CN201502503U - 磁悬浮制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制冷压缩机，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。目的在于提供一种由磁悬浮电机提供压缩动力的采用两级涡轮增压的高速、高效而且节能的磁悬浮制冷压缩机。一种磁悬浮制冷压缩机，具有下壳体和上壳体，下壳体中设有压缩电机，上壳体中设有与压缩机电机联接转动的压缩装置，上壳体顶部设有压缩室，上述压缩装置包括涡轮杆，涡轮杆上设有第一级涡轮和第二级涡轮，且第一、二级涡轮由压缩室包围，压缩室面向第一、二级涡轮一侧的内壁形成与第一、二级涡轮配合的形状。

Description

磁悬浮制冷压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种制冷压缩机，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。

背景技术

通常使用中的制冷压缩机，其工作原理为通过活塞的往复运动来对制冷剂施压，迫使制冷剂从气态转变为液态。这种工作方式里的动力转换是将电机的旋转运动通过曲轴转变成活塞的往复运动，然后再用活塞的往复运动转变为对制冷剂的施压力。这种工作方式存在着明显的效率低下问题：首先能量大大浪费，运动方式转变过程中增加了各种机械摩擦，比如曲轴与活塞之间的连接将产生巨大的摩擦损耗，而活塞本身与活塞汽缸壁之间也存在着不可避免的摩擦，这些机械摩擦都是客观存在的，造成了能量的极大浪费；其次制冷功率收到极大的限制，普通压缩机的制冷量受到汽缸大小和电机转速的影响，而普通压缩电机由于受其结构的制约，其转速一般不高于5000转/分钟，另外汽缸的大小更是无法改变，在工作中是保持恒定的参数，所以当需要增大制冷效果的时候，这样的压缩机往往表现出制冷能力不足；最后普通制冷压缩机噪音很大，这取决于其机械构造，由于存在着大量的机械摩擦，发出各种噪声即为不可避免的；显然由于上述原因普通制冷压缩机存在低效率、高能耗的不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种由磁悬浮电机提供压缩动力的采用两级涡轮增压的高速、高效而且节能的磁悬浮制冷压缩机。

本实用新型技术方案如下：

一种磁悬浮制冷压缩机，具有下壳体和上壳体，下壳体中设有压缩电机，上壳体中设有与压缩机电机联接转动的压缩装置，上壳体顶部设有压缩室，上述压缩装置包括涡轮杆，涡轮杆上设有第一级涡轮和第二级涡轮，且第一、二级涡轮由压缩室包围，压缩室面向第一、二级涡轮一侧的内壁形成与第一、二级涡轮配合的形状。

上述压缩电机具有定子组件、转子组件和用来支撑转子的磁悬浮支架，上述磁悬浮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12个。

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。

上述压缩电机中靠近上壳体端的磁悬浮支架固定在金属支架上，并通过该金属支架与下壳体内壁固定连接，且该金属支架均匀分布在下壳体内壁。

本实用新型具有如下优点：

首先，本实用新型压缩机的压缩电机采用磁悬浮支架支撑来支撑转子的转动，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，本实用新型压缩机的压缩装置采用了两级涡轮增压方式，这样的压缩装置对零部件的各种要求不那么苛刻，降低了工艺难度和制造成本，还能够在压缩电机相同转速下情况，相比较得到更好的压缩效果，所以不但提高了效率，还进一步节省了能量。

附图说明

图1本实用新型磁悬浮制冷压缩机结构示意图。

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，本实用新型磁悬浮制冷压缩机具有下壳体1和上壳体2，下壳体中设有压缩电机，上壳体中设有压缩室7和压缩装置6。压缩电机包括定子组件3、转子组件4和磁悬浮支架5，定子组件3包括定子铁芯31和缠绕在定子铁芯上的线包32，通过对线包输入电流，能够使定子铁芯产生磁场，从而促使中间的转子旋转。

上述转子组件4包括不锈钢转轴41，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42。永磁体42位于转子的中间部分，同时也位于定子组件3的中间位置包围。当定子组件的线包32输入电流，在磁场作用下转子的永磁体42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42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5具有圆环形的外壳51，在圆环形的外壳周向均匀分布有感应铁芯52，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53，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54。上述压缩电机中靠近上壳体端的磁悬浮支架固定在金属支架50上，并通过该金属支架与下壳体内壁固定连接，且该金属支架均匀分布在下壳体内壁。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54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。

为了控制本实用新型中压缩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。

本实用新型压缩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。

再见图1，上述压缩室7位于上壳体顶部，用来容纳被压缩的制冷剂，压缩室中的制冷剂在足够压力下从气态转换为液态，并从压缩室流向压力阀8，靠压力打开压力阀进入下一步流通。上述压缩装置6包括与转子组件的不锈钢转轴41固定连接的涡轮杆61和第一、二级涡轮62、63，两级涡轮呈前后放置，且第二级涡轮直径大于第一涡轮直径，两级涡轮由压缩室包围，在压缩室靠近涡轮侧形成相配合的形状。在第一、二级涡轮转动时，很容易将压缩室外的制冷剂压入压缩室内，而且由于存在两级涡轮压缩，即使在涡轮杆61较低转速时，仍然可以得到较大的压缩效率。

当本实用新型磁悬浮制冷压缩机工作时，制冷剂从进气口9进入压缩机腔体，压缩机电机导入电流后，转子组件在磁悬浮支架作用下，处于悬浮状态与支架之间没有任何物理接触，其转动效率高，转速快。压缩机的压缩装置第一、二级涡轮62、63在压缩电机高效带动下，其涡轮抽取下壳体进气口进入的制冷剂向压缩室内注入，通过两轮增压使制冷剂的压力迅速增高，并最终由气态转换为液态。采用两级涡轮保证电机在低速运转时也能产生足够的压力，以保证制冷剂能够迅速液化。当压缩室内的液态制冷剂达到一定的压力时，液态制冷剂迫使压力阀8打开，从而输出液态制冷剂。整个磁悬浮制冷压缩机的工作过程除了压缩电机转子组件转动外，没有其他的零部件发生移动或者旋转，从而减少了整个系统的机械摩擦损耗，提高了整个压缩机系统的效率。

Claims (6)

1.一种磁悬浮制冷压缩机，具有下壳体(1)和上壳体(2)，下壳体中设有压缩电机，上壳体中设有与压缩机电机联接转动的压缩装置(6)，上壳体顶部设有压缩室(7)，其特征在于：上述压缩装置包括涡轮杆(61)，涡轮杆上设有第一级涡轮(62)和第二级涡轮(63)，且第一、二级涡轮由压缩室包围，压缩室面向第一、二级涡轮一侧的内壁形成与第一、二级涡轮配合的形状。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机，其特征在于：上述压缩电机具有定子组件(3)、转子组件(4)和用来支撑转子的磁悬浮支架(5)，上述磁悬浮支架包括圆环形的外壳(51)，在外壳周向均匀分布感应铁芯(52)，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(53)。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮制冷压缩机，其特征在于：上述感应铁芯(52)的靠近外壳圆环中心侧设有位置传感器(54)。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮制冷压缩机，其特征在于：上述感应铁芯的个数为12个。

5.根据权利要求2所述的磁悬浮制冷压缩机，其特征在于：上述转子组件(4)具有不锈钢转轴(41)和转子中间部分的永磁体(42)，上述永磁体(42)由永磁体贴片粘贴到转轴中间段形成。

6.根据权利要求2所述的磁悬浮制冷压缩机，其特征在于：上述压缩电机中靠近上壳体端的磁悬浮支架固定在金属支架(50)上，并通过该金属支架与下壳体内壁固定连接，且该金属支架均匀分布在下壳体内壁。

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