专利名称：变频螺杆式制冷压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷压缩机，尤其涉及一种半封闭螺杆式制冷压缩机，特别是一种半封闭变频螺杆式制冷压缩机。
背景技术：
制冷压缩机在制冷系统中是必不可少的。目前被广泛使用的压缩机主要有活塞式、涡旋式、螺杆式、离心式等。
现有螺杆式制冷压缩机均采用电机驱动主动螺杆转子旋转，并通过主动螺杆转子驱动从动转子，螺杆转子分为阴、阳转子，阴、阳转子相互啮合，转子外圆与壳体配合，当啮合的转子工作对旋转时，转子齿槽与壳体之间的容积发生改变，从而实现气体的吸入，压缩和排出，完成连续的气体压缩循环。
早期的螺杆式制冷压缩机均为固定转速工作方式，无法通过变速进行能量调节，大型螺杆制冷压缩机中，可采用滑阀式能量调节机构，但由于滑阀式能量调节机构结构复杂，要求加工精度高，成本高，所以在常规空调制冷压缩机中很少采用，常规空调用螺杆式制冷压缩机中，均不设置能量调节机构，使螺杆式制冷压缩机结构大为简化，并大幅降低了制造成本。为了实现部分能量调节，通常一套制冷系统中，设置多个无能量调节装置的压缩机(简称多机头系统)，通过部分停机法，实现有限能量调节。虽然采用多机头后，可实现分级能量调节，增加机组的可靠性，但同时增加了机组的故障率和维修管理工作量，增大了成本。
为此，中国专利公开号为CN2538982Y公开了一种螺杆式气体压缩装置，该装置包括变频调速器、变频高速电机、壳体、轴承、主动螺杆转子和从动螺杆转子。其通过改变变频高速电机频率调节转速，从而实现全过程无级变速能量调节，同时，电机转速可在远大于工频电源同步转速下运行，大幅提高螺杆式制冷压缩装置的排气量，使压缩装置的单位制冷量成本下降，减小了机组体积。
由于变频螺杆式制冷压缩机存在着上述优点，目前有越来越多的制冷机组开始使用变频式制冷压缩机。但现有市场上销售的变频螺杆式制冷压缩机存在如下不足之处1、变频范围狭窄，最大变频范围为30Hz-120Hz，单机制冷量范围不够宽广；2、压缩机与变频器为分体独立式结构，体积庞大，且变频器散热仍然采用传统的风冷式。3、电机采用高频额定设计方法，没有考虑部分负荷下的能效比提升；4、在高频率运转下压缩机噪声值过大；5、变频器用于电机转速的控制，缺少压缩机及空调系统控制元件的综合监控功能。
为了解决压缩机与变频器为分体独立式结构，体积庞大以及散热的问题，中国专利公告号为CN2572653Y公开了一种具变频装置的马达，其中马达本体于顶端设有一易导热的容置室，其内部设有电路板且电路元件所连接的散热板与容置室内所设的散热座贴靠结合，相对于散热座外侧的容置室设有数散热片，籍由马达运转时内部风扇动作所形成的空气流动对散热座进行降温，使变频装置所产生的热量可以有效的进行散热。并可缩减体积及减少所需空间。
但该专利使用的空气流动来进行散热，其变频装置中发热元件的热量仍然不能很有效的得到解决，体积仍然较庞大。
目前，随着轴承技术的进步，半封闭螺杆式制冷压缩机的变频范围已经从130Hz提升到150Hz，使得单机制冷量范围比较宽广。
发明内容
本发明的第一目的为了解决上述含变频功能的电子控制装置中发热元件的热量仍然不能很有效的得到解决，体积仍然较庞大的技术问题，而提供一种变频螺杆式制冷压缩机，该变频螺杆式制冷压缩机可直接将含变频功能的电子控制装置安装在压缩机壳体上，通过制冷剂循环系统提供的制冷剂予以散热，从而达到半封闭螺杆式制冷压缩机和含变频功能的电子控制装置结合成一个整体。
为了实现上述第一目的，本发明是通过以下技术方案实现的变频螺杆式制冷压缩机，包括包含具变频调速功能的压缩机控制装置、变频高速电机、密封承压壳体、轴承、主动螺杆转子和从动螺杆转子组成，压缩机控制装置的非控制电源输出端和变频高速电机的电源接线柱相连，变频高速电机的轴与主动螺杆转子连接，主动螺杆转子驱动从动螺杆转子旋转；主动螺杆转子和从动螺杆转子通过轴承支承在壳体内；在壳体上设置有吸、排气口，内设有连通吸、排气口的气体流道；其特征在于，其中变频高速电机引出线之接线腔体的顶端设有一容易密封的接线操作室，该接线操作室与壳体连为一体，其内部供内置变频高速电机引出线和一带有接线端子座的密封板，变频高速电机引出线接接线端子座；密封板上设有与外部电源相连接的导电螺纹柱，所述包含具变频调速功能的压缩机控制装置所连接的散热底座与该密封板贴靠结合，籍由制冷压缩机运转时制冷介质所产生的汽化潜热作用，对密封板相结合的具变频调速功能的压缩机控制装置之IGBT模块进行冷却，使压缩机控制装置所产生的热量可以有效的进行散热，并可大大缩小体积，是减少变频器所需空间的实用设计。
所述的压缩机内部具有一定的压力，属压力容器，其中的密封板与接线操作室之间可配合螺栓予以结合固定。
所述的密封板上设有固定孔及定位孔，且与防护外罩配合螺钉寓意结合固定。
所述的防护外罩，其中具有与外界相通的孔，以容各类导线和控制线通过。
上述变频螺杆式制冷压缩机将具变频调速功能的压缩机控制装置整合在制冷压缩机的壳体上，使带具变频调速功能的压缩机控制装置的变频螺杆式制冷压缩机有效地形成为一体机，利用制冷压缩机使用的制冷介质来冷却具变频调速功能的压缩机控制装置的发热量，可极大地缩小变频调速器和制冷压缩机一体机的体积。
本发明的第二目的为了解决上述现有的轴承在150Hz下运行可靠性比较差的技术问题，而提供一种变频螺杆式制冷压缩机。
该变频螺杆式制冷压缩机用于支承主动螺杆转子和从动螺杆转子的轴承为极限转速大于9000r/min，其轴向、径向分力为方向性的高极限转速轴承。
本发明的第三目的为了解决上述高频下产生的气流噪声和流道狭小而产生的高流阻技术问题，而提供一种变频螺杆式制冷压缩机。
该变频螺杆式制冷压缩机壳体内的吸、排气口的通流面积比常规的变频螺杆式制冷压缩机的吸、排气口大30-50％；连通吸、排气口的气体流道的通流面积比常规的变频螺杆式制冷压缩机的连通吸、排气口的气体流道大30-50％。
本发明的第四目的为了解决上述压缩机部分负荷下出现的低能效比的技术问题，而提供一种变频螺杆式制冷压缩机。
该变频螺杆式制冷压缩机的具变频调速功能的压缩机控制装置对变频高速电机采取PWM控制方式进行控制，实现对变频高速电机分段式变频控制和无段容调与变频双控制，这样可以有效提升部分负荷下的能效比，达到最佳节能效果。
本发明的第五目的为了解决上述变频器用于电机转速的控制，缺少压缩机及空调系统控制元件的综合监控功能的技术问题，而提供一种变频螺杆式制冷压缩机。
该变频螺杆式制冷压缩机通过在变频高速电机设置电机缺相、反转、绕组温度传感器、和在压缩机上设置吸排气温度传感器、润滑油温度传感器、油位开关信号传感器、油流量开关信号传感器以及在制冷系统中设置冷水温度传感器、冷却水温度传感器、冷却塔风扇转速传感器、电子膨胀开关启度传感器，这些传感器与具变频调速功能的压缩机控制装置的输入端连接，向控制装置馈送各种信号，具变频调速功能的压缩机控制装置对变频高速电机进行控制和对整个制冷系统进行控制。这样使压缩机始终运行在最佳工作点，可有效延长压缩机使用寿命，达到真正的系统节能效果。
本发明可以适用于R134a、R407C、R404A、R410A、R22冷媒，应用温域范围为+20℃∽-50℃。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本发明变频螺杆式制冷压缩机的结构示意图。
图2为图1的俯视剖视图。
图3为本发明变频螺杆式制冷压缩机的立体示意图。
图4为本发明变频螺杆式制冷压缩机的控制方框图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1-图3所示，变频螺杆式制冷压缩机由包含具变频调速功能的压缩机控制装置1、变频高速电机2、壳体6、轴承3、主动螺杆转子7和从动螺杆转子8组成，压缩机控制装置1的输出端接变频高速电机3的接线端子座(图中未示出)，向变频高速电机2提供可变频率的电源，变频高速电机3的轴与主动螺杆转子7连接，主动螺杆转子7驱动从动螺杆转子8旋转；主动螺杆转子7和从动螺杆转子8通过轴承3支承在壳体6内；主动螺杆转子7和从动螺杆转子8互为阴、阳转子，阴、阳转子相互啮合，转子外圆与壳体6配合，当啮合的阴、阳转子对7和8旋转时，转子齿槽与壳体6之间的容积会发生改变，从而实现气体的吸入、压缩和排出，完成连续的气体压缩循环。
在壳体6上设置有吸、排气口61、62，内设有连通吸、排气口61、62的气体流道63；变频高速电机2引出线之接线腔体64的顶端设有一容易密封的接线操作室65，该接线操作室65与壳体6连为一体，其内部供内置变频高速电机2引出线和一带有接线端子座的密封板652，由于压缩机内部具有一定的压力，属压力容器，其中的密封板652与接线操作室65之间可配合螺栓予以结合固定。在密封板652上设有固定孔及定位孔，以使包含具变频调速功能的压缩机控制装置1所连接的散热底座12和防护外罩13与该密封板652配合螺钉寓意贴靠结合固定。在防护外罩13上有与外界相通的孔，以容各类导线和控制线通过。
变频高速电机2引出线接接线端子座651；密封板652上设有与外部电源相连接的导电螺纹柱652a，包含具变频调速功能的压缩机控制装置1所连接的散热底座12与该密封板652贴靠结合，籍由制冷压缩机运转时制冷介质所产生的汽化潜热作用，对密封板652相结合的压缩机控制装置1进行冷却，使包含具变频调速功能的压缩机控制装置1所产生的热量可以有效的进行散热，并可大大缩小体积，减少包含具变频调速功能的压缩机控制装置1所需空间。
上述变频螺杆式制冷压缩机将包含具变频调速功能的压缩机控制装置1整合在制冷压缩机的壳体6上，使包含具变频调速功能的压缩机控制装置1的变频螺杆式制冷压缩机有效地形成为一体机，利用制冷压缩机使用的制冷介质来冷却包含具变频调速功能的压缩机控制装置1的发热量，可极大地缩小包含具变频调速功能的压缩机控制装置1和制冷压缩机一体机的体积。
变频高速电机2可以通过包含具变频调速功能的压缩机控制装置1改变输入电源频率调节转速，来实现变频螺杆式制冷压缩机的全过程变速能量调节，使压缩装置始终在最高效状态下工作。本变频螺杆式制冷压缩机可设定变频高速电机2启动实际那，能使机组缓慢启动，防止启动电源冲击，实现软启动。
采用变频高速电机2直接驱动转子，在额定工况下通过提高电机电源的工作频率约150Hz，提高转子转速达到9000rpm。
因此，该变频螺杆式制冷压缩机用于支承主动螺杆转子7和从动螺杆转子8的轴承3采用为极限转速大于9000r/min，其轴向、径向分力为方向性的高极限转速轴承，以提高轴承运行的可靠性。同时为了适应高转速、大排气量的运转，以降低噪声和增加制冷量，将吸、排气口61、62和连通吸、排气口的气体流道63适当加大，其中吸、排气口61、62的通流面积比常规的变频螺杆式制冷压缩机的吸、排气口61、62大30％；连通吸、排气口的气体流道63的通流面积比常规的变频螺杆式制冷压缩机的连通吸、排气口的气体流道63大30％。
由于变频高速电机2和包含具变频调速功能的压缩机控制装置1可实现输出功率与输入频率成正比，所以，在50Hz以上运行时，该变频螺杆式制冷压缩机仍能正常可靠地满载运行，而常规电机和常规变频器就不能直接实现升速运行，因为在50Hz以上时，普通电机的输入频率增加，电机的输出功率并不增加，而输出转矩反而减少，因此压缩机不能工作在50Hz以上。
该变频螺杆式制冷压缩机的包含具变频调速功能的压缩机控制装置1对变频高速电机2采取PWM控制方式进行控制，实现对变频高速电机2分段式变频控制和无段容调与变频双控制，这样可以有效提升部分负荷下的能效比，达到最佳节能效果。至于包含具变频调速功能的压缩机控制装置1对变频高速电机2采取PWM控制方式电路如何构成以及如何连接的，对于本领域普通技术人员来说，是无须创造性劳动就能实现的，在此不再做详细描述。
参看图4，该变频螺杆式制冷压缩机通过在变频高速电机2设置电机缺相、反转、绕组温度传感器、和在压缩机上设置吸排气温度传感器、润滑油温度传感器、油位开关信号传感器、油流量开关信号传感器以及在制冷系统中设置冷水温度传感器、冷却水温度传感器、冷却塔风扇转速传感器、电子膨胀开关启动传感器，这些传感器与包含具变频调速功能的压缩机控制装置1的输入端连接，向馈送各种信号，包含具变频调速功能的压缩机控制装置1对变频高速电机2进行控制和对整个制冷系统进行控制。这样使压缩机始终运行在最佳工作点，可有效延长压缩机使用寿命，达到真正的系统节能效果。
上述变频螺杆式制冷压缩机可以R134a、R407C、R404A、R410A、R22冷媒，应用温域范围为+20℃∽-40℃。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.变频螺杆式制冷压缩机，包括包含具变频调速功能的压缩机控制装置、变频高速电机、密封承压壳体、轴承、主动螺杆转子和从动螺杆转子组成，压缩机控制装置的非控制电源输出端和变频高速电机的电源接线柱相连，变频高速电机的轴与主动螺杆转子连接，主动螺杆转子驱动从动螺杆转子旋转；主动螺杆转子和从动螺杆转子通过轴承支承在壳体内；在壳体上设置有吸、排气口，内设有连通吸、排气口的气体流道；其特征在于，其中变频高速电机引出线之接线腔体的顶端设有一容易密封的接线操作室，该接线操作室与壳体连为一体，其内部供内置变频高速电机引出线和一带有接线端子座的密封板，变频高速电机引出线接接线端子座；密封板上设有与外部电源相连接的导电螺纹柱，所述包含具变频调速功能的压缩机控制装置所连接的散热底座与该密封板贴靠结合，籍由制冷压缩机运转时制冷介质所产生的汽化潜热作用，对密封板相结合的具变频调速功能的压缩机控制装置之IGBT模块进行冷却，使压缩机控制装置所产生的热量可以有效的进行散热。
2.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的密封板与接线操作室之间可配合螺栓予以结合固定。
3.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，在所述的密封板上设有固定孔及定位孔，以使包含具变频调速功能的压缩机控制装置所连接的散热底座和防护外罩与该密封板配合螺钉寓意贴靠结合固定。
4.根据权利要求3所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的防护外罩，其中具有与外界相通的孔，以容各类导线和控制线通过。
5.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的用于支承主动螺杆转子和从动螺杆转子的轴承为极限转速大于9000r/min，其轴向、径向分力为方向性的高极限转速轴承。
6.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的连通吸、排气口的气体流道为大流道。
7.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的连通吸、排气口的气体流道63的通流面积比常规的变频螺杆式制冷压缩机的连通吸、排气口的气体流道63大30-50％。
8.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述的包含具变频调速功能的压缩机控制装置对变频高速电机采取PWM控制方式进行控制，实现对变频高速电机分段式变频控制和无段容调与变频双控制。
9.根据权利要求1所述的变频螺杆式制冷压缩机，其特征在于，所述变频螺杆式制冷压缩机通过在变频高速电机设置电机缺相、反转、绕组温度传感器、和在压缩机上设置吸排气温度传感器、润滑油温度传感器、油位开关信号传感器、油流量开关信号传感器以及在制冷系统中设置冷水温度传感器、冷却水温度传感器、冷却塔风扇转速传感器、电子膨胀开关启度传感器，这些传感器与压缩机控制装置的输入端连接，向控制装置馈送各种信号，压缩机控制装置通过变频调速器对变频高速电机进行控制和对整个制冷系统进行控制。
全文摘要
变频螺杆式制冷压缩机，包括包含具变频调速功能的压缩机控制装置、变频高速电机、壳体、轴承、主动螺杆转子和从动螺杆转子组成，其将包含具变频调速功能的压缩机控制装置整合在制冷压缩机的壳体上，使带变频螺杆式制冷压缩机有效地形成为一体机，利用制冷压缩机使用的制冷介质来冷却压缩机控制装置的发热量，可极大地缩小变频调速器和制冷压缩机一体机的体积。包含具变频调速功能的压缩机控制装置对变频高速电机采取PWM控制方式进行控制，实现对变频高速电机分段式变频控制和无段容调与变频双控制，这样可以有效提升部分负荷下的能效比，达到最佳节能效果。本发明可以适用于R134a、R407C、R404A、R410A、R22冷媒，应用温域范围为+20℃～－40℃。
文档编号H02P27/06GK101086258SQ20061002751
公开日2007年12月12日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者邓壮, 连季红 申请人:上海汉钟精机股份有限公司