CN209724648U - 一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，包括：动涡卷轴向浮动电磁机构，通过电磁力驱动动涡卷向定涡卷作依从浮动；其包括：磁路环，用于产生电磁力；吸力板，能够被磁路环吸引或排斥；磁路环和吸力板之间的电磁吸力和/或电磁斥力使动涡卷和定涡卷能够克服气室以及高压区域和低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持动涡卷和定涡卷之间的接触密封；还包括控制系统，用于控制调节电磁力的大小和电磁力的时间相位。本实用新型在每一个周期内的每一个位置，实时提供一个满足密封要求的推力，以保证任意时刻实际所需的密封力与提供的电磁推力大小实时保持所设定的大小和相位关系，最终达到高效、可靠运行。

Description

一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置

技术领域

本实用新型涉及浮动式涡旋压缩机的技术领域，尤其涉及一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置。

背景技术

在浮动式涡旋压缩机中，如何给动涡卷、定涡卷提供合适的轴向密封力是影响整机运行功耗、性能、寿命、可靠性等指标的重要因素。涡旋压缩机在运行过程中，动涡卷、定涡卷之间因压缩气体而产生的轴向气体分离力并不是一个定值，而是以每旋转一圈为一个周期，在某一区间以某一曲线周而复始地变化。常规的解决方法通常有两个，对动涡卷、定涡卷都适用，在此仅以动涡卷为例给与说明。

第一是给动涡卷提供一个恒定的力来克服压缩气体作用在动涡卷上的轴向分离力，该恒定力大于运行过程中最大轴向气体分离力的推力，实现的方式有弹簧弹力、动涡卷背压腔引入恒定气压的气体推力等，例如《改进的具有全方位依从悬浮涡卷的涡卷流体位移装置》，专利号ZL200610121150.3)。

第二是从涡卷的压缩气室将压力周期变化的气体引入背压室。气体压力产生的背压力能在一定程度上跟随动涡卷所受的轴向分离力的变化，再加上弹簧等恒定力，使浮动的涡卷轴向平衡力(也称轴向密封力)能够在一定程度上与浮动涡卷所受到的轴向分离力同步变化，从而减小轴向的合力。

对于一些机型，在一个周期内轴向气体分离力变化幅度不大时，采用常规方式可以满足使用要求；但是对于在一个周期内轴向气体分离力变化幅度较大，或对能效比要求较高的机型，特别是对于无油压缩机，仅采用常规方式，轴向平衡力和分离力的合力仍旧较大。较大的动涡卷、定涡卷间的接触力，增加了摩擦力、功耗，降低了涡卷使用寿命、运行可靠性等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，包括：

至少一动涡卷，所述动涡卷具有第一端板，所述第一端板的基面上固连有第一螺旋形侧壁；

至少一定涡卷，所述定涡卷具有第二端板，所述第二端板的基面上固连有第二螺旋形侧壁，所述第一螺旋形侧壁与所述第二螺旋形侧壁相啮合；

旋转驱动轴，所述旋转驱动轴驱动所述动涡卷，使所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动；

机壳，所述机壳支持所述定涡卷及所述旋转驱动轴；

当所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动时，所述第一螺旋形侧壁、所述第二螺旋形侧壁、所述第一端板的基面、以及所述第二端板的基面之间形成有可移动的、可改变容积的气室以及工作流体的高压区域和低压区域；

其中，还包括：动涡卷轴向浮动电磁机构，所述动涡卷轴向浮动电磁机构通过电磁力驱动所述动涡卷向所述定涡卷作依从浮动；

所述动涡卷轴向浮动电磁机构包括：

至少一个磁路环，所述磁路环上设有励磁线圈，所述磁路环用于产生电磁力；

吸力板，所述吸力板能够被所述磁路环吸引或排斥；

所述磁路环和所述吸力板之间的电磁吸力和/或电磁斥力使所述动涡卷和所述定涡卷能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封；

还包括：控制系统，所述控制系统用于控制调节电磁力的大小和电磁力的时间相位。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述电磁吸力和/或所述电磁斥力与辅助力的合力能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封，其中，所述辅助力为弹簧力、橡胶及高分子聚合物等弹性材料的弹力、弹性结构的弹力、和/或流体压力。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述磁路环和所述吸力板由导磁材料和或永磁材料制成。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述控制系统包括：排气压力信号检测系统，励磁线圈供电系统，称重传感器系统和电机轴相位检测系统；所述控制系统控制调节电磁力的周期变化曲线，使电磁力的周期变化曲线与所述动涡卷和所述定涡卷的轴向气体分离力的曲线同步变化，使所述动涡卷和所述定涡卷之间的PV值不大于10Mpa*m/s。

其中，所述PV值为所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触应力与所述动涡卷和所述定涡卷之间相互运动的线速度的乘积。

一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，包括：

至少一动涡卷，所述动涡卷具有第一端板，所述第一端板的基面上固连有第一螺旋形侧壁；

至少一定涡卷，所述定涡卷具有第二端板，所述第二端板的基面上固连有第二螺旋形侧壁，所述第一螺旋形侧壁与所述第二螺旋形侧壁相啮合；

旋转驱动轴，所述旋转驱动轴驱动所述动涡卷，使所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动；

机壳，所述机壳支持所述定涡卷及所述旋转驱动轴；

当所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动时，所述第一螺旋形侧壁、所述第二螺旋形侧壁、所述第一端板的基面、以及所述第二端板的基面之间形成有可移动的、可改变容积的气室以及工作流体的高压区域和低压区域；

其中，还包括：定涡卷轴向浮动电磁机构，所述定涡卷轴向浮动电磁机构通过电磁力驱动所述定涡卷向所述动涡卷作依从浮动；

所述定涡卷轴向浮动电磁机构包括：

至少一个磁路环，所述磁路环上设有励磁线圈，所述磁路环用于产生电磁力；

吸力板，所述吸力板能够被所述磁路环吸引或排斥；

所述磁路环和所述吸力板之间的电磁吸力和/或电磁斥力使所述动涡卷和所述定涡卷能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封；

还包括：控制系统，所述控制系统用于控制调节电磁力的大小和电磁力的时间相位。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述电磁吸力和/或所述电磁斥力与辅助力的合力能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封，其中，所述辅助力为弹簧力、橡胶及高分子聚合物等弹性材料的弹力、弹性结构的弹力、和/或流体压力。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述磁路环和所述吸力板由导磁材料和或永磁材料制成。

上述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，所述控制系统包括：排气压力信号检测系统，励磁线圈供电系统，称重传感器系统和电机轴相位检测系统；所述控制系统控制调节电磁力的周期变化曲线，使电磁力的周期变化曲线与所述动涡卷和所述定涡卷的轴向气体分离力的曲线同步变化，使所述动涡卷和所述定涡卷之间的PV值不大于10Mpa*m/s。

其中，所述PV值为所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触应力与所述动涡卷和所述定涡卷之间相互运动的线速度的乘积。

本实用新型在动涡卷正面/背面或定涡卷的背面通过永磁体+励磁线圈配合或导磁材料+励磁线圈配合的方式，产生一个与动涡卷或定涡卷所承受的周期性变化的气体压力产生的轴向分离力同步变化、方向相反的推力，利用所述推力实现动涡卷、定涡卷间的接触的密封效果。

本实用新型通过公式计算出不同排气压力下的动涡卷、定涡卷间的轴向气体的轴向分离力周期变化曲线组输入到控制系统中，控制系统根据采集到的排气压力信号自动挑选相应的目标曲线；根据目标曲线，控制系统对励磁线圈上的电压电流进行调整，产生初步的电磁力，电磁力产生后被称重传感器测出，称重传感器输出的信号传给控制系统，控制系统根据实测数据曲线与目标理论推力曲线进行实时对比，再微调励磁线圈上的电压电流大小，如此反复实现闭环控制，最终达到提供的实际电磁力曲线与理论推力曲线完全同步。

通过上述方式可以实现电磁力的曲线与实际所需推力的曲线大小及周期可以完全一致，但是还需保证理论曲线相位与动涡卷、定涡卷间啮合相位一致或接近一致，优选地，使动涡卷和定涡卷之间的PV值不大于10Mpa*m/s。本实用新型从马达转轴上引出转轴相位信号，转轴相位信号的位置从机械结构上与实际动涡卷、定涡卷间的啮合相位关系进行固定，转轴传出的实际动涡卷、定涡卷间啮合相位信号输入到控制系统中，对理论推力曲线相位进行实时标定。从而保证任意时刻实际所需的密封力与提供的电磁力大小实时保持所设定的大小和相位关系，最终达到高效、可靠运行。

本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本实用新型提供一种全部或部分依靠电磁力实时提供适当轴向密封力的全浮动涡旋压缩机推力解决方式，即在每一个周期内的每一个位置，实时提供一个刚好满足密封要求的推力，以保证任意时刻实际所需的密封力与提供的电磁推力大小实时保持所设定的大小和相位关系，最终达到高效、可靠运行。

附图说明

图1是压缩机在某一个设定的条件下每旋转一圈动、定涡卷理论计算轴向分离力曲线，以及采用常规推力方式提供的轴向密封力曲线与采用电磁力提供轴向密封力曲线对比图。

图2是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的控制系统的工作原理图。

图3是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的剖视图。

图4是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的吸力板、动涡卷座和动涡卷的装配组件剖视图。

图5是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的吸力板、动涡卷座和动涡卷的装配组件三维视图。

图6是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的磁路环、励磁线圈和磁路环支撑件的装配组件剖视图。

图7是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的磁路环、励磁线圈和磁路环支撑件的装配组件三维视图。

图8是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的称重传感器、支撑件定位销在机座上的安装位置示意图。

图9是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第一实施例的给励磁线圈供电的电线引出位置与空间剖面图。

图10是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第二实施例的剖视图。

图11是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第二实施例的磁路环、称重传感器和定涡卷的装配组件剖视图。

图12是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第二实施例的磁路环、称重传感器和定涡卷的装配组件三维视图。

图13是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第二实施例的吸力板、拉杆和动涡卷的装配组件剖视图。

图14是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第二实施例的吸力板、拉杆和动涡卷的装配组件三维视图。

图15是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的剖视图。

图16是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的吸力板、压杆和定涡卷的装配组件剖视图。

图17是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的吸力板、压杆和定涡卷的装配组件三维视图。

图18是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的称重传感器、定涡卷和磁路环的装配组件剖视图。

图19是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的定涡卷定位销、压杆通道在定涡卷座上的位置分布三维视图。

图20是本实用新型的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置的第三实施例的称重传感器、定涡卷和磁路环的装配组件三维视图。

附图中：500、控制系统；510、排气压力信号检测系统；520、励磁线圈供电系统；530、称重传感器系统；540、电机转轴相位信号检测系统；1、动涡卷芯；2、动涡卷座；3、磁路环；4、励磁线圈；5、磁路环定位销；6、磁路环支撑件；7、称重传感器；8、电机壳；9、曲柄轴；11、磁路环支撑件定位销；12、吸力板；13、定涡卷芯；14、定涡卷座；15、基座；16、驱动轴承；17、关节；121、励磁线圈引出线通道；601、励磁线圈引出线通道；151、励磁线圈引出线通道；152、称重传感器引出线通道；18、磁路环；19、励磁线圈；21、定位销紧固件；22、磁路环定位销；23、称重传感器；24、定涡卷；25、吸力板；26、吸力板紧固件；27、拉杆；28、动涡卷芯；29、动涡卷座；241、拉杆穿过区域；181、励磁线圈引线穿过区域；31、称重传感器座；32、称重传感器座紧固件；33、称重传感器；34、称重传感器紧固件；35、磁路环；36、励磁线圈；37、定涡卷芯定位销；38、定涡卷座；39、磁路环定位销；41、吸力板；42、吸力板紧固件；43、压杆；44、定涡卷芯紧固件；45、定涡卷芯；46、动涡卷芯；47、动涡卷座；470、动涡卷；380、定涡卷；381、压杆通道；351、励磁线圈引出线通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

请参见图1至图3所示，图1中的曲线a为常规推力曲线(N)，图1中的曲线b为电磁推力曲线(N)，图1中的曲线c为轴向分离力曲线(N)。

压缩机100具有基座15、定涡卷140、马达800、曲柄轴9和动涡卷200。定涡卷140包括有定涡卷芯13和定涡卷座14。动涡卷200包括有动涡卷芯1和动涡卷座2，动涡卷座2上有轴承座201。曲柄轴9由轴承支承并能绕其轴心线转动。定涡卷芯13具有端板131和由端板131延伸而出的涡卷元件132。动涡卷芯1具有端板101和由端板101延伸而出的涡卷元件102，以及固定在端板101下部的动涡卷座2。曲柄轴9的端部有一个偏心的曲轴销901。通过关节17驱动固定在轴承座201内的动涡卷驱动轴承16，从而驱动动涡卷芯1。在运行中，定涡卷140及动涡卷200保持180°的角位移并在径向保持有一个距离即绕动半径Ror。在涡卷元件132和涡卷元件102以及端板131和端板101之间至少形成了一个密封气室。

涡卷的轴向依从浮动技术有两大类：动涡卷向定涡卷作依从浮动；或，定涡卷向动涡卷作依从浮动。

动涡卷配有轴向依从的CSPS机构(具有中心曲柄轴—动关节与周边曲柄销—摆动连接机构相结合的机构，见《改进的具有全方位依从悬浮涡卷的涡卷流体位移装置》，专利号ZL200610121150.3)能在轴向和/或径向进行对定涡卷依从浮动。

另一种轴向依从的浮动技术美国专利U.S.Pat.No.4,767,293(Jean-LucCaillatetal)叙述了由定涡卷向动涡卷做轴向依从浮动的机构。

工作流体由定涡卷座14上的进气口进入吸气通道，然后通过在涡卷之间形成的压缩气室，在涡卷作轨道运动中受到压缩，然后到达中央气室133，再通过排气孔141，排出机外。

实施例一：

本实用新型的工作原理和实施例一是在动涡卷与基座之间安装电磁力组件。实施例一的电磁力组件包括导磁材料和励磁线圈，将将磁路环和吸力板之间的吸力或推力通过机械结构转换成对动涡卷的轴向推力，进而实现克服动涡卷、定涡卷轴向气体分离力的效果。电磁力除了由励磁线圈产生的电磁力，还可以结合永磁体一起提供所需的电磁力。

实施例一的主要改进之处在于相比传统的背压室气体压力，弹簧力及其他力之外，引入了一个能产生电磁力驱动动涡卷向定涡卷作依从浮动的动涡卷轴向浮动电磁机构，以产生能按涡卷所受的气体分离力的变化而同步变化的电磁力。为叙述的方便和简洁起见，本文主要叙述电磁力的引入原理和工作机构。

具体地，请参见图3至图9所示，示出了第一种较佳的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，磁路环3是一个导磁的钢环，其中嵌入励磁线圈4，整体固定安装在动涡卷座2与吸力板12之间，磁路环3是静止不动的，支撑在磁路环支撑件6上。磁路环3上部与动涡卷座2之间保持一定间隙，同时磁路环3与吸力板12之间的间隙，叫做磁隙，也需要控制在一定范围内。

此外，作为一种较佳的实施例，磁隙一要均匀，且要在保证轴向浮动零件(涡卷，吸力板/推力板和活塞等)磨损补偿量的基础上尽量小。磁隙越小，相同电磁力条件下所需供电量越小。

另外，作为一种较佳的实施例，动涡卷座2采用不导磁材料制成，磁路环3与吸力板12均为导磁材料或永磁材料，看具体需要而定。

进一步，作为一种较佳的实施例，励磁线圈4由励磁线圈供电系统520供给一定的电流。通电后，励磁线圈4产生电磁场，电磁场会在磁路环3与吸力板12组成的磁路中形成磁场回路。

更进一步，作为一种较佳的实施例，由于磁路环3与吸力板12之间存有一定的磁隙，所以在磁路环3与吸力板12之间会产生磁场吸力，即产生促使吸力板12往上运动和磁路环3往下运行的力，两者大小相同方向相反。吸力板12与动涡卷座2、动涡卷芯1是固定在一起的，吸力板12往上运动的力会传递到动涡卷芯1上，促使动涡卷芯1向定涡卷芯13靠近，这个力可以作为克服动涡卷200、定涡卷140之间的压缩气体所产生的轴向分离力。

再进一步，作为一种较佳的实施例，磁路环3向下运行的力作用到磁路环支撑件6上，然后再传递到三个称重传感器7上。通过采集称重传感器7输出的电信号经过称重传感器系统530处理，可以实时监控磁路环3与吸力板12之间吸力的大小。采集出来的吸力周期曲线会实时传输到控制系统500中，在控制系统500中与所需推力的理论曲线进行实时对比，根据偏差大小再通过励磁线圈供电系统520实时调整励磁线圈4的供电数值，进而实现闭环控制。

具体地，所需推力的理论曲线是一组曲线，针对压缩机所处工作状态的不同，通过对压缩机几个关键状态参数的采集，控制系统500可以自动进行理论曲线的选取。励磁线圈供电系统520所产生的电流与理论曲线的相位关系和大小对应要由电机转轴相位信号系统540和排气压力信号检测系统510分别加以调节，以达到动涡卷200上所受到的轴向分离力和轴向推力(包括电磁力，及传统的背压气室，压力弹簧等)的合力在满足动涡卷200、定涡卷140接触密封需要的条件下最小化的目的。从而实现动涡卷200对定涡卷140的轴向依从浮动。

本实用新型的实施例一中采用的电磁吸力的方案，也可以改为用电磁斥力以及其他通过简单变化的机械结构来实施。

实施例二：

本实用新型的工作原理和实施例二是引入一个能产生电磁力驱动动涡卷向定涡卷做依从浮动的动涡卷轴向浮动电磁机构。在实施例二中把励磁线圈设置在定涡卷一端。实施例二中的电磁力的控制系统的结构和功能与上述实施例一相同，在此不再赘述。

电磁力组件是由导磁材料+励磁线圈组成，将磁路环和吸力板之间的吸力通过机械结构转换成对动涡卷的拉力，进而实现克服动涡卷、定涡卷轴向气体分离力及其他受力的要求以保证动涡卷、定涡卷保持最可能的轻微接触密封的效果。

具体地，请参见图10至图14所示，示出了第二种较佳的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，导磁材料制作的磁路环18中嵌入励磁线圈19，通过磁路环定位销22及定位销紧固件21整体安装在定涡卷24上。

此外，作为一种较佳的实施例，称重传感器23安装在定涡卷24和磁路环18之间，安装完成后磁路环18在轴向留有一定的自由度，使得在励磁线圈19没有通电时称重传感器23不受力。

另外，作为一种较佳的实施例，吸力板25安装在磁路环18与定涡卷24之间。吸力板25与磁路环18之间保持一定间隙，又称为磁隙；吸力板25与定涡卷24之间保持一定间隙，保证吸力板25在运动过程中不与定涡卷24接触。

进一步，作为一种较佳的实施例，定涡卷24的材质是不导磁材料。当励磁线圈19通电后，电磁场会在磁路环18与吸力板25围成的磁路中形成回路。

更进一步，作为一种较佳的实施例，由于磁路环18与吸力板25之间存有磁隙，在磁路环18与吸力板25之间会产生磁场吸力，即产生一个使吸力板25向上移动的力，和使磁路环18向下移动的力，两者方向相反大小相同。磁路环18向下移动的力会作用到称重传感器23上，大小可以通过称重传感器23实时检测出来。吸力板25向上移动的力会通过拉杆27传递给动涡卷座29，再由动涡卷座29拖着动涡卷芯28向上即向定涡卷24靠近，最终实现克服动涡卷、定涡卷之间轴向气体分离力的效果。

再进一步，作为一种较佳的实施例，励磁线圈19提供吸力的大小，周期等均可通过控制系统500实现闭环控制，保证涡卷压缩机高效、可靠运行。控制系统500的结构和功能与上述实施例一是一样的，在此不再赘述。

本实用新型实施方案例二中采用的电磁吸力的方案，也可以改为用电磁排斥力以及其他通过简单变化的机械结构来实施。

实施例三：

本实用新型的工作原理和实施例三是引入一个能产生电磁力驱动定涡卷向动涡卷做依从浮动的定涡卷轴向浮动电磁机构。在实施例三中把励磁线圈安装在定涡卷一端。实施例三中的电磁力的控制系统的结构和功能与上述实施方案例一相同，在此不再赘述。

电磁力组件是由导磁材料+励磁线圈组成，将将磁路环和吸力板之间的吸力通过机械结构转换成对定涡卷的推力，进而实现克服动涡卷、定涡卷轴向气体分离力及其他受力的要求以保证动涡卷、定涡卷保持最可能的轻微接触密封的效果。

具体地，请参见图15至图20所示，示出了第三种较佳的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其中，吸力板41通过吸力板紧固件42、压杆43、定涡卷芯紧固件44、与定涡卷芯45连接在一起，构成定涡卷芯轴向浮动组件。

此外，作为一种较佳的实施例，定涡卷芯45与动涡卷芯46之间的位置关系由三个定涡卷芯定位销37确定，定涡卷芯轴向浮动组件轴向导向是靠定涡卷芯45轮廓外圆及三个定涡卷芯定位销37完成。

另外，作为一种较佳的实施例，吸力板41由导磁材料制成。三个称重传感器33通过称重传感器紧固件34安装在称重传感器座31上；优选地，称重传感器座31通过称重传感器座紧固件32固定在定涡卷座38上；称重传感器座31与定涡卷座38之间形成的空间用来放置磁路环35，励磁线圈36嵌入磁路环35中；磁路环35的径向位置通过磁路环定位销39定位在定涡卷座38上，以上部件构成电磁推力系统的静态组件。

进一步，作为一种较佳的实施例，静态组件和轴向浮动组件安装在一起后，吸力板41与磁路环35之间保持一定间隙，又称为磁隙。当励磁线圈36通电后，电磁场会在磁路环35与吸力板41围成的磁路中形成回路。

更进一步，作为一种较佳的实施例，由于磁路环35与吸力板41之间存有磁隙，在磁路环35与吸力板41之间会产生磁场吸力，即产生一个使吸力板41向下移动的力，和使磁路环35向上移动的力，两者方向相反大小相同。磁路环35向上移动的力会作用到称重传感器33上，大小可以通过称重传感器33实时检测出来。吸力板41向下移动的力会通过压杆43传递给定涡卷芯45向动涡卷470靠近，最终实现克服动涡卷、定涡卷之间轴向气体分离力的效果。

在进一步，作为一种较佳的实施例，励磁线圈36提供吸力的大小，周期等均可通过控制系统500实现闭环控制，保证涡卷压缩机高效、可靠运行。控制系统500的结构和功能与上述实施方案例一相同，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，包括：

至少一动涡卷，所述动涡卷具有第一端板，所述第一端板的基面上固连有第一螺旋形侧壁；

至少一定涡卷，所述定涡卷具有第二端板，所述第二端板的基面上固连有第二螺旋形侧壁，所述第一螺旋形侧壁与所述第二螺旋形侧壁相啮合；

旋转驱动轴，所述旋转驱动轴驱动所述动涡卷，使所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动；

机壳，所述机壳支持所述定涡卷及所述旋转驱动轴；

当所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动时，所述第一螺旋形侧壁、所述第二螺旋形侧壁、所述第一端板的基面、以及所述第二端板的基面之间形成有可移动的、可改变容积的气室以及工作流体的高压区域和低压区域；

其特征在于，还包括：动涡卷轴向浮动电磁机构，所述动涡卷轴向浮动电磁机构通过电磁力驱动所述动涡卷向所述定涡卷作依从浮动；

所述动涡卷轴向浮动电磁机构包括：

至少一个磁路环，所述磁路环上设有励磁线圈，所述磁路环用于产生电磁力；

吸力板，所述吸力板能够被所述磁路环吸引或排斥；

所述磁路环和所述吸力板之间的电磁吸力和/或电磁斥力使所述动涡卷和所述定涡卷能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封；

还包括：控制系统，所述控制系统用于控制调节电磁力的大小和电磁力的时间相位。

2.根据权利要求1所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述电磁吸力和/或所述电磁斥力与辅助力的合力能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封，其中，所述辅助力为弹簧力、弹性材料的弹力、弹性结构的弹力、和/或流体压力。

3.根据权利要求2所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述磁路环和所述吸力板由导磁材料和或永磁材料制成。

4.根据权利要求1所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述控制系统包括：排气压力信号检测系统，励磁线圈供电系统，称重传感器系统和电机轴相位检测系统；所述控制系统控制调节电磁力的周期变化曲线，使电磁力的周期变化曲线与所述动涡卷和所述定涡卷的轴向气体分离力的曲线同步变化，使所述动涡卷和所述定涡卷之间的PV值不大于10Mpa*m/s，其中，所述PV值为所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触应力与所述动涡卷和所述定涡卷之间相互运动的线速度的乘积。

5.一种具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，包括：

至少一动涡卷，所述动涡卷具有第一端板，所述第一端板的基面上固连有第一螺旋形侧壁；

至少一定涡卷，所述定涡卷具有第二端板，所述第二端板的基面上固连有第二螺旋形侧壁，所述第一螺旋形侧壁与所述第二螺旋形侧壁相啮合；

旋转驱动轴，所述旋转驱动轴驱动所述动涡卷，使所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动；

机壳，所述机壳支持所述定涡卷及所述旋转驱动轴；

当所述动涡卷相对于所述定涡卷作轨道运动时，所述第一螺旋形侧壁、所述第二螺旋形侧壁、所述第一端板的基面、以及所述第二端板的基面之间形成有可移动的、可改变容积的气室以及工作流体的高压区域和低压区域；

其特征在于，还包括：定涡卷轴向浮动电磁机构，所述定涡卷轴向浮动电磁机构通过电磁力驱动所述定涡卷向所述动涡卷作依从浮动；

所述定涡卷轴向浮动电磁机构包括：

至少一个磁路环，所述磁路环上设有励磁线圈，所述磁路环用于产生电磁力；

吸力板，所述吸力板能够被所述磁路环吸引或排斥；

所述磁路环和所述吸力板之间的电磁吸力和/或电磁斥力使所述动涡卷和所述定涡卷能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封；

还包括：控制系统，所述控制系统用于控制调节电磁力的大小和电磁力的时间相位。

6.根据权利要求5所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述电磁吸力和/或所述电磁斥力与辅助力的合力能够克服所述气室以及所述高压区域和所述低压区域中的气体压力所产生的轴向分离力，以保持所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触密封，其中，所述辅助力为弹簧力、弹性材料的弹力、弹性结构的弹力、和/或流体压力。

7.根据权利要求6所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述磁路环和所述吸力板由导磁材料和或永磁材料制成。

8.根据权利要求5所述的具有浮动电磁机构的涡旋流体位移装置，其特征在于，所述控制系统包括：排气压力信号检测系统，励磁线圈供电系统，称重传感器系统和电机轴相位检测系统；所述控制系统控制调节电磁力的周期变化曲线，使电磁力的周期变化曲线与所述动涡卷和所述定涡卷的轴向气体分离力的曲线同步变化，使所述动涡卷和所述定涡卷之间的PV值不大于10Mpa*m/s，其中，所述PV值为所述动涡卷和所述定涡卷之间的接触应力与所述动涡卷和所述定涡卷之间相互运动的线速度的乘积。