CN108270324A - 一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置 - Google Patents

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杨琦
张凤琴
张海刚
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Abstract

本发明公开了一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，包括外壳，外壳内设置有旋转机构，旋转机构上设置有用于为旋转机构进行降温以保证旋转机构正常工作的冷却机构。本发明通过设置冷却机构，实现了本装置内部地自动循环冷却，节省资源，与现有磁悬浮冷媒压缩机的冷却结构相比，具有充分的冷却效果，零件种类少结构紧凑简单，更进一步地缩小了压缩机的体积，成本可减低30%‑40%，还可以使电机的转速提高到20000r/min以上，便于生产制造及推广。

Description

一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置
技术领域
本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种使用在中央空调及大型冷藏库上用的新型磁悬浮压缩机用冷却装置。
背景技术
磁悬浮压缩机工作时，线圈有电阻，电流流过损耗功率转化为热能；铁芯的磁场有“磁滞回线”，电能转变的磁能有一部分转变为热能；铁芯还有涡流，电能转变为磁能时有一部分又变成电流进而又变成热能；如果这些热量不能被带走，就会影响电机的正常工作。现有技术对该部分的冷却方式主要是间接式的冷却，也就是外部冷却。主要是采用循环水冷却方式，这种方式结构复杂，增大了压缩机的体积。已公开的CN206195554 U《一种用于冷却磁悬浮冷媒压缩机中直流永磁电机的系统》中的技术有别于现在的通用技术，借用冷媒介质冷却，使用了截流装置和喷淋嘴。这种结构的冷却效果不是很理想。针对现有的不足，很有必要开发一中冷却效果好结构简单的冷却系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种能为压缩机进行降温且降温效果好的新型磁悬浮压缩机用冷却装置。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，包括外壳，外壳内设置有旋转机构，旋转机构上设置有用于为旋转机构进行降温以保证旋转机构正常工作的冷却机构。
以下是本发明对上述方案的进一步优化：所述冷却机构包括为旋转机构进行降温的环形结构的冷却套。
进一步优化：所述冷却套上沿其轴线开设有螺距相等的大螺距螺旋槽。
进一步优化：所述大螺距螺旋槽内沿其轴线开设有螺距相等的小螺距螺旋槽。
进一步优化：所述冷却套的一端环形阵列有多个将大螺距螺旋槽和小螺距螺旋槽内的冷媒介质输送出去的缺口。
进一步优化：所述每个缺口连通有第二区域。
进一步优化：所述第二区域通过定子与主轴间的间隙连通有第三区域。
进一步优化：所述第三区域通过右径向磁轴承与主轴间的间隙连通有第四区域。
进一步优化：所述第四区域连通有第一区域。
使用时，旋转机构工作时，通过磁轴承控制器控制左径向磁轴承和右径向磁轴承产生径向力使主轴浮起来而处于径向固定位置，同时在左轴向磁轴承、右轴向磁轴承和多块扇形磁铁共同作用下产生的轴向力施加于推力盘上，从而使主轴处于固定轴向位置；
当主轴的位置发生变动时，主轴两端的左传感器和右传感器将信息传递至磁轴承控制器，从而使相应磁轴承产生的磁力发生变化使主轴重回原位，主轴在定子和主轴内部永磁铁的作用下转动；
冷媒介质压缩机构工作时，通过流量调节机构的冷媒介质沿导流锥进入叶轮罩和叶轮叶片形成的压缩腔中，在叶轮高速地旋转作用下，冷媒介质被压缩形成高压进入蜗壳的流道中，从蜗壳的排出腔排出；
冷却机构工作时，经压缩过的冷媒介质的一部分通过外壳进气孔进入大螺距螺旋槽和小螺距螺旋槽内，冷媒介质沿着大、小螺距螺旋槽从冷却套的右端流向左端并从缺口处流入第二区域，对定子的左端进行冷却；
冷媒介质沿着定子与主轴间的间隙进入到第三区域，对定子的右端进行冷却，冷媒介质通过右径向磁轴承与主轴间的间隙进入第四区域，再通过左轴向磁轴承的孔、左轴向磁轴承座的孔、右轴向磁轴承座的孔及右轴向磁轴承的孔进入第一区域，从端盖的孔排入到冷媒介质压缩机构，进入冷媒介质压缩机构的起冷却作用的冷媒介质随其他冷媒介质再次被压缩，其中的一部分不断地按照上述流程循环对定子及其他部件进行冷却。
本发明通过设置旋转机构和冷媒介质压缩机构，使本装置更加节能，节能可达42%-50%以上，比现有技术节能30%；通过设置冷却机构，实现了本装置内部地自动循环冷却，节省资源，与现有磁悬浮冷媒压缩机的冷却结构相比，具有充分的冷却效果，零件种类少结构紧凑简单，更进一步地缩小了压缩机的体积，成本可减低30%-40%，还可以使电机的转速提高到20000r/min以上，便于生产制造及推广。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明在实施例中的结构示意图；
图2为本发明在实施例中冷却套的结构示意图；
图3为本发明在实施例中冷却套的结构示意图；
图4为图2中Q处的放大示意图。
图中：1-蜗壳；5-双头螺柱；6-进气密封；7-叶轮；8-进气口；9-径向辅助轴承盖；10-径向辅助轴承座；11-径向辅助轴承；12-径向磁轴承外壳；13-左传感器；14-左径向磁轴承；15-冷却套；16-定子；17-右径向磁轴承；18-轴向磁轴承外壳；19-右传感器；20-左轴向磁轴承；21-左轴向磁轴承座；22-右轴向磁轴承座；23-扇形磁铁；24-右轴向磁轴承；25-轴向辅助轴承座；26-轴向辅助轴承盖；27-轴向辅助轴承；28-主轴；29-端盖；30-外壳；44-导流锥；45-叶轮罩；46-推力盘；E-外壳进气孔；F-大螺距螺旋槽；F4-缺口；D1-第一区域；D2-第二区域；D3-第三区域；D4-第四区域；D5-左轴向磁轴承的孔；D6-左轴向磁轴承座的孔；D7-右轴向磁轴承座的孔；D8-右轴向磁轴承的孔；D9-端盖的孔；J1-定子与主轴间的间隙；J2-右径向磁轴承与主轴间的间隙；I-小螺距螺旋槽；W3-压缩腔；W4-蜗壳的流道；W5-蜗壳的出口腔。
具体实施方式
实施例，如图1至图4所示，一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，包括外壳30，外壳30内设置有旋转机构，旋转机构上设置有用于压缩冷媒介质的冷媒介质压缩机构，旋转机构由冷却机构进行降温，以保证旋转机构的正常工作。
所述旋转机构包括同轴装配在外壳30内的定子16，定子16内同轴装配有用于驱动冷媒介质压缩机构工作的主轴28。
所述主轴28的外圆周上靠近端部的位置与外壳30之间同轴装配有径向辅助轴承座10。
所述径向辅助轴承座10通过径向辅助轴承11与主轴28同轴装配，主轴28与径向辅助轴承座10之间靠近径向辅助轴承11一侧的位置通过径向辅助轴承盖9进行封装。
所述主轴28的外圆周上靠近径向辅助轴承座10的位置设置有左传感器13。
所述主轴28的外圆周上靠近左传感器13的位置与外壳30之间同轴装配有左径向磁轴承14。
所述左传感器13和左径向磁轴承14与外壳30之间同轴装配有径向磁轴承外壳12。
所述主轴28的外圆周上远离左传感器13的位置同轴装配有右径向磁轴承17，右径向磁轴承17的外圆周上同轴装配有轴向磁轴承外壳18，轴向磁轴承外壳18与外壳30固定连接。
所述主轴28的外圆周上靠近右径向磁轴承17的位置设置有用于检测主轴28位置的右传感器19，且右传感器19与右径向磁轴承17之间沿主轴28的轴线方向间隔一定距离，这样设计便于冷媒介质的流动。
所述主轴28的外圆周上靠近右传感器19的位置同轴装配有纵截面为L型结构的推力盘46。
所述推力盘46的大外圆周上环形阵列有多个扇形磁铁23，多个扇形磁铁23与轴向磁轴承外壳18之间沿冷媒介质的流向依次设置有左轴向磁轴承座21和右轴向磁轴承座22。
所述左轴向磁轴承座21的一侧固定安装有与主轴28同轴设置的左轴向磁轴承20。
所述右轴向磁轴承座22的一侧固定安装有与主轴28同轴设置的右轴向磁轴承24。
所述右轴向磁轴承24与主轴28之间同轴设置有轴向辅助轴承座25，且轴向辅助轴承座25与右轴向磁轴承24之间通过螺栓固定连接。
所述轴向辅助轴承座25与主轴28之间同轴设置有轴向辅助轴承27。
所述轴向辅助轴承27和轴向辅助轴承座25的一侧通过轴向辅助轴承盖26进行封装。
所述冷媒介质压缩机构包括在主轴28的一端同轴设置的用于压缩冷媒介质的叶轮7。
所述叶轮7与主轴28之间通过同轴设置的双头螺柱5进行连接，双头螺柱5的一端与主轴28之间通过螺纹连接，另一端穿过叶轮7外一定距离并通过螺栓进行封装。
所述双头螺柱5位于叶轮7外的一端同轴装配有导流锥44。
所述外壳30上靠近叶轮7的一端装配有蜗壳1。
所述蜗壳1内靠近叶轮7的位置同轴装配有进气口8，叶轮7的外部与进气口8之间设置有喇叭口状结构的叶轮罩45。
所述叶轮罩45与叶轮7之间相互靠近但不接触，叶轮罩45与叶轮7之间形成压缩腔W3，在叶轮罩45和叶轮7本身特型曲线的作用下使得冷媒介质的压缩比提高了一倍。
所述叶轮罩45上远离主轴28的位置与进气口8之间设置有进气密封6。
所述蜗壳1的内部与叶轮7的边缘处相对应的位置设置有蜗壳的流道W4，蜗壳的流道W4连通有蜗壳的出口腔W5，叶轮7将冷媒介质进行压缩后经过蜗壳的流道W4和蜗壳的出口腔W5输送至冷却机构。
所述冷却机构包括为定子16间接降温的环形结构的冷却套15，冷却套15同轴装配在定子16和外壳30之间。
所述冷却套15的外圆周上沿其轴线开设有螺距相等的大螺距螺旋槽F。
所述大螺距螺旋槽F内沿其轴线开设有螺距相等的小螺距螺旋槽I。
所述冷却套15上靠近叶轮7的一端环形阵列有多个将大螺距螺旋槽F和小螺距螺旋槽I内的冷媒介质输送出去的缺口F4。
所述冷却套15的一侧远离蜗壳1的位置开设有用于向大螺距螺旋槽F和小螺距螺旋槽I内输送冷媒介质的外壳进气孔E。
所述左径向磁轴承14、主轴28、外壳30、冷却套15和定子16之间形成与缺口F4相通的第二区域D2，冷媒介质经过第二区域D2时可以为位于该区域的部件进行降温。
所述第二区域D2连通有主轴28与定子16之间形成的定子与主轴间的间隙J1，第二区域D2中的冷媒介质进入定子与主轴间的间隙J1，并为位于该区域的部件进行降温。
所述主轴28、定子16、右径向磁轴承17、轴向磁轴承外壳18和冷却套15之间形成和定子与主轴间的间隙J1相通的第三区域D3，定子与主轴间的间隙J1内的冷媒介质进入第三区域D3为位于该区域的部件进行降温。
所述右径向磁轴承17与主轴28之间设置有与第三区域D3相通的右径向磁轴承与主轴间的间隙J2，第三区域D3内的冷媒介质进入右径向磁轴承与主轴间的间隙J2为位于该区域的部件进行降温。
所述主轴28、推力盘46、左轴向磁轴承座21、轴向磁轴承外壳18和右径向磁轴承17之间形成与右径向磁轴承与主轴间的间隙J2相通的第四区域D4，右径向磁轴承与主轴间的间隙J2内的冷媒介质进入第四区域D4为位于该区域的部件进行降温。
所述左轴向磁轴承20上靠近边缘的位置沿主轴28的轴线开设有与第四区域D4相通的左轴向磁轴承的孔D5。
所述左轴向磁轴承座21上靠近边缘的位置沿主轴28的轴线开设有与左轴向磁轴承的孔D5相通的左轴向磁轴承座的孔D6。
所述右轴向磁轴承座22上靠近边缘的位置沿主轴28的轴线开设有与左轴向磁轴承座的孔D6相通的右轴向磁轴承座的孔D7。
所述右轴向磁轴承24上靠近边缘的位置沿主轴28的轴线开设有与右轴向磁轴承座的孔D7相通的右轴向磁轴承的孔D8。
所述左轴向磁轴承的孔D5、左轴向磁轴承座的孔D6、右轴向磁轴承座的孔D7和右轴向磁轴承的孔D8的轴线在同一条直线上。
所述轴向磁轴承外壳18远离外壳30的一端由端盖29进行封装。
所述轴向磁轴承外壳18、右轴向磁轴承24、轴向辅助轴承座25、轴向辅助轴承盖26、端盖29和主轴28之间围成的区域为第一区域D1。
所述端盖29的中部开设有端盖的孔D9。
所述左传感器13、左径向磁轴承14、右径向磁轴承17、右传感器19、左轴向磁轴承20和右轴向磁轴承24与磁轴承控制器相连。
使用时，旋转机构工作时，通过磁轴承控制器控制左径向磁轴承14和右径向磁轴承17产生径向力使主轴28浮起来而处于径向固定位置，同时在左轴向磁轴承20、右轴向磁轴承24和多块扇形磁铁23共同作用下产生的轴向力施加于推力盘46上，从而使主轴28处于固定轴向位置；
当主轴28的位置发生变动时，主轴28两端的左传感器13和右传感器19将信息传递至磁轴承控制器，从而使相应磁轴承产生的磁力发生变化使主轴28重回原位，主轴28在定子16和主轴28内部永磁铁的作用下转动；
冷媒介质压缩机构工作时，通过流量调节机构的冷媒介质沿导流锥44进入叶轮罩45和叶轮7叶片形成的压缩腔W3中，在叶轮7高速地旋转作用下，冷媒介质被压缩形成高压进入蜗壳的流道W4中，从蜗壳的排出腔W5排出；
冷却机构工作时，经压缩过的冷媒介质的一部分通过外壳进气孔E进入大螺距螺旋槽F和小螺距螺旋槽I内，冷媒介质沿着大、小螺距螺旋槽从冷却套15的右端流向左端并从缺口F4处流入第二区域D2，对定子16的左端进行冷却；
冷媒介质沿着定子与主轴间的间隙J1进入到第三区域D3，对定子16的右端进行冷却，冷媒介质通过右径向磁轴承与主轴间的间隙J2进入第四区域D4，再通过左轴向磁轴承的孔D5、左轴向磁轴承座的孔D6、右轴向磁轴承座的孔D7及右轴向磁轴承的孔D8进入第一区域D1，从端盖的孔D9排入到冷媒介质压缩机构，进入冷媒介质压缩机构的起冷却作用的冷媒介质随其他冷媒介质再次被压缩，其中的一部分不断地按照上述流程循环对定子16及其他部件进行冷却。
本发明通过设置旋转机构和冷媒介质压缩机构，使本装置更加节能，节能可达42%-50%以上，比现有技术节能30%；通过设置冷却机构，实现了本装置内部地自动循环冷却，节省资源，与现有磁悬浮冷媒压缩机的冷却结构相比，具有充分的冷却效果，零件种类少结构紧凑简单，更进一步地缩小了压缩机的体积，成本可减低30%-40%，还可以使电机的转速提高到20000r/min以上，便于生产制造及推广。

Claims (9)

1.一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，包括外壳（30），外壳（30）内设置有旋转机构，其特征在于：旋转机构上设置有用于为旋转机构进行降温以保证旋转机构正常工作的冷却机构。
2.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述冷却机构包括为旋转机构进行降温的环形结构的冷却套（15）。
3.根据权利要求2所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述冷却套（15）上沿其轴线开设有螺距相等的大螺距螺旋槽（F）。
4.根据权利要求3所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述大螺距螺旋槽（F）内沿其轴线开设有螺距相等的小螺距螺旋槽（I）。
5.根据权利要求4所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述冷却套（15）的一端环形阵列有多个将大螺距螺旋槽（F）和小螺距螺旋槽（I）内的冷媒介质输送出去的缺口（F4）。
6.根据权利要求5所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述每个缺口（F4）连通有第二区域（D2）。
7.根据权利要求6所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述第二区域（D2）通过定子与主轴间的间隙（J1）连通有第三区域（D3）。
8.根据权利要求7所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述第三区域（D3）通过右径向磁轴承与主轴间的间隙（J2）连通有第四区域（D4）。
9.根据权利要求8所述的一种新型磁悬浮压缩机用冷却装置，其特征在于：所述第四区域（D4）连通有第一区域（D1）。
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