体、上法兰上设置第二磁体，第一磁体和第二磁体的相对磁极面的磁极极性相同，因此可以通过两磁体间的磁力的反作用力而有效减少压缩机的上法兰与曲轴接触应力，从而达到减小摩擦和碰撞的效果。但是该技术仍然存在下述技术问题：1.由于曲轴上的磁体镶嵌在曲轴的边缘或靠近边缘的位置、上法兰上的磁体设置在其内径边缘或靠近内径边缘的位置，导致两磁体在随曲轴一起转动的时候都容易由于离心力而脱落，并且其所产生的磁力分布线沿曲轴的周向分布不均匀、而导致与法兰上磁体之间的斥力在周向上分布不均最终致使曲轴与法兰之间仍存在摩擦和碰撞的情况；2.由于该文献中只是公开了在上法兰和曲轴上分别设置磁体的情况，导致其适用范围受到局限，当下法兰和曲轴之间发生摩擦、碰撞时，该文献公开的技术无法对该情况起到良好的控制作用；3.由于该文献中的第一和第二磁体采用永磁铁的结构形式，其在安装至曲轴和上法兰上之后无法对其磁量大小进行调节作用，无法做到根据需要进行有效的控制。

由于现有技术中的压缩机在解决曲轴与法兰之间磨损时磁体容易脱落且磁力分布不均而仍存在摩擦碰撞的情况等技术问题，因此本发明研究设计出一种磁悬浮式压缩机。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的具有降低曲轴与法兰之间磨损的压缩机在运转过程中磁体容易发生脱落的缺陷，从而提供一种磁悬浮式压缩机。

本发明提供一种磁悬浮式压缩机，其包括曲轴和上法兰，在所述曲轴的内部与所述上法兰相匹配部分设有第一磁体，在所述上法兰上设置有第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第一磁体设置于所述曲轴的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴的外周面。

优选地，还包括下法兰，在所述曲轴的内部与所述下法兰相匹配部分设有第三磁体，所述下法兰上还设置有第四磁体，所述第三磁体和所述第四磁体的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第三磁体设置于所述曲轴的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴的外周面。

优选地，所述第二磁体为环形结构，设置于所述上法兰内部、位于其内外壁径向之间的位置；和/或，

所述第四磁体也为环形结构、并设置于所述下法兰内部、位于其内外壁径向之间的位置。

优选地，所述上法兰和所述下法兰的中心轴线相重合且也与所述曲轴的轴线相重合；所述第二磁体和所述第四磁体各自的中心轴线也彼此相重合且也与所述曲轴的轴线相重合。

优选地，所述第一磁体和所述第三磁体均为圆柱体的结构。

优选地，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体均为磁铁。

优选地，在压缩机泵体装配完成后再对所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体进行充磁。

优选地，磁铁通过冷压的方式过盈压入所述曲轴、所述上法兰和所述下法兰。

优选地，所述第一磁体和/或所述第二磁体、和/或所述第三磁体、和/或所述第四磁体为电磁线圈。

优选地，所述第一磁体和/或所述第三磁体为圆环柱体结构，所述上法兰和/或所述下法兰中沿圆周方向均匀地开设有多个槽，在每个所述槽中设置有磁铁。

本发明提供的一种磁悬浮式压缩机具有如下有益效果：

1.通过本发明的磁悬浮式压缩机，采用在曲轴和上法兰上分别设置同性相对的磁体能产生磁极同性斥力、以减小曲轴与上法兰之间磨损；且将所述第一磁体设置于所述曲轴的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴的外周面的方式，能够使得第一磁体且在曲轴转动的过程中能够始终位于其轴心的中央位置处、即始终位于曲轴的内部，从而有效地防止在压缩机运行过程中由于离心力的作用而导致磁体易发生脱落的情况，还能有效使得磁力分布均匀、使得摩擦碰撞最大可能地不发生，从而保证了压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行；

2.通过本发明的磁悬浮式压缩机，将下法兰和曲轴也设置成与上法兰位置结构相同的磁体结构，能够对下法兰与曲轴间的磨损起到很好的减弱的作用，同时还有效地防止了在压缩机运转过程中磁体脱落的情况的发生，保证了压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行；

3.通过本发明的磁悬浮式压缩机，采用将磁铁装配好之后再对其进行充磁的手段，能够根据需要调整磁铁充磁量的大小而控制排斥力，以保证曲轴与上下法兰之间的间隙、使得曲轴悬浮在上下法兰的中心；

4.通过本发明的磁悬浮式压缩机，将磁体采用电磁线圈的结构形式，能够通过电磁感应原理来产生磁力作用，并且可通过调整电流以对排斥力进行控制作用，控制手段简单且精确和高效，能够有效地实现磁悬浮的目的和效果。

附图说明

图1是现有技术中的旋转压缩机的上法兰与曲轴相配合的轴向剖面图；

图2是本发明的磁悬浮式压缩机的泵体结构示意图；

图3是本发明的磁悬浮式压缩机的下法兰与曲轴相配合部分的放大结构示意图；

图4是图3的A-A向俯视图。

图中附图标记表示为：

1—曲轴，2—上法兰，3—下法兰，4—第一磁体，5—第二磁体，6—第三磁体，7—第四磁体。

具体实施方式

如图2-4所示，本发明提供一种磁悬浮式压缩机(尤其是一种转子式压缩机)，包括曲轴1和上法兰2，在所述曲轴1的内部与所述上法兰2相匹配部分设有第一磁体4，在所述上法兰2上设置有第二磁体5，所述第一磁体4和所述第二磁体5的相对面为相斥的同性磁极；

其中所述第一磁体4设置于所述曲轴1的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴1的外周面。

通过本发明的磁悬浮式压缩机，采用在曲轴和上法兰上分别设置同性相对的磁体能产生磁极同性斥力、以减小曲轴与上法兰之间磨损；且将所述第一磁体设置于所述曲轴的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴的外周面的方式，能够使得第一磁体且在曲轴转动的过程中能够始终位于其轴心的中央位置处、即始终位于曲轴的内部，从而有效地防止了在压缩机运转过程中由于离心力的作用而导致磁体容易脱落的情况的发生，还能有效使得磁力分布均匀、使得摩擦碰撞最大可能地不发生，从而保证了压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行。

进一步优选地，所述第一磁体4为回转体，其回转中心线与所述曲轴1的轴线相重合、且所述第一磁体4的半径小于所述曲轴1的半径。

优选地，还包括下法兰3，在所述曲轴1的内部与所述下法兰3相匹配部分设有第三磁体6，所述下法兰3上还设置有第四磁体7，所述第三磁体6和所述第四磁体7的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第三磁体6设置于所述曲轴1的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴1的外周面。

通过本发明的磁悬浮式压缩机，将下法兰和曲轴也设置成与上法兰位置结构相同的磁体结构，能够对下法兰与曲轴间的磨损起到很好的减弱的作用，同时还有效地防止了在压缩机运转过程中磁体脱落的情况的发生，保证了压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行。

进一步优选地，其中所述第三磁体6为回转体，其回转中心线与所述曲轴1的轴线相重合、且所述第三磁体6的半径小于所述曲轴1的半径。

优选地，所述第二磁体5为环形结构，设置于所述上法兰2内部、位于其内外壁径向之间的位置；和/或，

所述第四磁体7也为环形结构、并设置于所述下法兰3内部、位于其内外壁径向之间的位置。

将第二磁体和/或第四磁体设置为上法兰或下法兰的内外壁之间的环形结构，能够使得第二磁体和/或第四磁体能够始终位于法兰内部、防止在压缩机运转过程中由于曲轴的转动碰撞而意外地使得法兰中的磁体脱落的情况的发生、而影响机组稳定安全的性能。

优选地，所述上法兰2和所述下法兰3的中心轴线相重合且也与所述曲轴1的轴线相重合；所述第二磁体5和所述第四磁体7各自的中心轴线也彼此相重合且也与所述曲轴1的轴线相重合。这是上下法兰的优选结构和设置形式，这样能够有效地保证第二磁体和第四磁体产生出磁力分布均匀的磁场，使得与曲轴上的磁体之间在圆周方向的磁力分布均匀，从而有效地保证曲轴与上下法兰之间尽可能地不发生摩擦和碰撞、使得曲轴保持磁悬浮状态与法兰中心位置，保证了压缩机磁悬浮运转有效、可靠的运行。

进一步优选地，所述上法兰2和所述下法兰3均为回转体的结构，且其各自的回转中心线均与所述曲轴1的轴线相重合；所述第二磁体5和所述第四磁体7各自的回转中心线也均与所述曲轴1的轴线相重合。

优选地，所述第一磁体4和所述第三磁体6均为圆柱体的结构。这是本发明的回转体第一磁体和第三磁体的优选结构形式，将回转体选择为圆柱体的结构形式，结构简单，且加工方便，并且能够在功能和作用上满足本发明的要求，实现产生圆周方向均匀分布的磁力的效果，将其设置于曲轴中心位置也能保证在运转过程中不会产生离心力而产生能耗。

优选地，所述第一磁体4、所述第二磁体5、所述第三磁体6和所述第四磁体7均为磁铁。这是上述四个磁体的优选种类和结构形式。

优选地，在压缩机泵体装配完成后再对所述第一磁体4、所述第二磁体5、所述第三磁体6和所述第四磁体7进行充磁。采用将磁铁装配好之后再对其进行充磁的手段，能够根据需要调整磁铁充磁量的大小而控制排斥力，以保证曲轴与上下法兰之间的间隙、使得曲轴悬浮在上下法兰的中心。

优选地，磁铁通过冷压的方式过盈压入所述曲轴1、所述上法兰2和所述下法兰3。这是磁铁被加工入曲轴、上下法兰中的优选加工方式，通过冷压的方式将磁铁过盈压入曲轴能够简单方便地实现、且结合更加牢固。

优选地，所述第一磁体4和/或所述第二磁体5、和/或所述第三磁体6、和/或所述第四磁体7为电磁线圈。将磁体采用电磁线圈的结构形式，能够通过电磁感应原理来产生磁力作用，并且可通过调整电流以对排斥力进行控制作用，控制手段简单且精确和高效，能够有效地实现磁悬浮的目的和效果。

优选地，所述第一磁体4和/或所述第三磁体6为圆环柱体结构，所述上法兰2和/或所述下法兰3中沿圆周方向均匀地开设有多个槽，在每个所述槽中设置有磁铁。这是在曲轴和上下法兰中设置磁体的另一种优选形状和结构形式，通过在曲轴中采用圆环主体结构的第一和第三磁体，也能产生圆周方向均匀的磁力，在上下法兰中沿圆周方向均匀开设多个槽且在每个槽中设置磁铁的形式，也能够在上下法兰中产生圆周方向均匀分布的磁力，从而实现曲轴与上下法兰间磁力分布的均匀性，使得摩擦碰撞最大可能地不发生，保证压缩机磁悬浮运转的有效、可靠的运行。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例

本发明通过在曲轴和法兰上增加磁铁，根据同性相斥原理使曲轴悬空不与法兰直接接触，降低了磨损，提高了可靠性，最终实现无油润滑。

图2：本发明法兰曲轴配合处放大图

图中，其中一块圆柱磁铁嵌入曲轴短轴中心，一块环形磁铁过盈固定，配合面保证同一极性。

图3：本发明下法兰俯视图

该图为图2的俯视剖面图，其中与曲轴配合的为圆柱形磁铁，与法兰配合的环形磁铁，曲轴短轴外圆与法兰孔内圆保证一定间隙距离，防止相碰。

本发明通过磁铁“同性相斥”的原理，把两块磁铁组成一对，通过相互之间的排斥力达到法兰与曲轴互不接触的结构，该方案可以大大降低甚至消除轴系与法兰之间的摩擦磨损，进一步做到无油润滑的磁悬浮效果。

图2为该方案的整体效果图，上法兰与曲轴长轴、下法兰与曲轴短轴分别安装一对同性磁铁，磁铁通过冷压的方式过盈压入曲轴和法兰，泵体装配好之后充磁，排斥力使曲轴悬浮在法兰中心，通过调整磁铁控制排斥力，保证曲轴与法兰之间的间隙。

曲轴处采用圆柱形磁铁、法兰处采用圆环形磁铁，如图4所示。

由于曲轴长短轴与法兰不接触，该处可以不需要润滑油润滑，油路可以进行重新优化。进一步的，结合止推垫片的使用及气缸滚子的表面处理，所有接触面均可实现无润滑油工作，最终可实现无润油工作结构。

磁铁形状并非固定不变，曲轴也可以采用圆环形，法兰处可用多片磁铁对称放置，同时法兰设计放置槽位。

其中磁铁可用线圈代替，采用电磁感应原理，真正实现磁悬浮的结构，并且通过调整电流，控制排斥力更加容易，但结构实现较难。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁悬浮式压缩机，其特征在于：包括曲轴(1)和上法兰(2)，在所述曲轴(1)的内部与所述上法兰(2)相匹配部分设有第一磁体(4)，在所述上法兰(2)上设置有第二磁体(5)，所述第一磁体(4)和所述第二磁体(5)的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第一磁体(4)设置于所述曲轴(1)的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴(1)的外周面。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：还包括下法兰(3)，在所述曲轴(1)的内部与所述下法兰(3)相匹配部分设有第三磁体(6)，所述下法兰(3)上还设置有第四磁体(7)，所述第三磁体(6)和所述第四磁体(7)的相对面为相斥的同性磁极；其中所述第三磁体(6)设置于所述曲轴(1)的内部中央位置、且不延伸出所述曲轴(1)的外周面。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于：所述第二磁体(5)为环形结构，设置于所述上法兰(2)内部、位于其内外壁径向之间的位置；和/或，

所述第四磁体(7)也为环形结构、并设置于所述下法兰(3)内部、位于其内外壁径向之间的位置。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于：所述上法兰(2)和所述下法兰(3)的中心轴线相重合且也与所述曲轴(1)的轴线相重合；所述第二磁体(5)和所述第四磁体(7)各自的中心轴线也彼此相重合且也与所述曲轴(1)的轴线相重合。

5.根据权利要求2-4之一所述的压缩机，其特征在于：所述第一磁体(4)和所述第三磁体(6)均为圆柱体的结构。

6.根据权利要求2-5之一所述的压缩机，其特征在于：所述第一磁体(4)、所述第二磁体(5)、所述第三磁体(6)和所述第四磁体(7)均为磁铁。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于：在压缩机泵体装配完成后再对所述第一磁体(4)、所述第二磁体(5)、所述第三磁体(6)和所述第四磁体(7)进行充磁。

8.根据权利要求6-7之一所述的压缩机，其特征在于：磁铁通过冷压的方式过盈压入所述曲轴(1)、所述上法兰(2)和所述下法兰(3)。

9.根据权利要求2-5之一所述的压缩机，其特征在于：所述第一磁体(4)和/或所述第二磁体(5)、和/或所述第三磁体(6)、和/或所述第四磁体(7)为电磁线圈。

10.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于：所述第一磁体(4)和/或所述第三磁体(6)为圆环柱体结构，所述上法兰(2)和/或所述下法兰(3)中沿圆周方向均匀地开设有多个槽，在每个所述槽中设置有磁铁。