音圈电机驱动式无油涡旋压缩机的制作方法
【专利摘要】一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，该压缩机包括静涡盘、涡旋压缩机底盘、动涡盘以及四个可滑动的音圈电机，本无油涡旋压缩机与现有无油涡旋压缩机相比具有体积小、质量轻、结构紧凑等优点且具有一定的运动柔性、无需润滑油、结构简单紧凑。
【专利说明】
音圈电机驱动式无油涡旋压缩机
技术领域
[0001]本实用新型专利涉及一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，该无油涡旋压缩机属于磁悬浮技术领域。
【背景技术】
[0002]目前市场上销售的涡旋式压缩机绝大部分是由电机作为驱动元件，其按结构划分可分为全封闭式涡旋压缩机和开放式涡旋压缩机。全封闭式涡旋压缩机是由电主轴提供驱动力，而开放式涡旋压缩机则是由外加电机提供驱动力。这种两种结构都需要把涡旋压缩机主轴的自转转化为动涡盘的公转，所以要在动涡盘的下端配备防自转机构来实现动涡旋盘的平动画圆动作。防自转机构一般又分为十字滑环防自转机构、滚珠防自转机构和小曲拐防自转机构，涡旋压缩机在工作时动涡盘所受的径向力、切向力、自传力矩和倾覆力矩均传递给防自转装置，所以该装置需要进行一定的润滑。而且现有涡旋压缩机的主轴两端需要配备主、副轴承，主轴与动涡盘的连接处也需要安装轴承，这些轴承均需要进行油润。所以现有涡旋压缩机的下端配有润滑装置，该润滑装置供油方式是通过压缩机中的压差来提供动力的，这种结构使得涡旋压缩机中的气体和油混合在一起，还要配备过滤装置使气体和油分离。有油就会存在一定的油耗，具相关数据统计在化工产业中由于大批压缩机的使用导致每年都要投入大量资金在压缩机中的油耗上。涡旋压缩机在工作时当动涡旋齿与静涡旋齿结合时中间若出现凸点时，动涡旋齿是不具备退让功能的，会使涡旋齿遭到一定破坏，现有涡旋压缩机的解决方案是对主轴与动涡盘连接处采用间隙配合，已提供一定的退让空间使动涡盘退让，这种方案虽然解决了退让问题，但是却增加了动涡盘与静涡盘之间的间隙，使涡盘的径向与切向的泄漏量增加，工作效率降低。涡旋压缩机作为公认的第三代压缩机具有节能、环保、高效等优点，广受国际社会的关注。涡旋压缩机应用范围目前已从制冷空调和动力工程向医药、食品、燃料电池等需求无油污染的洁净压缩气体的领域拓展。现今的汽车发动机的替代燃料一一燃料电池以其卓越的优点及接近零排放的优势将会长久盛行，而无油涡旋压缩机又是最新热点技术质子交换膜燃料电池系统所必不可少的一部分，燃料电池的发展必将引领无油涡旋压缩机的进步。而现有的无油涡旋压缩机一般有两种:一种是把油润的涡旋压缩机中的润滑装置去掉，把油润滑的轴承换成自润滑轴承，把防自转装置中与动涡盘和壳体有接触面的地方涂上一层自润滑材料，这种方法虽然达到了无油的目的但也带来一些新的问题。另一种是把压缩空气的涡旋腔与需要油润的地方隔开，已达到输出的气体是洁净气体的目的，由于涡旋压缩机的供油是通过压缩机壳体内部的压差来实现的，而上述结构中的下端不存在压差，所以需要另外安装供油装置，该结构在一定程度上并不是真正意义上的无油涡旋压缩机。
【发明内容】
[0003]实用新型目的:实用新型提供一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其目的是解决以往所存在的问题。
[0004]技术方案:实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:该压缩机包括静涡盘、涡旋压缩机底盘、动涡盘以及四个可滑动的音圈电机，静涡盘、与涡旋压缩机底盘连接形成内部空腔结构，动涡盘以及四个可滑动的音圈电机设置在该内部空腔结构内，动涡盘的动涡旋齿与静涡盘的静涡旋齿相互插接，四个可滑动的音圈电机设置在涡旋压缩机底盘上并通过音圈电机支架与动涡盘连接。
[0006]在静涡盘上设置有与内部空腔连通的进气孔和排气孔，排气孔在静涡盘的中心位置，进气孔在静涡旋齿的最外端，静涡盘的内侧边缘处有三组电磁铁且相互之间成120度夹角安装，每组电磁铁中由两个电磁铁组成，且两个电磁铁中间为电涡流传感器，电涡流传感器是通过传感器支架固定在动涡盘上。
[0007]在排气孔的下端对应的动涡盘位置处有一凹下的椭圆形凹槽。
[0008]在动涡盘的盘面上有凸起的环形密封圈，该环形密封圈的外缘处有一个永磁环，且该永磁环与静涡盘上的电磁铁相对应。
[0009]音圈电机由两个矩形永磁铁、一个T型坡莫合金、一个矩形坡莫合金、一个线圈支架和铜线圈组成，它们的相对位置为T型坡莫合金与矩形坡莫合金组成一个H形的坡莫合金框，H型坡莫合金的里面为一个线圈支架，线圈支架的外侧为缠绕的铜线圈，该线圈支架两端的厚度不同，线圈支架厚度较厚的一端与音圈电机支架一侧的两个凸台连接。
[0010]H型坡莫合金的上下两边各有一个矩形永磁铁，上边矩形永磁铁的磁极方向为上端S极下端N极，下边矩形永磁铁的磁极方向为上端N极下端S极。
[0011]动涡盘的背面有一凸起的凸台，该凸台的中心位置与涡旋压缩机底盘上音圈电机支架的中心位置相对应。
[0012]涡旋压缩机底盘上有一个圆形的安装孔，在装配时该安装孔用于最后连接音圈电机支架与动涡盘背面的凸台。
[0013]其中动涡盘上的永磁环的径向宽度要大于静涡盘上电磁铁长度的5-10mm。
[0014]其中音圈电机中线圈支架在长度方向上两侧厚度不同，其中一侧要比另一侧厚5-1 Omnin
[0015]优点效果:
[0016]本实用新型提供一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，本无油涡旋压缩机与现有无油涡旋压缩机相比具有体积小、质量轻、结构紧凑等优点且具有一定的运动柔性、无需润滑油、结构简单紧凑。
[0017]【附图说明】:
[0018]图1表示音圈电机驱动式无油涡旋压缩机的外观视图
[0019]图2表示音圈电机驱动式无油涡旋压缩机的剖视图
[0020]图3表示音圈电机驱动式无油涡旋压缩机静涡盘3结构图
[0021]图4表示音圈电机驱动式无油涡旋压缩机动涡盘14结构图
[0022]图5表示音圈电机驱动式无油涡旋压缩机底盘13结构图
[0023]图6表不音圈电机结构图。
[0024]【具体实施方式】:
[0025]如图1所示，本实用新型提供一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，该压缩机包括静涡盘3、涡旋压缩机底盘13、动涡盘14以及四个可滑动的音圈电机，静涡盘3、与涡旋压缩机底盘13连接形成内部空腔结构，动涡盘14以及四个可滑动的音圈电机设置在该内部空腔结构内，动涡盘14的动涡旋齿与静涡盘3的静涡旋齿相互插接，四个可滑动的音圈电机设置在涡旋压缩机底盘13上并通过音圈电机支架11与动涡盘14连接。
[0026]在静涡盘3上设置有与内部空腔连通的进气孔2和排气孔I，排气孔I在静涡盘3的中心位置，进气孔2在静涡旋齿的最外端，静涡盘3的内侧边缘处有三组电磁铁5且相互之间成120度夹角安装，每组电磁铁5中由两个电磁铁5组成，且两个电磁铁5中间为电涡流传感器17，电涡流传感器17是通过传感器支架18固定在动涡盘14上，每个电磁铁5的上方都有一个电磁铁支架4，每个电磁铁5都依靠电磁铁支架4固定在静涡盘3上，也可以利用其他公知的固定方式。
[0027]在排气孔I的下端对应的动涡盘14位置处有一凹下的椭圆形凹槽19。
[0028]在动涡盘14的盘面上有凸起的环形密封圈16，该环形密封圈16的外缘处有一个永磁环15，且该永磁环与静涡盘3上的电磁铁5相对应。
[0029]结合图6，音圈电机由两个矩形永磁铁、一个T型坡莫合金7、一个矩形坡莫合金、一个线圈支架12和铜线圈8组成，它们的相对位置为T型坡莫合金7与矩形坡莫合金组成一个H形的坡莫合金框，H型坡莫合金的里面为一个线圈支架12，线圈支架12的外侧为缠绕的铜线圈8，该线圈支架12两端的厚度不同，线圈支架12厚度较厚的一端与音圈电机支架11 一侧的两个凸台连接，该连接为螺栓连接或其他公知的方式连接。单边厚的主要作用是为了固定线圈支架12与音圈电机支架11，其固定方式为螺栓固定。其中音圈电机的U方向为驱动力的方向，V方向为线圈的滑动方向(其方式为平行U轴滑动)如图6所示。
[0030]H型坡莫合金的上下两边各有一个矩形永磁铁，上边矩形永磁铁6的磁极方向为上端S极下端N极，下边矩形永磁铁9的磁极方向为上端N极下端S极，两个矩形永磁铁分别通过螺栓连接固定在H型坡莫合金框上。
[0031]动涡盘14的背面有一凸起的凸台，该凸台的中心位置与涡旋压缩机底盘13上音圈电机支架11的中心位置相对应。
[0032]涡旋压缩机底盘13上有一个圆形的安装孔10，在装配时该安装孔10用于最后连接音圈电机支架11与动涡盘14背面的凸台。
[0033]其中动涡盘14上的永磁环15的径向宽度要大于静涡盘14上电磁铁5长度的5-1 Omnin
[0034]其中音圈电机中线圈支架11的两端厚度不同，其中一端要比另一端厚5-10mm。
[0035]动涡盘实现平动画圆的方法是:涡旋压缩机底盘13上四个可滑动式音圈电机为驱动力如图5所示，当X方向上两个音圈电机通电时，使得线圈8向Y向移动，由于四个音圈电机的线圈8是通过音圈电机支架11连接在一起的，所以Y方向上音圈电机的线圈8向Y向滑动，当Y方向上两个音圈电机通电时，使得线圈8向X向移动，在X方向上音圈电机的线圈8向X向滑动，通过X、Y方向上音圈电机的相互作用来实现动涡盘14的平动画圆动作。
[0036]下面对本实用新型做进一步详细的说明:
[0037]正如图3所表示的那样，电磁铁5由E型硅钢片和铜线圈组成，且电磁铁5的安装位置为延静涡盘3半径方向安装。如图4所示，电磁铁5的下方正对着动涡盘14上的永磁环15，永磁环15的径向宽度要大于电磁铁5的长度，永磁环15安放在动涡盘14的外缘处，采用螺栓连接，永磁环15的内侧与动涡旋齿的外侧之间有一个圆环型的密封圈16，该密封圈16避免了进气腔的气体与涡旋压缩机底盘的气体直接接触，保证了压缩气体的洁净。
[0038]在动涡盘14中心位置处有一凹下的椭圆形凹槽19，在排气时这个凹槽19可以储存排气腔中残余的气体，减少涡旋压缩机在排气末端时的震动。在排气时由于排气腔的气体不会被完全排尽，残余的气体会对动涡盘产生一个阻力，所以这个凹槽19可以储存排气腔中残余的气体，减少涡旋压缩机动涡盘在排气时所受的阻力。.
[0039]结合图2音圈电机驱动式无油涡旋压缩机的工作过程是:依靠涡旋压缩机底盘13上固定的四个可滑动式音圈电机作为驱动力如图5所示，当X方向上两个音圈电机通电时，使得线圈向Y向移动，由于各音圈电机的线圈8是通过音圈电机支架11连接在一起的，所以Y方向上音圈电机的线圈8向Y向滑动，当Y方向上两个音圈电机通电时，使得线圈8向X向移动，在X方向上音圈电机的线圈8向X向滑动，通过X、Y方向音圈电机的相互作用来实现动涡盘的平动画圆动作。涡旋压缩机在工作时由于吸气口的过滤不完全，会吸入少量的细微颗粒。由于音圈电机的驱动力为磁力驱动所以当动涡盘14与静涡盘3之间出现细微颗粒时，动涡盘14会在细微颗粒的作用下退让，而且当越过细微颗粒后动涡盘14回复原有运动轨迹，这样不仅可保护涡旋齿还可以有效的防止泄漏，提高涡旋压缩机的效率。由于动涡盘14在实际工作中会受到轴向力的作用，该力是通过动涡盘14上的永磁环15吸引静涡盘3上电磁铁5中的硅钢片来抵消，同时三组电磁铁5同时通相同大小的电流来辅助静涡盘3与动涡盘14之间的吸引力。涡旋压缩机在工作时由于切向力与径向力的合力作用在动涡盘14的中间位置与动涡盘14的驱动力之间存在一定的距离，使得动涡盘14受到一个随动涡盘14转动而转动的倾覆力矩，该力矩是由静涡盘3上分布成120度的三组电磁铁5分别通电来抵消的，也就是说涡旋压缩机工作时由于气体压力的作用，使得动涡盘14还会受到切向力和径向力的作用，动涡盘14的切向力为垂直于动涡盘基圆圆心与静涡盘基圆圆心连线的中间位置处的力，径向力则为与切向垂直且平行于动涡盘基圆圆心与静涡盘基圆圆心连线的力。且切向力和径向力的方向是随着动涡盘14的转动而发生变化的。由于切向力与径向力的合力作用在动涡盘14中涡旋齿齿高的中间位置与动涡盘14的驱动力作用在音圈电机支架11之间存在一定的距离，使得动涡盘14受到一个随动涡盘14转动而转动的倾覆力矩，该力矩是由静涡盘3上分布成120度的三组电磁铁5分别通电来抵消的。
【主权项】
1.一种音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:该压缩机包括静涡盘(3)、涡旋压缩机底盘(13)、动涡盘(14)以及四个可滑动的音圈电机，静涡盘(3)、与涡旋压缩机底盘(13)连接形成内部空腔结构，动涡盘(14)以及四个可滑动的音圈电机设置在该内部空腔结构内，动涡盘(14)的动涡旋齿与静涡盘(3)的静涡旋齿相互插接，四个可滑动的音圈电机设置在涡旋压缩机底盘(13)上并通过音圈电机支架(11)与动涡盘(14)连接。2.根据权利要求1所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:在静涡盘(3)上设置有与内部空腔连通的进气孔(2)和排气孔(I)，排气孔(I)在静涡盘(3)的中心位置，进气孔(2)在静涡旋齿的最外端，静涡盘(3)的内侧边缘处有三组电磁铁(5)且相互之间成120度夹角安装，每组电磁铁(5)中由两个电磁铁(5)组成，且两个电磁铁(5)中间为电涡流传感器(17)，电涡流传感器(17)是通过传感器支架(18)固定在动涡盘(14)上。3.根据权利要求2所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:在排气孔(I)的下端对应的动涡盘(14)位置处有一凹下的椭圆形凹槽(19)。4.根据权利要求1所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:在动涡盘(14)的盘面上有凸起的环形密封圈(16)，该环形密封圈(16)的外缘处有一个永磁环(15)，且该永磁环与静涡盘(3 )上的电磁铁(5 )相对应。5.根据权利要求1所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:音圈电机由两个矩形永磁铁、一个T型坡莫合金(7)、一个矩形坡莫合金、一个线圈支架(12)和铜线圈(8)组成，它们的相对位置为T型坡莫合金(7)与矩形坡莫合金组成一个H形的坡莫合金框，H型坡莫合金的里面为一个线圈支架(12)，线圈支架(12)的外侧为缠绕的铜线圈(8)，该线圈支架(12)两端的厚度不同，线圈支架(12)厚度较厚的一端与音圈电机支架(11)一侧的两个凸台连接。6.根据权利要求5所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:H型坡莫合金的上下两边各有一个矩形永磁铁，上边矩形永磁铁(6)的磁极方向为上端S极下端N极，下边矩形永磁铁(9)的磁极方向为上端N极下端S极。7.根据权利要求1所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:动涡盘(14)的背面有一凸起的凸台，该凸台的中心位置与涡旋压缩机底盘(13)上音圈电机支架(11)的中心位置相对应。8.根据权利要求1所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:涡旋压缩机底盘(13)上有一个圆形的安装孔(10)，在装配时该安装孔(10)用于最后连接音圈电机支架(11)与动涡盘(14)背面的凸台。9.根据权利要求4所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:其中动涡盘(14)上的永磁环(15)的径向宽度要大于静涡盘(14)上电磁铁(5)长度的5-10mm。10.根据权利要求4所述的音圈电机驱动式无油涡旋压缩机，其特征在于:其中音圈电机中线圈支架(12)在长度方向上两侧厚度不同，其中一侧要比另一侧厚5-10mm。
【文档编号】F04C18/02GK205533209SQ201620304008
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】窦汝桐, 孙兴伟, 孙凤
【申请人】沈阳工业大学