CN207715326U - 一种复合动力压缩机和空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合动力压缩机，包括发动机、发电机、电动机和压缩机，其中压缩机采用带有外伸驱动轴的开启式压缩机，可以采用发动机、电动机驱动压缩机，还能发电；还公开一种空调系统，包含两台或两台以上压缩机，其中至少有一台压缩机采用复合动力压缩机，可利用复合动力压缩机发电驱动其他压缩机。本实用新型能采用电力和天然气，实现电力和天然气的优势互补，而且有多种运行模式，尤其冬季采用燃气制热时的热效率要比锅炉直接燃烧高出数倍，能大幅节省燃气资源。

Description

一种复合动力压缩机和空调系统

技术领域

本实用新型涉及燃气发电和空调领域，尤其涉及一种复合动力压缩机和一种空调系统。

背景技术

目前空调压缩机无论大型机还是小型压缩机，基本采用电力驱动，或在汽车等行业采用燃料动力压缩机，没有将电力驱动和燃料驱动整合的空调系统。其中空调负荷调节一般采用间歇启停压缩机，或采用成本较高的变频器，来改变压缩机电机转速。

实用新型内容

本实用新型提供一种技术，将发电机与开启式压缩机电机直接串联，既能采用电力驱动压缩机，也能很方便采用发动机驱动压缩机，而且当空调系统有多台压缩机时，能将多台压缩机动力驱动进行整合，由通过调节发动机转速，改变发电频率，不用变频器就能实现调节其他其压缩机的频率的功能。其技术解决方案如下：

一种复合动力压缩机，其特征在于，包括发动机、发电机、电动机和压缩机；其中压缩机采用带有外伸驱动轴的开启式压缩机，一般为开启式离心压缩机、开启式螺杆压缩机或开启式活塞机；所述发电机和电动机均包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组；所述发动机采用燃料内燃机、燃气轮机或蒸汽轮机，或燃气轮机和蒸汽轮机组合形式，其中燃料可采用天然气或汽柴油等。其中发动机、发电机、电动机和压缩机通过连轴装置采用以下任一顺序进行连接：

（1）按发动机、发电机、电动机和压缩机的顺序依次连接，其中发电机和电动机采用双伸驱动轴；

（2）按发电机、发动机、电动机和压缩机的顺序依次连接，其中发动机和电动机采用双伸驱动轴；

（3）按发电机、发动机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发动机和压缩机采用双伸驱动轴；

（4）按发动机、发电机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发电机和压缩机采用双伸驱动轴

让发动机、发电机、电动机和压缩机的四轴串联直驱，效率更高，结构更简单，更于维护。如内燃机在驱动发电动机输出50Hz三相交流电时，有的转速为3000r/min，而现有开启式压缩机所采用的两极驱动电动机在50Hz三相交流电源驱动时转速约为2960r/min，二者转速基本一样，从而使上述直驱连接成为可能。

进一步，当所述发电机或电动机定子、转子和传动轴处于水平布置时，位于所述发电机或电动机转子上方的定子绕组中包含一个或多个反重力励磁绕组；所述反重力励磁绕组通过在发电机或电动机定子绕组之间增加引出导线而获得，所述反重力励磁绕组通过引出导线可与其他定子绕组电气分离，形成可独立通电工作的回路，也可接入到定子绕组回路中。

发电机和电动机转子内主要材料为铁芯，当所述反重力励磁绕组通入电流时，能对发电机或电动机转子内的铁芯产生向上反重力方向的电磁吸力，该电磁吸力能让发电机或电动机传动轴的水平支撑轴承，或连同发动机和压缩机传动轴的水平支撑轴承，所受的竖直向下压力减小或为零， 此时工况为发动机驱动压缩机，发电机或电动机不发电或不驱动。

由于发动机、发电机、电动机和压缩机均为水平安装，而且在四者中的运动部件，发电机和电动机转子和传动轴的重量相对其他部件要重的多，传动轴转动时轴承产生的摩擦力只与轴承承受的竖直径向压力有关，而与压缩机负荷和传动轴的转矩大小无关，一旦该压力减小甚至为零，将大大降低轴承转动时的摩擦阻力，同时可降低震动和噪音。这种普通轴承加转子和反重力励磁绕组的结构方式，与磁悬浮轴承结构类似，能使轴承径向方向承受的重力减小甚至到零，相当于处于失重环境下，获得近似于磁悬浮轴承的效果。

由于采用发动机、发电机、和电动机和压缩机直接串联结构，此时整个发电机或电动机不仅成了连接发动机与压缩机的传动轴和飞轮，还成为能支撑发动机和压缩机自身传动轴的反重力轴承。而且反重力励磁绕组结构，不需要在发电机或电动机本体上额外增加部件，而是结合发电机或电动机已有轴承、转子和定子，通过优化定子绕组，产生出独特反重力励磁绕组结构，使已有发电机或电动机成为一个庞大的反重力轴承，和一个性能更加优质的反重力惯性飞轮。

所述电动机还可以作为发动机发电机组启动的动力： 在发动机启动前，让电动机接通电动机模块，通过电动机带动发动机转动；当发动机启动完成之后，电动机与电动机模块断开。

进一步，连轴装置为连轴器或离合器。

连轴装置安装在发电机与电动机传动轴之间，传递传动轴之间的力矩；连轴器是指用法兰盘和螺栓将两根传动轴连接起来，采用连轴器连接是一种固定的连接方式，采用离合器连接是一种灵活的连接方式。

连轴装置采用电控离合器或机械可控离合器，如手动控制的机械离合器。离合器包括主动盘和从动盘，分别嵌套固定在所对应的传动轴上，当传动控制模块控制离合器吸合时，主动盘和从动盘同步转动，使得两个传动轴同步转动；离合器分离时，两个传动轴之间不传递转矩。

另一种连轴装置为法兰盘连轴器，包括主动盘、中间连接段和从动盘，其中中间连接段的两侧还可设有柔性连接片，主动盘和从动盘分别嵌套固定在所对应的传动轴上；当主动盘、柔性连接片、中间连接段和从动盘之间用螺栓螺帽连接固定后，主动盘和从动盘同步转动，并带动两个传动轴同步转动，反之拆除螺栓螺帽，两个传动轴分离；主动盘和从动盘结构完全一样可以互换。

进一步，所述连轴装置上还设置有用于转速或转向变换的变速装置，当发动机的转速或转向与压缩机的转速不一致时，通过变速装置使二者转速或转向达到一致，一般采用齿轮变速箱或皮带轮结构。

进一步，所述的复合动力压缩机还包括复合动力压缩机电控系统，包括发动机控制模块、发电机控制模块、电动机控制模块和压缩机控制模块；

（1）发动机控制模块控制发动机的运行；

（2）发电机控制模块包括发电机模块和发电机反重力控制模块中的至少一种；

所述发电机模块与发动机模块和发电机连接，用于控制发电机的励磁，并通过发动机模块控制发动机的转速，向外部输出电源；

所述发电机反重力控制模块输出端与反重力励磁绕组的引线连接，输入端连接外部电源，包括励磁单元和切换单元；其中切换单元控制反重力励磁绕组与其他定子绕组的连接与分离；励磁单元用于控制外部电源为发电机定子的反重力励磁绕组提供电源，此时发电机工作在反重力轴承模式；当发电机控制模块需要发电机工作时，通过反重力控制模块中的切换单元，切除反重力励磁绕组，或将反重力励磁绕组恢复到发电机的定子绕组中；

（3）电动机控制模块包括电动机模块和电动机反重力控制模块中的至少一种。

所述电动机模块用于控制外部电源为电动机供电，其输出端连接电动机，电动机模块的输入端连接外部电源，用于从外部电源获取电能为电动机中的电动机供电；电动机模块还可采用频率可调电源，能根据压缩机负荷自动调整电动机转速。所述发电模块的输入端与电动机连接，发电模块的输出端与外部用电负荷连接；用于将发电动机产生的电能输出到外部负载，外部负载如水泵、照明单元等。

所述电动机反重力控制模块输出端与反重力励磁绕组的引线连接，输入端连接外部电源，包括励磁单元和切换单元；其中切换单元控制反重力励磁绕组与其他定子绕组的连接与分离；励磁单元用于控制外部电源为电动机定子的反重力励磁绕组提供电源，此时电动机工作在反重力轴承模式；当电动机控制模块需要电动机工作时，通过反重力控制模块中的切换单元，切除反重力励磁绕组，或将反重力励磁绕组恢复到电动机的定子绕组中。

电动机模块和发电模块也可集成合为一个电机控制模块。

（4）所述压缩机控制模块与压缩机连接，控制其运行，包括负荷控制。

（5）当连轴装置采用电控离合器时，电控系统还包括用于控制离合器连接和分离的传动控制模块。传动控制模块连轴装置连接，控制其连接和分离。

电控系统内的各个模块之间可进行互相关联控制，如根据压缩机负荷变化，压缩机控制模块可通过发动机控制模块自动调整发动机的转速；或发电模块可根据用电负荷，通过发动机控制模块调整发动机的燃料供应量。

复合动力压缩机电控系统可与空调系统控制器连接或外部通信单元相连；外部通信单元用于在现场或远程控制控制电控系统。如通过现场的现场总线控制电控系统，或通过远程无线（3G、4G或4G等）或有线（因特网）控制电控系统。

进一步，反重力励磁绕组为发电机或电动机定子中独立设置的绕组。

一种空调系统，包括压缩机、风机、表冷器、水侧换热器、四通阀、节流阀、热泵电控系统等，水侧换热器输出冷水或热水。热泵电控系统与复合动力压缩机电控系统连接，表冷器与水侧换热器之间设有节流装置，制冷剂受到压缩机的压缩驱动，使在水侧换热器、表冷器和压缩机之间循环流动，并产生相变和温度变化，由四通阀实现制冷与制热模式的制冷剂的流向切换。夏季制冷时水侧换热器内低温制冷剂与循环水换热，输出冷水，通过水管路及水泵送入室内末端风机盘管，为室内提供冷气，表冷器内高温制冷剂通过冷凝风机散热；冬季制热时，通过四通阀切换，水侧换热器内高温制冷剂与循环水换热，输出热水，通过水管路及水泵送入室内末端风机盘管，为室内提供暖气，表冷器内低温制冷剂通过冷凝风机从空气中吸热。

其中所述压缩机的台数为两台或两台以上，且至少有一台压缩机采用复合动力压缩机，其他压缩机也可采用复合动力压缩机，或单电力驱动的压缩机，单电力驱动的压缩机是指如全封闭或半封闭活塞式、涡旋式、转子式、螺杆式、离心式压缩机等，或开启式活塞式、螺杆式、离心式压缩机等，均采用电力驱动。

在上述空调系统中，两台或两台以上压缩机可采用并联方式共用一套风机、表冷器、水侧换热器、四通阀、节流阀、热泵电控系统，相当于一台多机头风冷热泵机组；也可每台压缩机都有一套独立的风机、表冷器、水侧换热器、四通阀、节流阀、热泵电控系统，相当于多台风冷热泵机组并联。

采用前述的空调系统，包括单台复合动力压缩机的控制方法，并控制复合动力压缩机运行在以下任一单机模式：

（1）单机模式1：由发动机独立驱动压缩机

将发电机与外部电路断开，可选的将发电机与发电机反重力控制模块接通；并将电动机与外部电路断开，可选的将电动机与电动机反重力控制模块接通；运行发动机，由发动机驱动压缩机运行；

（2）单机模式2： 电力单独驱动压缩机

发动机、发电机均不工作；电动机接入电动机模块，由外部电源供电，通过电动机驱动压缩机运行；

（3）单机模式3:发动机与电力联合驱动压缩机

将发电机与外部电路断开，可选的将发电机与发电机反重力控制模块接通；运行发动机，电动机接入电动机模块，并与外部电源接通，由发动机与电动机联合驱动压缩机运行；

（4）单机模式4:发动机驱动压缩机并同步发电

将电动机与外部电路断开，可选的将电动机与电动机反重力控制模块接通；发电机接入发电模块，运行发动机，由发动机驱动压缩机运行；并同步驱动发电机，向外部用电负荷输送电能；

（5）单机模式5；单发电输出

压缩机和电动机不工作，发电机接入发电模块；运行发动机，驱动发电机，通过发电模块，向外部用电负荷输送电能。

进一步，还包括多台压缩机之间的控制方法，并控制多台压缩机之间运行在以下任一多机模式；

（1）多机模式1：

当空调系统中的任一复合动力压缩机运行在可发电输出的单机模式4或单机模式5时，发动机以稳定转速运行，发电机输出稳定的50Hz或60Hz电源，驱动空调系统中的风机、热泵电控系统、其他压缩机或外部其他用电负荷，如水泵、室内风机、照明等。

（2）多机模式2：

空调系统中的任一复合动力压缩机运行在单机模式4或单机模式5，所发电只输送给空调系统中的其他压缩机；可通过改变复合动力压缩机内发动机的转速，改变发电输出频率，从而控制其他压缩机的转速。

（3）多机模式3：

当空调系统中的有两台或两台以上复合动力压缩机，都运行在可发电输出的单机模式4或单机模式5时，每台发动机以稳定转速运行，发电机输出稳定的50Hz或60Hz电源，共同驱动空调系统中的风机、热泵电控系统、其他压缩机或外部其他用电负荷，如水泵、室内风机、照明等。

在此模式和多机模式1中，利用复合动力压缩机自身提供的电力，可以驱动整改空调系统，不用外部公共电网也能独立运行，甚至让整改建筑物可脱离外部电网。

（4）多机模式4：

当空调系统中的有两台或两台以上复合动力压缩机，都运行在可发电输出的单机模式4或单机模式5时，每台发动机以相同转速运行，所发电共同输送给空调系统中的其他压缩机；可通过改变复合动力压缩机内发动机的转速，改变发电输出频率，从而控制其他压缩机的转速。

对于空调而言，很多时间需要运行在低负荷状态，常通过频繁停开压缩机，或控制压缩机的排量来实现；但最佳的方式是改变压缩机电机供电频率，降低压缩机电机的转速，可获得最佳的能效比。但是变频器的价格相对较贵，结构复杂且可靠性不如简单的接触器控制。尤其对于大功率的压缩机变频器，其价格几乎接近于同等功率发动机和发电机的总价，而改变发动机的转速根本不用增加任何成本，是其基本功能。

因此在多机模式3或4下可充分利用已有发动机和发电机，通过简单改变发动机转速，就能轻松改变其他压缩机的工作频率，简单可靠。

此外当压缩机采用对于高速永磁同步电机时，如离心式压缩机，叶轮转速高达15000-30000 r/min，需要特种变频器，将50 Hz或60Hz提升到250-500Hz，变频器的价格甚至超过高速永磁电机的价格。而采用本实用新型，通过采用高速发动机，如燃气轮机，或齿轮增速，和高速永磁同步发电机，可轻松获的250-500Hz的电源。

有益效果：

本实用新型公开了一种复合动力压缩机、空调系统，主要创新点如下：

创新之一：转子当传动飞轮，系统简化。

以发动机、发电机、电动机和压缩机的顺序连接为例，当单独采用燃料驱动压缩机时，压缩机必须先驱动发电机和电动机，再驱动压缩机，此时电动机虽不产生动力，发电机也不发电，转子被动空转，但却在发动机与压缩机之间充当具有缓冲、稳定的惯性飞轮。

相对于其他采用发动机与电机并联的系统，当由发动机驱动压缩机时将电机分离，虽然可减少电机空转的摩擦，但是结构复杂，实用性差。而采用机械串联的布局结构实现发动机直驱压缩机，传动效率高，不仅便于电机单独驱动压缩机，也便于发动机独立发电，使整个装置结构简单可靠，同时可方便嫁接现有且十分成熟的燃料发电机和压缩机技术，使本实用新型具有很好的实用性。

创新之二：发电机、电动机转变成反重力轴承，系统高效。

当电机仅作传动轴和惯性飞轮时，由于转子重量较重，会产生一定的摩擦能耗，而由于在电机中采用反重力励磁绕组的结构，不仅不会增加摩擦力，反而还会减少整个系统的摩擦阻力。

通过在发电机或电动机定子中增加引出导线，在定子绕组上部中分离出一组或多组绕组，作为反重力励磁绕组，并对其单独通电，利用定子铁芯和转子铁芯，形成一个能将转子往上吸引的电磁铁结构，通过控制电流，使电磁吸引力大小能让发电机或电动机传动轴的水平支撑轴承或连同发动机和压缩机传动轴的水平支撑轴承所受的竖直向下压力减小或为零。

由于发动机、发电机、电动机和压缩机均为卧式安装，而且在四者中的运动部件，发电机和电动机转子和传动轴的重量相对其他部件要重的多，传动轴转动时轴承产生的摩擦力只与轴承承受的竖直径向压力有关，而与压缩机负荷和传动轴的转矩大小无关，一旦该压力减小甚至为零，将大大降低轴承转动时的摩擦阻力，同时可降低震动和噪音。

这种普通轴承加转子和反重力励磁绕组的结构方式，与磁悬浮轴承结构类似，能使轴承径向方向承受的重力减小甚至到零，相当于处于失重环境下，获得近似于磁悬浮轴承的效果。

由于采用发动机、发电机、电动机和压缩机直接串联结构，此时整个发电机和电动机不仅成了连接发动机与压缩机的传动轴和飞轮，连轴装置采用刚性连接时，或当发电机、电动机、发动机和压缩机采用同一个传动轴时，还成为能支撑发动机和压缩机自身传动轴的反重力轴承，因而将这种产生反重力效果的整体命名为反重力轴承。

发电机或电动机变轴承，反重力励磁绕组结构看似很复杂，但其实并不需要在发电机和电动机本体上再额外增加部件，轴承、转子和定子都是发电机和电动机本身已有的，只是通过优化定子绕组，增加引出导线，产生出独特反重力励磁绕组结构，使已有发电机和电动机成为一个庞大的反重力轴承，和一个更优质的零重力惯性飞轮，而成本却只有磁悬浮轴承的千分之几，这正是本实用新型巧妙之处。

当发电机或电动机需要恢复发电和驱动功能时，通过反重力控制模块中的切换单元，对反重力励磁绕组的引线进行切换，将反重力励磁绕组立即恢复到发电机或电动机的定子绕组中。

创新之三：用压缩机驱动压缩机

对于空调而言，很多时间需要运行在低负荷状态，常通过频繁停开压缩机，或控制压缩机的排量来实现；但最佳的方式是降低压缩机电机供电频率，降低压缩机电机的转速，可获得最佳的能效比。但是变频器的价格相对较贵，结构复杂且可靠性不如简单的接触器控制。尤其对于大功率的压缩机变频器，其价格几乎接近于同等功率发动机和发电机的总价，而改变发动机的转速十分简单，也根本不用增加任何成本，是其基本功能。

本实用新型中充分利用已有发动机和发电机，通过简单改变复合动力压缩机中的发动机转速，就能轻松改变其他压缩机的工作频率，简单可靠。

此外当压缩机采用对于高速永磁同步电机时，如离心式压缩机，叶轮转速高达15000-30000 r/min，需要采用特种变频器，将外部电网的50 Hz或60Hz电源频率提升到250-500Hz，其价格甚至超过高速永磁电机的价格。而采用本实用新型，通过采用高速发动机，如燃气轮机，或采用技术十分成熟的齿轮增速箱，和高速永磁同步发电机，可轻松获的250-500Hz的电源，节省特种变频器的成本。

创新之四：燃料全热利用，系统高效

燃料的热能效率高低，排烟温度是最显著指标，现有锅炉制热时，即使采用高效锅炉，所排烟气也有一百多摄氏度；而本发明创新的将燃气烟气与空气源热泵结合，在冬季制热时，甚至可让燃料的烟气温度比室外气温还低，能真正实现燃料全热利用，而且空气源热泵也能实现高效无霜运行。

本实用新型具有以下突出的优势：

本实用新型简化了目前已广泛使用的冷-电-热联产系统，提高系统效率，减少占地面积，而且适应性广，充分利用外部电网峰谷电价，可降低运行成本，同时也能提高夏季外部电网的稳定性，让燃气和电力实现燃气和电力实现优势互补，同时双能源体系更加安全高效；此外冬季采用燃气制热时能产生数倍于现有燃气锅炉的热效率，大幅节省燃气资源。

1.降低运行成本，完美实现燃气与电力价格互补。

对于很多采用分时电价的用户，当白天电网处于波峰，电价高时，在使用燃气更经济时，通过燃气驱动空调或发电；当夜间电网处于波峰，电价较低时，通过电力和电机驱动空调。不仅可以减低用户运行费用，而且对可稳定电网负荷，减低电网运行及管理费用。

2.降低设备初投资

现有的很多中央空调用户，如医院、酒店、大型商场，中央空调机房和发电机都是独立标配，通过本实用新型，可以省去用户购买发电动机费用，以及安装和机房的建设费用。

3. 能源安全，所构建的双能源甚至多能源架构，可降低能源风险。

在医院酒店等场合时，一旦停电，可以采用燃气驱动本系统，不但能保障空调的正常运行，还能进一步为照明等提供供电；当空调压缩机与发电同步运行，所发电还可以驱动中央空调系统的水泵、风机等附属设备，让整个空调机房可以脱离外部电网运行。建筑的空调负荷一般占建筑用电负荷的60-70%以上，一旦空调系统可以不依赖外部电网，结合本实用新型的发电功能，也就意味整个建筑可以不依赖外部电网，同时除了可用天然气以外，发动机还可以采用燃油、生物燃料等能源，这样可以大大提高能源战略安全性。

3.实现能源分级利用，效率高。

燃气或燃油通过发动机燃烧产生的高品位热能转化为机械能，直接驱动压缩机制冷，产生大量的高温余热烟气和冷却水，供给吸收式机组回收再来制冷。制热时还可进一步采用热泵回收更低品位的余热，相对于现有技术采用燃气直接给吸收机组制冷，或燃气锅炉制热，能源利用要高很多，因而具有显著的经济效益和巨大的社会效益。

4.结构简单操作灵活。

串联结构使系统简单，通过离合器的简单切换，可在系统中实现多种运行模式。

另外，在变速装置的配合下，能实现压缩机与多种动力机构的良好匹配，从而使得各设备均能工作在最佳状态，实现整个系统的经济和稳定运行。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

图1为复合动力压缩机的结构示意图；

图2为连轴装置接通示意图；

图3为连轴装置分离的示意图；

图4为复合动力压缩机电控系统示意图；

图5为发电机定子处于发电机模式的示意图；

图6为电动机定子处于电动机模式的示意图；

图7为发电机定子处于反重力模块控制的示意图；

图8为电动机定子处于反重力模块控制的示意图；

图9为发电机与电动机结构示意图；

图10为法兰连轴器接通示意图；

图11为法兰连轴器分离的示意图；

图12为连轴装置带有变速装置的示意图；

图13为空调系统结构示意图；

图14为为复合动力压缩机的发动机驱动压缩机模式示意图；

图15为复合动力压缩机的电动机驱动压缩机模式示意图；

图16为复合动力压缩机的发动机和电动机联合驱动压缩机模式示意图；

图17为复合动力压缩机的发动机驱动压缩机同步发电示意图；

图18为复合动力压缩机的发动机驱动发电模式示意图；

首先所述发动机可采用燃气或燃油的内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机，或燃气轮机和蒸汽轮机组合形式，其中燃气最佳采用天然气。

实施例1：参照图1，复合动力压缩机中，采用发动机1、发电机2、电动机3和压缩机40的顺序连接，其中发电机2采用双伸输出的传动轴201，电动机3采用双轴伸结构的传动轴301，一端传动轴与压缩机40连接，另一端通过连轴装置5与发电机2的传动轴201连接。

参照图2和图3分别为连轴装置5接通和分离的示意图。

参照图4，复合动力压缩机电控系统包括发动机控制模块、电动机模块、发电模块、反重力控制模块、传动控制模块和压缩机控制模块。其中发动机控制模块与发动机1连接，控制其运行。其中压缩机模块控制压缩机40运行，还包括控制压缩机负荷大小。

其中电动机模块的输出端连接电动机3，电动机模块的输入端连接外部电源。

发电模块的输入端与发电机2连接，发电模块的输出端与外部用电负荷连接。

参照图5、图7、图9，发电机包括传动轴201、转子20、定子绕组21，其中发电机反重力模块包括励磁单元和切换单元，其输出端连接到位于发电机定子绕组顶部的反重力励磁绕组211，其输入端连接外部电源。

参照图6、图8、图9，电动机包括传动轴301、转子30、定子绕组31，其中电动机反重力模块包括励磁单元和切换单元，其输出端连接到位于电动机定子绕组顶部的反重力励磁绕组311，其输入端连接外部电源。

其中传动控制模块与连轴装置5连接，控制其连接和分离。

本实施例中连轴装置5均采用电控离合器，包括主动盘和从动盘，分别嵌套固定在所对应的传动轴上，当传动控制模块控制离合器吸合时，主动盘和从动盘同步转动，并带动两个传动轴同步转动，反之亦然。主动盘和从动盘结构完全一致，可以互换。

电动机3可以作为发动机1启动的动力： 在发动机1启动前，让电动机2接通电动机模块，通过电动机3带动发动机1转动；当发动机1启动完成之后，电动机3与电动机模块断开。

实施例2

参照图10和图11，与实施例1的区别在于，连轴装置5采用无传动控制模块的法兰盘连轴器，包括主动盘501、两套柔性连接片502、中间连接段503、从动盘504、连接螺栓505和螺帽506。主动盘501、柔性连接片502、中间连接段503和从动盘504上均开有若干通孔，可通过螺栓。其中一套柔性连接片502上通过螺栓505螺帽506交替与主动盘501和中间连接段503固定；另一套柔性连接片502上通过螺栓505螺帽506交替与从动盘504和中间连接段503固定。当主动盘501、柔性连接片502、中间连接段503和从动盘504之间用螺栓505螺帽506连接固定后，主动盘501和从动盘504同步转动，并带动两个传动轴同步转动；反之拆除螺栓505螺帽506，两个传动轴分离；主动盘501和从动盘504结构完全一样可以互换。

实施例3

与实施例1和实施例5的区别在于，采用无传动控制模块的法兰盘连轴器，但没有柔性连接片502。

实施例4

参照图12，与实施例1的区别在于，连轴装置5上还设置有用于转速或转向变换的变速装置6，变速装置6位于连轴装置5的电动机3一侧，也可位于发电机2一侧。

一种空调系统，参照图13，包括三台并联的压缩机、风机、表冷器41、水侧换热器42、四通阀44、节流阀43、热泵电控系统等，水侧换热器输出冷水或热水。其中第一台和第二台压缩机采用上述实施例中的复合动力压缩机401和402，第三台压缩机采用单电力驱动的压缩机403。

一种空调系统的控制方法，采用前述的空调系统，所述空调系统控制方法，包括单台复合动力压缩机401的控制方法，复合动力压缩机401包括发动机1、发电机2、电动机3和压缩机40，并控制复合动力压缩机401运行在以下任一单机模式：

（1）单机模式1：由发动机独立驱动压缩机

参照图14，将发电机2与外部电路断开，可选的将发电机2与发电机反重力控制模块接通；并将电动机3与外部电路断开，可选的将电动机3与电动机反重力控制模块接通；运行发动机1，由发动机1驱动压缩机40运行。

（3）单机模式2： 电力单独驱动压缩机

参照图15，发动机1、发电机2均不工作；电动机3接入电动机模块，由外部电源供电，通过电动机3驱动压缩机40运行。

（3）单机模式3:发动机与电力联合驱动压缩机

参照图16，将发电机2与外部电路断开，可选的将发电机2与发电机反重力控制模块接通；运行发动机1，电动机3接入电动机模块，并与外部电源接通，由发动机1与电动机3联合驱动压缩机运行。

（4）单机模式4:发动机驱动压缩机并同步发电

参照图17，将电动机3与外部电路断开，可选的将电动机3与电动机反重力控制模块接通；发电机2接入发电模块，运行发动机1，由发动机1驱动压缩机40运行；并同步驱动发电机2，向外部用电负荷输送电能。

（5）单机模式5；单发电输出

参照图18，压缩机40和电动机1不工作，发电机2接入发电模块；运行发动机1，驱动发电机，通过发电模块，向外部用电负荷输送电能。

还包括空调系统的三台压缩401、402和403之间的控制方法，并控制三台压缩机之间运行在以下任一多机模式；

（1）多机模式1：

复合动力压缩机401运行在单机模式4；复合动力压缩机401的发动机1以稳定转速运行，发电机输出稳定的50Hz或60Hz电源，输送给空调系统中的风机、热泵电控系统、压缩机403或外部其他用电负荷，如水泵、室内风机、照明等。

该模式下，复合动力压缩机401也可运行在单机模式5，方法与上类似，不再另行说明。

（2）多机模式2：

动力压缩机401运行在单机模式4，所发电只输送给压缩机403；可通过改变复合动力压缩机401内发动机1的转速，改变发电输出频率，从而控制压缩机403的转速。

（3）多机模式3：

两台复合动力压缩机401和402同时运行单机模式4，每台发动机以稳定转速运行，发电机输出稳定的50Hz或60Hz电源，共同驱动压缩机403，以及空调系统中的风机、热泵电控系统或外部其他用电负荷，如水泵、室内风机、照明等。

该模式下，复合动力压缩机401和402也可运行在单机模式5，方法与上类似，不再另行说明。

（4）多机模式4：

两台复合动力压缩机401和402同时运行单机模式4，每台发动机以相同转速运行，所发电共同输送给压缩机403；可通过改变复合动力压缩机内发动机1的转速，改变发电输出频率，从而控制压缩机403的转速。

该模式下，复合动力压缩机401和402也可运行在单机模式5，方法与上类似，不再另行说明。

实施例5

与实施例1的区别在于，采用发电机2、发动机1、电动机3和压缩机40的顺序连接，其中发动机1和电动机3采用双伸驱动轴，方法与前类似，不再另行说明。

实施例6

与实施例1的区别在于，采用发电机2、发动机1、压缩机40和电动机3的顺序连接，其中发动机1和压缩机40采用双伸驱动轴，方法与前类似，不再另行说明。

实施例7

与实施例1的区别在于，采用发动机1、发电机2、压缩机40和电动机3的顺序连接，其中发电机2和压缩机40采用双伸驱动轴，方法与前类似，不再另行说明。

实施例8

与实施例1的区别在于，一种空调系统，每台压缩机都有一套独立的风机、表冷器、水侧换热器、四通阀、节流阀、热泵电控系统，相当于空调系统由多台风冷热泵机组并联组成。多台压缩机之间的控制方法也完全与上述单机模式和多机模式的控制方式一样，不再另行说明。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动、变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合动力压缩机，其特征在于，包括发动机、发电机、电动机和压缩机；其中压缩机采用带有外伸驱动轴的开启式压缩机；所述发电机和电动机均包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组；其中发动机、发电机、电动机和压缩机通过连轴装置采用以下任一顺序进行连接：

按发动机、发电机、电动机和压缩机的顺序依次连接，其中发电机和电动机采用双伸驱动轴；

按发电机、发动机、电动机和压缩机的顺序依次连接，其中发动机和电动机采用双伸驱动轴；

按发电机、发动机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发动机和压缩机采用双伸驱动轴；

按发动机、发电机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发电机和压缩机采用双伸驱动轴。

2.根据权利要求1所述的复合动力压缩机，其特征在于，当所述电机定子、转子和传动轴处于水平布置时，位于所述发电机或电动机转子上方的定子绕组中包含一个或多个反重力励磁绕组；或发电机和电动机转子上方同时包含一个或多个反重力绕组；当所述反重力励磁绕组通入电流时，能对转子内的铁芯产生向上反重力方向的电磁吸力，该电磁吸力能让传动轴的水平支撑轴承或连同热发动机和压缩机传动轴的水平支撑轴承所受的径向竖直向下压力减小或为零。

3.根据权利要求1所述的复合动力压缩机，其特征在于，当所述连轴装置采用连轴器或离合器。

4.根据权利要求1所述的复合动力压缩机，其特征在于，所述连轴装置上还设置有用于转速或转向变换的变速装置。

5.根据权利要求1所述的复合动力压缩机，其特征在于，还包括复合动力压缩机电控系统，包括发动机控制模块、发电机控制模块、电动机控制模块和压缩机控制模块；

（1）发动机控制模块用于控制发动机的运行；

（2）发电机控制模块包括发电机模块和发电机反重力控制模块中的至少一种；

所述发电机模块与发动机模块和发电机连接，用于控制发电机的励磁，并通过发动机模块控制发动机的转速，向外部输出电源；

所述发电机反重力控制模块输出端与发电机反重力励磁绕组的引线连接，输入端连接外部电源，包括励磁单元和切换单元；其中切换单元控制反重力励磁绕组与其他定子绕组的连接与分离；励磁单元用于控制外部电源为发电机定子的反重力励磁绕组提供电源，此时发电机工作在反重力轴承模式；当发电机控制模块需要发电机工作时，通过发电机反重力控制模块中的切换单元，切除反重力励磁绕组，或将反重力励磁绕组恢复到发电机的定子绕组中；

（3）电动机控制模块包括电动机模块和电动机反重力控制模块中的至少一种；

所述电动机模块与外部电源和电动机连接，控制电动机的配电；

所述电动机反重力控制模块输出端与电动机反重力励磁绕组的引线连接，输入端连接外部电源，包括励磁单元和切换单元；其中切换单元控制反重力励磁绕组与其他定子绕组的连接与分离；励磁单元用于控制外部电源为电动机定子的反重力励磁绕组提供电源，此时电动机工作在反重力轴承模式；当电动机控制模块需要电动机工作时，通过电动机反重力控制模块中的切换单元，切除反重力励磁绕组，或将反重力励磁绕组恢复到电动机的定子绕组中；

（4）压缩机控制模块用于控制压缩机的运行；

（5）当连轴装置采用电控离合器时，复合动力压缩机电控系统还包括用于控制离合器连接和分离的传动控制模块；

所述电控系统内的各个模块之间可进行互相关联控制。

6.根据权利要求2所述的复合动力压缩机，其特征在于，反重力励磁绕组为发电机或电动机定子中独立设置的绕组。

7.一种空调系统，包括压缩机、风机、表冷器、水侧换热器、四通阀、节流阀、热泵电控系统等，其特征在于，所述压缩机的台数为两台或两台以上，其中至少有一台压缩机采用如权利要求1-6任一项所述的复合动力压缩机，其他压缩机也可采用复合动力压缩机，或单电力驱动的压缩机。