CN116241486B - 一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，包括相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，磁悬浮泵体包括泵腔体以及泵腔体内2p＝4极永磁转子体；定子驱动控制器包括上定子和下定子，上定子和下定子分别位于泵腔体上下两侧；上定子和下定子各有z＝6个磁极上的绕组，上定子和下定子通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能；上定子和下定子的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮功能；上定子和下定子共同驱动位于泵腔体内含的4极永磁转子体旋转；本发明采用自然悬浮技术，使得有可能通过提高叶轮转速，来提高泵的功率密度，极大地简化泵的结构、降低生产成本、降低振动噪声和附加损耗。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体为一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机。
背景技术
压缩机通常有往复式和离心式两大类，两类压缩机应用都极其广泛，离心式压缩机用于提升其输入和输出端口气体或液体的压力差，离心式压缩机的转子连续高速旋转，它流通截面积较大，叶轮转速很高，故气体或液体的流量很大；离心式压缩机转子高速旋转，其转子的惯性质量存在周期性变化(例如涡旋泵压缩机)，因此振动与噪声比较大；因此离心式压缩机的轴承所受冲击振动比较大；压缩机的输出功率与效率均与转速成正比。而转速越高，转子与定子部件之间的间隙被迫需要更大，而间隙大又导致效率变低；所以一般离心式压缩机的转速为3000～5000r/min，小型离心式压缩机的转速为5000～12000r/min。离心式压缩机的效率稍低于往复式压缩机；在实际应用中离心式压缩机的轴承常常成为影响其提高转速、扩展功率容量、提高其效率和寿命的瓶颈；离心式压缩机的单级压力比不可能做得比较高，大功率离心式压缩机只能采用多级叶轮来增加压力比和扩展功率容量；而多级叶轮在民用和工业的中小空调系统中难以采用，因为它结构过于复杂成本也太高。
通常离心式压缩机(水泵或气泵)的输入输出接口正交布置，定子组件18、转子组件17的位置关系如图9所示，流体在涡腔内呈涡旋流动，产生液体或气体高压；对于功率2w～20Kw的离心式压缩机电机，若要解决其：高速、高效率、低噪音、叶轮(5～10万r/min)旋转的难题，实现低成本磁悬浮，是一巨大难题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，可以解决现有压缩机能耗大、噪音大的技术问题。
为了实现上述目的，本发明是技术方案如下：
本发明是通过如下的技术方案来实现：一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，
相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，所述磁悬浮泵体包括泵腔体以及泵腔体内2p＝4极永磁转子体；所述定子驱动控制器包括上定子和下定子，所述上定子和所述下定子分别位于泵腔体上下两侧；所述上定子和所述下定子各有z＝6个磁极上的绕组，所述上定子和所述下定子通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子共同驱动位于泵腔体内含的4极永磁转子体旋转。
进一步的，所述磁悬浮泵体还包括上涡壳、下涡壳、涡叶、电机磁钢、位于上涡壳和沿回转轴中心处设置的流体(或气体)进口管道，以及位于上涡壳和下涡壳侧壁的流体(或气体)出口管道；所述电机磁钢的上下两侧均设有涡叶，上下所述涡叶7之间嵌入有永磁转子体。
进一步的，所述泵腔体的底端呈下凸弧状圆形结构，所述定子驱动控制器上部呈下凹弧状圆形槽结构，所述下凸弧状圆形结构与所述下凹弧状圆形槽结构相适配。
进一步的，所述上涡壳、下涡壳、涡叶、进口管道、出口管道均采用工程塑料或非导磁金属材料中的一种或者多种；所述工程塑料材料包括改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、硅基高分子聚合物材料中；所述永磁转子体的材料包括高磁能积永磁体，所述高磁能积永磁体包括烧结钕铁硼、粘接钕铁硼材料中的一种。
进一步的，所述上定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯包括上铁芯、芯柱和下铁芯，所述上铁芯、下铁芯均采用扇形极靴圆形磁极柱，且采用高硅钢片卷绕而成，电机的所述绕组直接绕在Z＝6个磁极上；所述永磁转子体磁极的直径DR大于定子磁极直径DS，此径向被动磁悬浮是径向稳定的被动磁悬浮；2P＝4极Z＝6槽电机的绕组系数kw1＝0.866。
进一步的，所述上定子通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能，所述串并联的方法包括：U相180°对称的两个绕组U1和U2并联，尾端接三相绕组中点形成U相绕组的一条并联支路；V相180°对称的两个绕组V3和V4绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成V相绕组的一条并联支路；W相180°对称的W5和W6两个绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成W相绕组的一条并联支路；如此，U、V、W三相绕组，每相都有一条180°对称并联支路。
进一步的，所述上定子的定子铁芯的U1、U2并联成为U相，上定子的定子铁芯的V3、V4，并联成为V相，上定子的定子铁芯的W4、W5，并联成为W相；所述下定子与所述上定子的结构相同，所述下定子的定子铁芯的U1、U2并联成为U相，所述下定子的定子铁芯的V3、V4，并联成为V相，下定子的定子铁芯的W4、W5，并联成为W相；所述上定子、所述下定子两个镜向的定子铁芯绕组并联。
进一步的，所述上定子、所述下定子的极定子铁芯的极弧为(0.9～0.75)τd/Z＝(0.9～0.75)360°/6＝(0.9～0.75)60°；2P＝4极永磁转子体的极弧为(1.0～0.85)τr/2P＝(1.0～0.85)360°/4＝(1.0～0.85)90°。
进一步的，所述泵腔体采用双层结构，所述泵腔体内层为圆形的均压层，所述均压层沿圆周均布溢流孔；所述泵腔体外层为涡壳腔呈涡线状。
进一步的，所述定子驱动控制器中内含电机驱动与电脑控制电路，用于主动实时检测电机的转速、电流，并且通过转速估算压缩机的进出口流量，通过转速和电流估算压缩机的进出口压力；通过转速和电流瞬时变化估算压缩机电机的功率变化、力矩变化、振动性能的变化；通过主动实时检测及时调整电机的电压、电流和转速、力矩。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明磁悬浮压缩机装置，结构空间利用率高，轴向尺寸小，有利于构成扁平的整体结构，而扁平状压缩机装置更加在工作场景中使用；本发明磁悬浮血泵装置内含驱动与电脑控制电路，结构紧凑和简单，具有可靠性高、控制性能高和智能诊断等功能。
本发明采用自然悬浮技术，使得有可能通过提高叶轮转速，来提高泵的功率密度，极大地简化泵的结构、降低生产成本、降低振动噪声和附加损耗、提高整体性能。
本发明不需要额外附件任何传感器和控制器，自然含有：径向主动自然磁悬浮技术、轴向主动自然磁悬浮技术、径向被动磁悬浮技术和轴向被动磁悬浮技术、径向和轴向液体或气体悬浮技术；具有最完整的涡叶悬浮功能，兼有优良的无位置传感器电机驱动控制的功能。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机的整体结构示意图；
图2为本发明实施案例磁悬浮泵体的结构示意图；
图3为本发明实施案例定子驱动控制器的局部的结构示意图；
图4为本发明实施案例上定子的定子铁芯的三相绕组的结构示意图；
图5为本发明实施案例上定子的定子铁芯的结构示意图；
图6为本发明实施案例4极永磁转子体结构示意图；
图7为本发明实施案例均压层和溢流孔的结构示意图；
图8为本发明实施案例上定子和下定子的定子铁芯的结构示意图；
图9为本发明背景技术中压缩机的结构示意图；
图中标注说明：1、泵腔体；2、上定子；3、下定子；4、上涡壳；5、电机磁钢；6、下涡壳；7、涡叶；8、进口管道；9、均压层；10、溢流孔；11、绕组；12、出口管道；13、定子驱动控制电路；14、下盖；15、上盖；16、定子铁芯；161、上铁芯；162、芯柱；163、下铁芯；17、转子组件；18、定子组件。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，本发明的压缩机可以作为液体压缩机使用，也可以作为气体压缩机使用；
本发明的压缩机包括相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，磁悬浮泵体和定子驱动控制器二者外壳上设有旋转锁紧结构，用于锁紧压缩机的磁悬浮泵体和定子驱动控制器两大部件；
所述磁悬浮泵体包括泵腔体1以及泵腔体1内2p＝4极永磁转子体；4极所述永磁转子体的结构如图6所示；所述磁悬浮泵体还包括上涡壳4、下涡壳6、涡叶7、电机磁钢5、位于上涡壳4和沿回转轴中心处设置的流体(或气体)进口管道8，以及位于上涡壳4和下涡壳6侧壁的流体(或气体)出口管道12；所述电机磁钢5的上下两侧均设有涡叶7，上下涡叶7之间嵌入有永磁转子体，如图2所示；所述泵腔体1的底端呈下凸弧状圆形结构，所述定子驱动控制器上部呈下凹弧状圆形槽结构，所述下凸弧状圆形结构与所述下凹弧状圆形槽结构相适配；因此所述泵腔体1的下凸的结构设计，既可以方便地嵌入所述定子驱动控制器上部的呈下凹弧状圆形槽结构，又为上下涡叶7提供了平衡腔。
所述上涡壳4、下涡壳6、涡叶7、进口管道8、出口管道12均采用工程塑料或非导磁金属材料中的一种或者多种；所述工程塑料材料包括改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、硅基高分子聚合物材料；永磁转子体的材料包括烧结钕铁硼、粘接钕铁硼材料或其它高磁能积永磁体中的一种，无需背铁，故4极永磁转子体的重量很小；用于传递力矩的嵌入式扇形永磁转子体被封闭在涡叶7中，避免永磁转子体被压缩机中的液体或气体腐蚀；
所述定子驱动控制器包括上定子2和下定子3，如图1所示，上定子2和下定子3分别位于泵腔体1的上下两侧，上定子2和下定子3内的定子铁芯与泵腔体1内含的4极永磁转子体，均采用圆周均布，而且均布圆周的直径重合；于是构成了，定子与转子之间的径向被动磁悬浮；也就是定子与转子之间拥有，保持同心的恢复能力；上定子2的Z＝6个磁极上的绕组，通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮的功能，类似下定子3的6个磁极上的绕组，通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮的功能；即所述上定子2和所述下定子3各有z＝6个磁极上的绕组11，所述上定子2和所述下定子3通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮的功能；所述上定子2和下定子3的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮的作用；所述上定子2和下定子3共同驱动位于泵腔体1内含的4极永磁转子体旋转。本发明这种结构空间利用率高，轴向尺寸小，有利于构成扁平的整体结构，而扁平状自然磁悬浮高速压缩机装置有利于用户在更多的场景中使用。
当所述两大部件磁悬浮泵体以及定子驱动控制器完成嵌入和锁紧后，如图1所示，位于定子驱动控制器上侧壁的上定子2的定子铁芯和下侧壁的下定子3的定子铁芯与泵体共同驱动位于涡叶7中的永磁转子体旋转；但是上下两侧的定子铁芯都对永磁转子体有轴向吸引力，只有当永磁转子体位于两侧的定子铁芯轴向居中时两侧的吸引力相等，当上下两侧气隙存在任何偏差，永磁转子体就会被吸向气隙小的一侧，所以静态和初始状态，永磁转子体会被随机吸向气隙小的一侧；永磁转子体轴向是不稳定的，必须有主动轴向磁悬浮将永磁转子体在轴向悬浮起来。本发明将上定子2的定子铁芯构成的三相绕组和下定子3的定子铁芯构成的三相绕组按镜向并联起来，气隙小的一侧三相绕组的反电势变大，三相电流变小，相反，气隙大的一侧三相绕组的反电势变小，三相电流变大，于是气隙大的一侧轴向拉力变大，气隙小的一侧轴向拉力变小，必然导致轴向气隙向偏差变小的方向变化，并且使气隙偏差稳定下来；所以电机旋转起来后，本发明拥有轴向自然磁悬浮功能。
具体的：所述定子驱动控制器中驱动电机为双定子铁芯轴向磁路电机，该电机为分数槽集中绕组电机，例如：2P＝4极Z＝6槽电机，定位力矩小，效率、功率密度、可靠性高；本发明中，所述上定子2包括定子铁芯16和绕组11，所述定子铁芯16包括上铁芯161、芯柱162和下铁芯163，如图5所示，所述上铁芯161、下铁芯163均采用扇形极靴圆形磁极柱，且采用高硅钢片卷绕而成，电机的所述绕组11直接绕在Z＝6个磁极上；上定子2、下定子3的定子铁芯的6个磁极与4极永磁转子体，均采用圆周均布，而且直径重合，于是上定子2、下定子3的定子铁芯导磁的铁芯磁极，必然被永磁转子体吸引，由于两者均采用圆周均布，而且直径重合，构成了能够被互相吸引的径向被动磁悬浮，也就是定子与转子之间拥有，保持同心的恢复能力；所述永磁转子体磁极的直径DR大于定子磁极直径DS，此径向被动磁悬浮是径向稳定的被动磁悬浮；2P＝4极Z＝6槽电机的绕组系数kw1＝0.866。
所述上定子2通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮的功能，所述串并联的方法包括：U相180°对称的两个绕组U1和U2并联，尾端接三相绕组中点形成U相绕组的一条并联支路；V相180°对称的两个绕组V3和V4绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成V相绕组的一条并联支路；W相180°对称的W5和W6两个绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成W相绕组的一条并联支路；如此，U、V、W三相绕组，如图4所示，每相都有一条180°对称并联支路；当气隙均匀时，任何一条180°对称并联支路中电流相同，当气隙发生偏差时，某条180°对称并联支路之间的气隙发生偏差，气隙小的一方反电势变大，气隙大的一方反电势变小，于是气隙小的一方支路中电流变小，而气隙大的一方支路中电流变大，这会导致电流变小一方电磁拉力变小，电流变大一方电磁拉力变大。于是就会促使转子向恢复气隙均匀的方向做径向运动，起到自然电磁磁悬浮的作用。三相绕组每相都有一条180°对称并联支路，形成特殊的三相绕组，该三相绕组，在电机旋转时，可以从径向的Z＝6个均布的位置上主动地、自然地、均匀地将转子恢复或稳定在中心位置。这就是“径向自然电磁磁悬浮”作用。
由于上定子2、下定子3使用同一个转子，所以上定子2、下定子3的定子铁芯中的定子绕组是镜向绕组，如图8所示，具体的，所述上定子2的定子铁芯16的U1、U2并联成为U相，上定子2的定子铁芯16的V3、V4，并联成为V相，上定子2的定子铁芯16的W4、W5，并联成为W相，上定子2的定子铁芯16绕组如图8中的a所示，上定子如图8中的c所示；所述下定子3与所述上定子2的结构相同，下定子2设于上盖14和下盖15形成的空腔内，如图3所示，下定子3的定子铁芯的U1、U2并联成为U相，下定子3的定子铁芯的V3、V4，并联成为V相，下定子3的定子铁芯的W4、W5，并联成为W相，下定子3的定子铁芯绕组如图8中的b所示，下定子如图8中的d所示；所述上定子2、所述下定子3两个镜向的定子铁芯绕组并联。形成特殊的双定子三相绕组，该双定子三相绕组，在电机旋转时，可以在上定子铁芯相对转子存在偏心时，自动调整各自的定子电流，气隙小的，反电势大，定子电流变小，气隙大的，反电势小，定子电流变大，从轴向主动地、自然地、均匀地将转子恢复或稳定在轴向中心位置；这就是“轴向自然电磁磁悬浮”作用。
所述上定子2、所述下定子3的6极定子铁芯的极弧为(0.9～0.75)τd/Z＝(0.9～0.75)360°/6＝(0.9～0.75)60°；2P＝4极永磁转子体的极弧为(1.0～0.85)τr/2P＝(1.0～0.85)360°/4＝(1.0～0.85)90°；定子铁芯的极弧导致相邻定子铁芯极弧之间存在间隙，该间隙中可以增加绝缘材料，使定子铁芯极弧表面平整和光滑。以便减小压缩机内流体或气体的阻力。
所述泵腔体1采用双层结构，内层为圆形的均压层9，所述均压层9沿圆周均布溢流孔10，如图7所示；所述外层为涡壳腔呈涡线状。液体在离心力的作用下，首先到达内层壁，由于内层壁呈圆形，所以内层壁所受离心力是沿圆周均匀的，并且液体从沿圆周均布的溢流孔10均匀流出，流出的液体或气体到达涡壳外层后，以便液体或气体从出口管道12流出；由于本发明泵腔体1采用双层结构，均压层9使得离心力是沿圆周均匀受力，因此，涡叶7的高速旋转同时产生径向液体悬浮力；值得注意的是，传统离心力压缩机没有均压层9，涡叶7的高速旋转同时产生不均匀的径向液体或气体偏心力，导致涡叶偏向出口管道，因此需要提供用于恢复偏心的额外的作用力，并且导致一定的功率损耗；
所述溢流孔10的机械形状、空间布局、数量多少、偏转的角度、开口的大小等等多少经过优化和仿真设计的；溢流孔10可能增加了液体流动的阻力，优化和仿真设计可以将这部分阻力减小到几乎可以忽略的程度。
本发明的定子驱动控制器还内含定子驱动控制电路13以及控制接口，对外仅有三根连线(例如：电源+、电源地、USB)，可靠性高，扁平磁悬浮心压缩机装置可以独立运行，也可以通过三线接口，与外部系统控制系统相连，通过USB串行口接口读取:电压、电流、转子转速、压力、流量等等参数，供智慧控制系统使用；上下两个力矩电机的绕组电流相同，共用一个转子来产生切向力矩。本发明有上下两个主流道，且仅有两个流速和流向几乎相同的、上下对称的主流道。因此，本发明涡叶的高速旋转产生上下两个对称的液体流或气体流，同时产生上下对称的但是方向相反的轴向液体悬浮力或气体悬浮力，可以使叶轮产生轴向液悬浮或气体悬浮；
所述定子驱动控制器中内含电机驱动与电脑控制电路，用于主动实时检测电机的转速、电流，并且通过转速估算压缩机的进出口流量，通过转速和电流估算压缩机的进出口压力；通过转速和电流瞬时变化估算压缩机电机的功率变化、力矩变化、振动性能的变化；通过主动实时检测及时调整电机的电压、电流和转速、力矩；确保磁悬浮压缩机装置高效、安全运行。
另外，本发明的转子的转速高达5～10万r/min；本发明磁悬浮泵体中位于上涡壳4和沿回转轴中心处设置的进口管道8，流入的流体(或气体)，进入位于中轴的平衡腔。流体在回转叶轮的作用下，沿涡壳侧壁的切向加速流动，并通过位于涡壳侧壁的血泵出口管道12流出，由于本发明采用开放式涡叶结构，一旦涡叶7回转，流体(或气体)会同时产生向上的轴向推力分量，起到轴向悬浮和径向惯性稳定悬浮的作用，其中，轴向悬浮力可以克服大部分重力，使得轴向主动自然磁悬浮的能量需求变得很小，几乎不必耗能。
本发明提供一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机装置，该装置由磁悬浮泵体和定子驱动控制器两大部分组成。本发明含有：径向主动自然磁悬浮技术、轴向主动自然磁悬浮技术、径向被动磁悬浮技术、径向和轴向液体悬浮技术或气体悬浮技术；完整的自然悬浮技术，兼有优良的电机同步驱动的功能。本发明磁悬浮压缩机装置，结构空间利用率高，轴向尺寸小，有利于构成扁平的整体结构，而扁平状压缩机装置更加在工作场景中使用。本发明磁悬浮血泵装置内含驱动与电脑控制电路，结构紧凑和简单，具有可靠性高、控制性能高和智能诊断等功能。
传统离心压缩机叶轮高速旋转时，除了产生大量摩擦损耗和噪声，还存在原理性的轴承摩擦损耗、活塞或叶轮原理性偏载引起的动不平衡问题，这些问题产生原理性振动、噪声和附加损耗，严重影响压缩机、水泵、气泵的使用寿命。本发明采用自然悬浮技术，使得有可能通过提高叶轮转速，来提高泵的功率密度，极大地简化泵的结构、降低生产成本、降低振动噪声和附加损耗、提高整体性能。
与传统压缩机相比，本发明可以提高将转速提高从3000r/min提高到60000r/min，即提高20倍，实现功率提高20倍、体积缩小20倍、成本下降近20倍的显著目标。
本发明不需要额外附件任何传感器和控制器，自然含有：径向主动自然磁悬浮技术、轴向主动自然磁悬浮技术、径向被动磁悬浮技术和轴向被动磁悬浮技术、径向和轴向液体或气体悬浮技术。具有最完整的涡叶悬浮功能，兼有优良的无位置传感器电机驱动控制的功能；本发明具有即自然拥有的先进性、简单性和可靠性。
可以期待传统家用电器(压缩机、水泵、气泵、风扇等)有机会迎来一次重大创新和技术进步。
图9是目前最先进的一体化压缩机，图1是本发明自然电磁磁悬浮压缩机，通过试验结合附图得出：本发明可以简单地将转速提高提高3倍，实现功率提高3倍、体积缩小3倍、成本下降3倍的目标，如果与传统压缩机相比，本发明将转速提高从3000r/min提高到60000r/min，即提高20倍，可实现功率提高20倍、体积缩小20倍、成本下降近20倍的显著目标。
本发明中Z是槽数，2P是极数。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：包括
相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，所述磁悬浮泵体包括泵腔体以及泵腔体内2p＝4极永磁转子体；所述定子驱动控制器包括上定子和下定子，所述上定子和所述下定子分别位于泵腔体上下两侧；所述上定子和所述下定子各有z＝6个磁极上的绕组，所述上定子和所述下定子通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子共同驱动位于泵腔体内含的4极永磁转子体旋转；
所述泵腔体采用双层结构，所述泵腔体内层为圆形的均压层，所述均压层沿圆周均布溢流孔；所述泵腔体外层为涡壳腔呈涡线状。
2.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述磁悬浮泵体还包括上涡壳、下涡壳、涡叶、电机磁钢、位于上涡壳和沿回转轴中心处设置的流体进口管道，以及位于上涡壳和下涡壳侧壁的流体出口管道；所述电机磁钢的上下两侧均设有涡叶，上下所述涡叶之间嵌入有永磁转子体。
3.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述泵腔体的底端呈下凸弧状圆形结构，所述定子驱动控制器上部呈下凹弧状圆形槽结构，所述下凸弧状圆形结构与所述下凹弧状圆形槽结构相适配。
4.根据权利要求2所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上涡壳、下涡壳、涡叶、进口管道、出口管道均采用工程塑料或非导磁金属材料中的一种或者多种；所述工程塑料材料包括改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、硅基高分子聚合物材料中；所述永磁转子体的材料包括高磁能积永磁体，所述高磁能积永磁体包括烧结钕铁硼、粘接钕铁硼材料中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯包括上铁芯、芯柱和下铁芯，所述上铁芯、下铁芯均采用扇形极靴圆形磁极柱，且采用高硅钢片卷绕而成，电机的所述绕组直接绕在Z＝6个磁极上；所述永磁转子体磁极的直径DR大于定子磁极直径DS，此径向被动磁悬浮是径向稳定的被动磁悬浮；2P＝4极Z＝6槽电机的所述绕组系数kw1＝0.866。
6.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能，所述串并联的方法包括：U相180°对称的两个绕组U1和U2并联，尾端接三相绕组中点形成U相绕组的一条并联支路；V相180°对称的两个绕组V3和V4绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成V相绕组的一条并联支路；W相180°对称的W5和W6两个绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成W相绕组的一条并联支路；如此，U、V、W三相绕组，每相都有一条180°对称并联支路。
7.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子的定子铁芯的U1、U2并联成为U相，上定子的定子铁芯的V3、V4，并联成为V相，上定子的定子铁芯的W4、W5，并联成为W相；所述下定子与所述上定子的结构相同，所述下定子的定子铁芯的U1、U2并联成为U相，所述下定子的定子铁芯的V3、V4，并联成为V相，下定子的定子铁芯的W4、W5，并联成为W相；所述上定子、所述下定子两个镜向的定子铁芯绕组并联。
8.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子、所述下定子的极定子铁芯的极弧为(0.9～0.75)τd/Z＝(0.9～0.75)360°/6＝(0.9～0.75)60°；2P＝4极永磁转子体的极弧为(1.0～0.85)τr/2P＝(1.0～0.85)360°/4＝(1.0～0.85)90°。
9.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述定子驱动控制器中内含电机驱动与电脑控制电路，用于主动实时检测电机的转速、电流，并且通过转速估算压缩机的进出口流量，通过转速和电流估算压缩机的进出口压力；通过转速和电流瞬时变化估算压缩机电机的功率变化、力矩变化、振动性能的变化；通过主动实时检测及时调整电机的电压、电流和转速、力矩。
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