專利名稱：磁懸浮制冷壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷壓縮機，特別涉及用于商業(yè)制冷設(shè)備或者家庭使用制冷設(shè)備 中的壓縮機。
背景技術(shù)：
通常使用中的制冷壓縮機，其工作原理為通過活塞的往復(fù)運動來對制冷劑施壓， 迫使制冷劑從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。這種工作方式里的動力轉(zhuǎn)換是將電機的旋轉(zhuǎn)運動通過曲軸 轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)運動，然后再用活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閷χ评鋭┑氖毫Α＿@種工作方 式存在著明顯的效率低下問題首先能量大大浪費，運動方式轉(zhuǎn)變過程中增加了各種機械 摩擦，比如曲軸與活塞之間的連接將產(chǎn)生巨大的摩擦損耗，而活塞本身與活塞汽缸壁之間 也存在著不可避免的摩擦，這些機械摩擦都是客觀存在的，造成了能量的極大浪費；其次制 冷功率收到極大的限制，普通壓縮機的制冷量受到汽缸大小和電機轉(zhuǎn)速的影響，而普通壓 縮電機由于受其結(jié)構(gòu)的制約，其轉(zhuǎn)速一般不高于5000轉(zhuǎn)/分鐘，另外汽缸的大小更是無法 改變，在工作中是保持恒定的參數(shù)，所以當需要增大制冷效果的時候，這樣的壓縮機往往表 現(xiàn)出制冷能力不足；最后普通制冷壓縮機噪音很大，這取決于其機械構(gòu)造，由于存在著大量 的機械摩擦，發(fā)出各種噪聲即為不可避免的；顯然由于上述原因普通制冷壓縮機存在低效 率、高能耗的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由磁懸浮電機提供壓縮動力的采用兩級渦輪增壓的 高速、高效而且節(jié)能的磁懸浮制冷壓縮機。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種磁懸浮制冷壓縮機，具有下殼體和上殼體，下殼體中設(shè)有壓縮電機，上殼體中 設(shè)有與壓縮機電機聯(lián)接轉(zhuǎn)動的壓縮裝置，上殼體頂部設(shè)有壓縮室，上述壓縮裝置包括渦輪 桿，渦輪桿上設(shè)有第一級渦輪和第二級渦輪，且第一、二級渦輪由壓縮室包圍，壓縮室面向 第一、二級渦輪一側(cè)的內(nèi)壁形成與第一、二級渦輪配合的形狀。上述壓縮電機具有定子組件、轉(zhuǎn)子組件和用來支撐轉(zhuǎn)子的磁懸浮支架，上述磁懸 浮支架包括圓環(huán)形的外殼，在外殼周向均勻分布感應(yīng)鐵芯，上述感應(yīng)鐵芯為圓柱形，其中心 軸線都經(jīng)過外殼的圓環(huán)中心，且感應(yīng)鐵芯上設(shè)有用來導(dǎo)通電流的繞組。上述感應(yīng)鐵芯的靠近外殼圓環(huán)中心側(cè)設(shè)有位置傳感器。上述感應(yīng)鐵芯的個數(shù)為12個。上述轉(zhuǎn)子組件具有不銹鋼轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子中間部分的永磁體，上述永磁體由永磁體貼 片粘貼到轉(zhuǎn)軸中間段形成。上述壓縮電機中靠近上殼體端的磁懸浮支架固定在金屬支架上，并通過該金屬支 架與下殼體內(nèi)壁固定連接，且該金屬支架均勻分布在下殼體內(nèi)壁。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
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首先，本發(fā)明壓縮機的壓縮電機采用磁懸浮支架支撐來支撐轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子與 支架之間由于磁力作用相互間并沒有物理接觸，所以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)沒有任何機械摩擦，從而 降低了能耗，提高了電機的性能；其次，本發(fā)明壓縮機的壓縮裝置采用了兩級渦輪增壓方 式，這樣的壓縮裝置對零部件的各種要求不那么苛刻，降低了工藝難度和制造成本，還能夠 在壓縮電機相同轉(zhuǎn)速下情況，相比較得到更好的壓縮效果，所以不但提高了效率，還進一步 節(jié)省了能量。


圖1本發(fā)明磁懸浮制冷壓縮機結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中磁懸浮支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式見圖1，本發(fā)明磁懸浮制冷壓縮機具有下殼體1和上殼體2，下殼體中設(shè)有壓縮電 機，上殼體中設(shè)有壓縮室7和壓縮裝置6。壓縮電機包括定子組件3、轉(zhuǎn)子組件4和磁懸浮 支架5，定子組件3包括定子鐵芯31和纏繞在定子鐵芯上的線包32，通過對線包輸入電流， 能夠使定子鐵芯產(chǎn)生磁場，從而促使中間的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。上述轉(zhuǎn)子組件4包括不銹鋼轉(zhuǎn)軸41，不銹鋼轉(zhuǎn)軸中間段具有凸起的階梯，階梯上 貼有永磁體貼片，形成轉(zhuǎn)子的永磁體42。永磁體42位于轉(zhuǎn)子的中間部分，同時也位于定子 組件3的中間位置包圍。當定子組件的線包32輸入電流，在磁場作用下轉(zhuǎn)子的永磁體42 將在磁力作用下旋轉(zhuǎn)，并且由于磁路總是沿著磁路面積最大的路徑通過的特性，永磁體總 是傾向于保持在定子組件的中心位置，當永磁體42即轉(zhuǎn)子偏離該中心位置時，轉(zhuǎn)子與定子 組件之間的磁場作用將產(chǎn)生把轉(zhuǎn)子拉回原始位置的磁力。見圖2，上述磁懸浮支架5具有圓環(huán)形的外殼51，在圓環(huán)形的外殼周向均勻分布有 感應(yīng)鐵芯52，該感應(yīng)鐵芯為圓柱形，其中心軸線經(jīng)過外殼的圓環(huán)中心，呈放射狀排列，每個 感應(yīng)鐵芯上設(shè)有用來導(dǎo)通電流的繞組53，而且在每個感應(yīng)鐵芯的靠近外殼圓環(huán)中心端設(shè)有 位置傳感器54。上述壓縮電機中靠近上殼體端的磁懸浮支架固定在金屬支架50上，并通過 該金屬支架與下殼體內(nèi)壁固定連接，且該金屬支架均勻分布在下殼體內(nèi)壁。當磁懸浮支架 通入電流后，感應(yīng)鐵芯在電流作用下產(chǎn)生磁力，并且每個感應(yīng)鐵芯的靠近外殼圓環(huán)中心端 的極性相同，能夠?qū)D(zhuǎn)子的支撐端產(chǎn)生磁力作用，因此轉(zhuǎn)子能夠懸浮于空中而不與磁懸浮 支架發(fā)生物理接觸。位置傳感器54能夠檢測到感應(yīng)鐵芯與相對側(cè)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸表面之間的 距離信息，并將該信號反饋給控制電路，控制電路比較各個感應(yīng)鐵芯上位置傳感器的反饋 信息，進行比較，如果發(fā)生某個感應(yīng)鐵芯與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸距離較近時，將調(diào)整該感應(yīng)鐵芯上繞組 的通入電流大小，改變該感應(yīng)鐵芯對轉(zhuǎn)軸的磁力大小，進而調(diào)整轉(zhuǎn)軸在磁懸浮支架中的相 對位置，盡量保持轉(zhuǎn)軸處于中心位置，不致發(fā)生與磁懸浮支架碰擦的現(xiàn)象。在本實施例中磁 懸浮支架具有12個感應(yīng)鐵芯，能夠?qū)D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生足夠的磁浮力，并且由于存在12個相應(yīng) 的位置傳感器，對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的位置調(diào)整也達到很高的精確度。為了控制本發(fā)明中壓縮電機轉(zhuǎn)子的軸向竄動，在電機的定子組件兩端設(shè)有第二位 置傳感器，該傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的軸向位移，一旦軸向位移超過設(shè)定值，控制電路將調(diào)整 定子組件的輸入電流，增強磁場對轉(zhuǎn)子的作用，在磁路總是沿著磁路面積最大的路徑通過特性作用下，轉(zhuǎn)子回復(fù)原位。本發(fā)明壓縮電機的電源控制電路采用BLDC專用的驅(qū)動芯片，其輸出脈沖階躍由 芯片內(nèi)置鎖相環(huán)電路控制使得輸出電平穩(wěn)定、精確，而且具有判斷轉(zhuǎn)子電氣位置的能力，免 去了常規(guī)同類BLDC產(chǎn)品需要霍爾器件來定位轉(zhuǎn)子電角度問題，從而使得產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上更 加小巧。為了滿足低壓啟動(3V)的特殊要求，對定子的匝數(shù)，轉(zhuǎn)子的表磁強度，磁能積參 數(shù)做了大量的仿真，最終將表磁強度定格在1500GS左右，匝數(shù)和相電阻的參數(shù)也得到了優(yōu) 化。最后使得啟動時，電壓負反饋的值在一個很好的閥值，滿足了控制芯片對反饋信號的要 求，提高了性能指標，而且整個電機疊高只有5mm，從而實現(xiàn)了一體化的設(shè)計要求。再見圖1，上述壓縮室7位于上殼體頂部，用來容納被壓縮的制冷劑，壓縮室中的 制冷劑在足夠壓力下從氣態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)，并從壓縮室流向壓力閥8，靠壓力打開壓力閥進入 下一步流通。上述壓縮裝置6包括與轉(zhuǎn)子組件的不銹鋼轉(zhuǎn)軸41固定連接的渦輪桿61和第 一、二級渦輪62、63，兩級渦輪呈前后放置，且第二級渦輪直徑大于第一渦輪直徑，兩級渦輪 由壓縮室包圍，在壓縮室靠近渦輪側(cè)形成相配合的形狀。在第一、二級渦輪轉(zhuǎn)動時，很容易 將壓縮室外的制冷劑壓入壓縮室內(nèi)，而且由于存在兩級渦輪壓縮，即使在渦輪桿61較低轉(zhuǎn) 速時，仍然可以得到較大的壓縮效率。當本發(fā)明磁懸浮制冷壓縮機工作時，制冷劑從進氣口 9進入壓縮機腔體，壓縮機 電機導(dǎo)入電流后，轉(zhuǎn)子組件在磁懸浮支架作用下，處于懸浮狀態(tài)與支架之間沒有任何物理 接觸，其轉(zhuǎn)動效率高，轉(zhuǎn)速快。壓縮機的壓縮裝置第一、二級渦輪62、63在壓縮電機高效帶 動下，其渦輪抽取下殼體進氣口進入的制冷劑向壓縮室內(nèi)注入，通過兩輪增壓使制冷劑的 壓力迅速增高，并最終由氣態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)。采用兩級渦輪保證電機在低速運轉(zhuǎn)時也能產(chǎn)生 足夠的壓力，以保證制冷劑能夠迅速液化。當壓縮室內(nèi)的液態(tài)制冷劑達到一定的壓力時，液 態(tài)制冷劑迫使壓力閥8打開，從而輸出液態(tài)制冷劑。整個磁懸浮制冷壓縮機的工作過程除 了壓縮電機轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動外，沒有其他的零部件發(fā)生移動或者旋轉(zhuǎn)，從而減少了整個系統(tǒng) 的機械摩擦損耗，提高了整個壓縮機系統(tǒng)的效率。
權(quán)利要求
一種磁懸浮制冷壓縮機，具有下殼體(1)和上殼體(2)，下殼體中設(shè)有壓縮電機，上殼體中設(shè)有與壓縮機電機聯(lián)接轉(zhuǎn)動的壓縮裝置(6)，上殼體頂部設(shè)有壓縮室(7)，其特征在于上述壓縮裝置包括渦輪桿(61)，渦輪桿上設(shè)有第一級渦輪(62)和第二級渦輪(63)，且第一、二級渦輪由壓縮室包圍，壓縮室面向第一、二級渦輪一側(cè)的內(nèi)壁形成與第一、二級渦輪配合的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮制冷壓縮機，其特征在于上述壓縮電機具有定子組 件(3)、轉(zhuǎn)子組件(4)和用來支撐轉(zhuǎn)子的磁懸浮支架(5)，上述磁懸浮支架包括圓環(huán)形的外 殼(51)，在外殼周向均勻分布感應(yīng)鐵芯(52)，上述感應(yīng)鐵芯為圓柱形，其中心軸線都經(jīng)過 外殼的圓環(huán)中心，且感應(yīng)鐵芯上設(shè)有用來導(dǎo)通電流的繞組(53)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮制冷壓縮機，其特征在于上述感應(yīng)鐵芯(52)的靠近 外殼圓環(huán)中心側(cè)設(shè)有位置傳感器(54)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮制冷壓縮機，其特征在于上述感應(yīng)鐵芯的個數(shù)為12個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮制冷壓縮機，其特征在于上述轉(zhuǎn)子組件(4)具有不 銹鋼轉(zhuǎn)軸(41)和轉(zhuǎn)子中間部分的永磁體(42)，上述永磁體(42)由永磁體貼片粘貼到轉(zhuǎn)軸 中間段形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮制冷壓縮機，其特征在于上述壓縮電機中靠近上殼 體端的磁懸浮支架固定在金屬支架(50)上，并通過該金屬支架與下殼體內(nèi)壁固定連接，且 該金屬支架均勻分布在下殼體內(nèi)壁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制冷壓縮機，特別涉及用于商業(yè)制冷設(shè)備或者家庭使用制冷設(shè)備中的壓縮機。目的在于提供一種由磁懸浮電機提供壓縮動力的采用兩級渦輪增壓的高速、高效而且節(jié)能的磁懸浮制冷壓縮機。一種磁懸浮制冷壓縮機，具有下殼體和上殼體，下殼體中設(shè)有壓縮電機，上殼體中設(shè)有與壓縮機電機聯(lián)接轉(zhuǎn)動的壓縮裝置，上殼體頂部設(shè)有壓縮室，上述壓縮裝置包括渦輪桿，渦輪桿上設(shè)有第一級渦輪和第二級渦輪，且第一、二級渦輪由壓縮室包圍，壓縮室面向第一、二級渦輪一側(cè)的內(nèi)壁形成與第一、二級渦輪配合的形狀。
文檔編號F04B35/04GK101956689SQ20091030440
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者張俊, 韓正國 申請人:江蘇洛克電氣有限公司