压缩机及其控制方法、空调器与流程

本发明属于空气压缩技术领域，具体涉及一种压缩机及其控制方法、空调器。

背景技术：

空调压缩机及其配管启停瞬间，压缩机出现较大晃动，带动管路出现较大的变形，引起管路上的应力急剧增大，从而使管路断裂或形成较大的疲劳损伤。

更深层次讲，压缩机突然启动时，转子会产生逐步增大的旋转惯性力，同时压缩腔负载提升，使高压冷媒冲撞压缩机壳体，二者复合给压缩机一个较大的冲击，使压缩机产生较大晃动。而在压缩机突然停止时工况会更加恶劣，惯性力和冷媒压力均处于最大值，排气腔与吸气腔存在较高的压力差，还可能使曲轴发生反转的现象，进一步增大压缩机的振动。

同时，压缩机启动时，压缩腔内压力越大，需要电机提供的转矩越大，若电机无法提供足够的转矩，会发生无法启动或启动性能降低的现象，这种非正常启动状态，更易加剧压缩机晃动。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种压缩机及其控制方法、空调器，能够减小压缩机在启停过程中的振动。

为了解决上述问题，本发明提供一种压缩机，包括壳体，壳体内设置有曲轴，壳体的内腔形成高压排气腔和低压腔，高压排气腔和低压腔能够通过曲轴选择性地连通。

优选地，曲轴中空，曲轴的一端设置有控制该曲轴的中空通道打开或者关闭的通道控制装置。

优选地，通道控制装置设置在曲轴与高压排气腔连通的一端。

优选地，通道控制装置包括启闭控制单元，启闭控制单元对应中空通道设置，并能够相对曲轴运动，以打开或者关闭中空通道。

优选地，壳体内固定设置有安装架，启闭控制单元设置在安装架上。

优选地，安装架上设置有安装凹槽，启闭控制单元设置在安装凹槽内。

优选地，通道控制装置还包括第一磁性元件，启闭控制单元包括第二磁性元件，第一磁性元件固定在曲轴的端部，并具有与中空通道连通的通孔，第二磁性元件对应第一磁性元件设置，且第二磁性元件的磁性可调，以打开或者关闭通孔。

优选地，第一磁性元件为硬磁体，第二磁性元件为软磁体，第二磁性元件外设置有调节第二磁性元件磁性的控制线圈。

优选地，第二磁性元件与安装架之间设置有弹簧，弹簧用于向第二磁性元件提供关闭通孔的弹性作用力。

优选地，第一磁性元件与曲轴成型为一体，或第一磁性元件固定连接在曲轴上。

优选地，通道控制装置包括伸缩控制单元，伸缩控制单元的端部设置有封闭块，封闭块对应中空通道设置。

优选地，中空通道朝向通道控制装置的一端与通道控制装置之间所形成的通道截面面积可调。

优选地，中空通道的端部形成有锥形孔段，通道控制装置朝向锥形孔段的一端设置有与锥形孔段相配合的锥形凸起。

优选地，壳体内还设置有上端盖、压缩缸和下端盖，上端盖、压缩缸和下端盖均套设在曲轴上，下端盖与壳体之间形成低压腔，曲轴伸入低压腔。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的压缩机的控制方法，包括：

获取压缩机的运行状态；

当压缩机处于启动状态或停机状态时，控制高压排气腔和低压腔连通；

当压缩机达到设定条件时，控制高压排气腔和低压腔之间的连通通道断开。

优选地，设定条件为下列至少之一：

转子转速达到设定值；

压缩机启动时间达到预设时间；

压缩机停机时间达到预设时间。

优选地，控制高压排气腔和低压腔连通的步骤包括：

控制第二磁性元件的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件朝向第一磁性元件一端的磁性与第一磁性元件朝向第二磁性元件一端的磁性相同。

优选地，控制高压排气腔和低压腔之间的连通通道断开的步骤包括：

控制第二磁性元件的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件朝向第一磁性元件一端的磁性与第一磁性元件朝向第二磁性元件一端的磁性相反；或，控制第二磁性元件的控制线圈失电，通过弹簧向第二磁性元件施加弹性作用力，使得第二磁性元件向第一磁性元件靠近，并封闭第一磁性元件上的通孔。

优选地，控制高压排气腔和低压腔连通的步骤包括：

控制第二磁性元件的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件朝向第一磁性元件一端的磁性与第一磁性元件朝向第二磁性元件一端的磁性相同；

获取高压排气腔和低压腔内的冷媒压力；

根据高压排气腔和低压腔内的冷媒压力调节电流大小，调节第一磁性元件与第二磁性元件之间的通道面积。

根据本发明的再一方面，提供了一种空调器，包括压缩机，该压缩机为上述的压缩机。

本发明提供的压缩机，包括壳体，壳体内设置有曲轴，壳体的内腔形成高压排气腔和低压腔，高压排气腔和低压腔能够通过曲轴选择性地连通。在压缩机启动或者突然停止时，可以通过曲轴连通高压排气腔和低压腔，从而及时释放压力，均衡高压排气腔和低压腔之间的压力差，减小高压冷媒负载，提高压缩机启动及连续启动性能，降低压缩机启停过程中震动幅度，提高压缩机及其管路系统寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的压缩机的高压排气腔和低压腔处于断开状态的结构示意图；

图2为本发明实施例的压缩机的高压排气腔和低压腔处于第一种连通状态的结构示意图；

图3为本发明实施例的压缩机的高压排气腔和低压腔处于第二种连通状态的结构示意图；

图4为本发明实施例的压缩机的高压排气腔和低压腔处于第一种连通状态的截面图；

图5为本发明实施例的压缩机的高压排气腔和低压腔处于第二种连通状态的截面图；

图6为本发明实施例的压缩机的控制方法流程图。

附图标记表示为：

1、壳体；2、曲轴；3、中空通道；4、高压排气腔；5、低压腔；6、安装架；7、安装凹槽；8、第一磁性元件；9、第二磁性元件；10、通孔；11、弹簧；12、锥形孔段；13、锥形凸起；14、上端盖；15、压缩缸；16、下端盖；17、气液分离器。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，压缩机包括壳体1，壳体1内设置有曲轴2，壳体1的内腔形成高压排气腔4和低压腔5，高压排气腔4和低压腔5能够通过曲轴2选择性地连通。

在压缩机启动或者突然停止时，可以通过曲轴2连通高压排气腔4和低压腔5，从而及时释放压力，均衡高压排气腔4和低压腔5之间的压力差，降低或消除启动时冷媒压力负载，提高压缩机启动及连续启动性能，实现极短时间内连续启动效果，降低压缩机启停过程中震动幅度，减小压缩机及其附属管路在启停过程中的振动和噪音，提高压缩机及其管路系统寿命。

在本实施例中，壳体1内还设置有上端盖14、压缩缸15和下端盖16，上端盖14、压缩缸15和下端盖16均套设在曲轴2上，下端盖16与壳体1之间形成低压腔5，曲轴2伸入低压腔5。

其中壳体1上连接有气液分离器17，该气液分离器17与低压腔5连通，压缩缸15的吸气口也与低压腔5相连，使得低压腔5内的冷媒压力与压缩缸15的吸气压力一致。

当压缩机启动时，可以控制高压排气腔4和低压腔5通过曲轴2连通，此时高压排气腔4与低压腔5相通，高压排气腔4内的高压冷媒能够通过曲轴2流动至低压腔5内，与低压腔5内的低压冷媒混合，提高低压腔5内的冷媒压力，由于高压排气腔4与低压腔5内的冷媒压力之间的压力差大幅减小，因此在压缩机启动过程中，高压排气腔4中的冷媒不会对电机启动形成高压负载，压缩机电机只需提供转子组件旋转所需的负载即可启动，不仅降低了压缩机启动负载，而且减少了压缩机启动过程中的冷媒冲击，避免压缩机启动过程中冷媒压力逐渐增加而导致高压冷媒冲撞压缩机的壳体1的问题，有效减小了压缩机在启动过程中的振动幅度。

由于压缩机启动过程中，高压排气腔4中的冷媒不会对电机启动形成高压负载，压缩机电机只需提供转子组件旋转所需的负载即可启动，因此也大大降低了压缩机启动过程中电机所需提供的转矩，使得电机只需要较小的转矩就能够启动压缩机，提高了压缩机的启动性能，保证了压缩机能够正常启动，避免压缩机无法启动或启动性能降低造成的滑动加剧的问题。

当压缩机突然停机时，高压排气腔4内充满着高压冷媒。一方面，此时若要连续启动，电机承受负载最大，可能会启动不成功或启动不良，使压缩机震动剧烈。另一方面，停机时，压缩机转子组件处于无动力状态，冷媒压力不仅可以使转子组件减速，还极有可能使转子系统发生反转现象，如此使压缩机不稳定的震动时间持续加长。

因此在压缩机突然停机时，可以根据检测到的压缩机工作状态及时控制高压排气腔4和低压腔5通过曲轴2连通，实现高压排气腔4的卸荷操作，由于高压排气腔4内的高压冷媒能够通过曲轴2及时被释放到低压腔5内，因此能够有效避免高压冷媒的反作用力，使得冷媒压力不完全作用在转子组件的减速上，能够将多余的压力释放掉，从而实现压缩机的平稳停机。

在本实施例中，曲轴2中空，曲轴2的一端设置有控制该曲轴2的中空通道3打开或者关闭的通道控制装置。通过该通道控制装置，可以方便地控制中空通道3的打开或者关闭，使得压缩机可以根据需要来选择中空通道3的连通状态，实现高压排气腔4和低压腔5的连通或者断开。该通道控制装置可以为一个设置在中空通道3上的控制阀，也可以为能够实现该中空通道3的开闭的其它装置。通道控制装置可以设置在中空通道3内，也可以设置在中空通道3的任意一端。

优选地，在本实施例中，通道控制装置设置在曲轴2与高压排气腔4连通的一端，起皱2与低压腔5连通的一端设置有连通开口，该连通开口保持常开状态。将通道控制装置设置在曲轴2与高压排气腔4连通的一端，也即高压排气腔4所在端，这是由于一般而言，高压排气腔4的体积较大，具有较大的空间，而低压腔5的体积较小，空间较小，如果通道控制装置需要占用一定的体积，那么高压排气腔4更加便于进行设置，而且能够减小通道控制装置对原有空间的影响，另一方面，由于曲轴2中空，如果将通道控制装置设置在曲轴2与低压腔5相连通的一端，就会导致曲轴2的中空通道3内在曲轴2与低压腔5不连通时，始终保留有大量的高压冷媒，不仅会增加电机的压缩负担，浪费电机的功率，而且由于曲轴2内始终充斥高压冷媒，对于曲轴2的本身结构也会造成不利影响。

通道控制装置包括启闭控制单元，启闭控制单元对应中空通道3设置，并能够相对曲轴2运动，以打开或者关闭中空通道3。启闭控制单元能够沿着曲轴2的轴向相对于曲轴2运动，或者是相对于曲轴2的开口端翻转运动，只要能够保证启闭控制单元可以顺利打开或者关闭中空通道3即可。

壳体1内固定设置有安装架6，启闭控制单元设置在安装架6上。该安装架6固定设置在壳体1的内壁上，主要作用是用于为通道控制装置的安装固定提供基础。该安装架6的设置位置根据曲轴2的中空通道3的出口位置而定，从而保证启闭控制单元能够与曲轴2之间实现良好的配合。安装架6上可以设置多个通孔，保证冷媒不会在安装架6处受到阻碍，保证高压冷媒在高压排气腔4内的顺利流动。

在本实施例中，安装架6为板状结构，周侧通过焊接等方式固定在壳体1的内壁上。

安装架6上设置有安装凹槽7，启闭控制单元设置在安装凹槽7内。通过设置安装凹槽7，能够更加方便地实现启闭控制单元的安装固定，使得启闭控制单元的安装结构更加稳定可靠。

通道控制装置还包括第一磁性元件8，启闭控制单元包括第二磁性元件9，第一磁性元件8固定在曲轴2的端部，并具有与中空通道3连通的通孔10，第二磁性元件9对应第一磁性元件8设置，且第二磁性元件9的磁性可调，以打开或者关闭通孔10。

优选地，第一磁性元件8为硬磁体，第二磁性元件9为软磁体，第二磁性元件9外设置有调节第二磁性元件9磁性的控制线圈。在需要通道控制装置打开中空通道3时，可以对控制线圈输入相应的电流，使得第二磁性元件9与第一磁性元件8相对的一端同极设置，从而形成斥力，在斥力的作用下，第二磁性元件9向着远离第一磁性元件8的方向运动，从而能够打开中空通道3，使得高压排气腔4与低压腔5连通。在需要通道控制装置关闭中空通道3时，可以对控制线圈输入相反的电流，使得第二磁性元件9与第一磁性元件8相对的一端形成相反的磁性，从而形成吸力，在吸力的作用下，第二磁性元件9向着靠近第一磁性元件8的方向运动，从而能够关闭中空通道3，使得高压排气腔4与低压腔5的连通断开。

安装凹槽7能够更加方便实现控制线圈的安装，同时还可以为第二磁性元件9的滑动形成导向，保证第二磁性元件9滑动方向的准确性，实现第二磁性元件9与第一磁性元件8之间的良好密封配合。

优选地，第二磁性元件9与安装架6之间设置有弹簧11，弹簧11用于向第二磁性元件9提供关闭通孔10的弹性作用力。当需要通道控制装置关闭中空通道3时，也可以直接停止对控制线圈进行供电，从而能够利用弹簧11的弹性作用将第二磁性元件9压紧固定在第一磁性元件8上，实现对中空通道3的关闭。

此外，设置弹簧11的一个更加主要的目的在于，当需要打开中空通道3时，由于弹簧11持续对第二磁性元件9施加关闭中空通道3的弹性作用力，因此通过调节控制线圈的电流，能够调节第一磁性元件8施加至第二磁性元件9的斥力，随着斥力的改变，能够调整磁性力与弹性力的合力，从而逐步改变第一磁性元件8和第二磁性元件9之间的通道截面，实现对通道截面的连续调节，进而实现精细控制冷媒压力负载大小。

第一磁性元件8可以与曲轴2成型为一体。例如，可以将第一磁性元件8与曲轴2的端部焊接为一体，也可以直接在曲轴2的端部进行磁化，形成具有第一磁性元件8功能的端部，该端部即形成上述的第一磁性元件8。

第一磁性元件8也可以通过磁力、胶粘或者是卡接等方式固定连接在曲轴2上。

在图中未示出的一个实施例中，通道控制装置包括伸缩控制单元，伸缩控制单元的端部设置有封闭块，封闭块对应中空通道3设置。该封闭块的形状与中空通道3的形状相匹配，保证封闭块能够有效封闭中空通道3。在本实施例中，对于中空通道3的打开或者关闭是通过机械方式进行，因此能够摒除电磁控制系统发生问题导致的无法顺利完成中空通道3的启闭的问题，提高中空通道3的启闭控制的可靠性。

该伸缩控制单元例如为气缸、液压缸、螺杆伸缩单元或者是电动推杆等。

优选地，中空通道3朝向通道控制装置的一端与通道控制装置之间所形成的通道截面面积可调。在进行中空通道3的启闭控制时，能够控制通道控制装置的启闭控制单元与中空通道3的开口之间的相对位置，改变曲轴2的中空入口处的连通截面积，进而实现精细控制冷媒压力负载大小，利于实现曲轴2以及压缩机受力平衡控制，最终使压缩机震动趋于平稳。

在本实施例中，中空通道3的端部形成有锥形孔段12，通道控制装置朝向锥形孔段12的一端设置有与锥形孔段12相配合的锥形凸起13。对应于第二磁性元件9而言，锥形凸起13设置在该第二磁性元件9朝向第一磁性元件8的一端。对应于第一磁性元件8而言，锥形孔段12设置在通孔10朝向第二磁性元件9的一端。

当第一磁性元件8和第二磁性元件9之间的配合面设计为圆锥斜面时，斜面可避免冷媒压力突变，使压力变化更平缓，有利于压缩机的振动控制。

在本实施例中，主要通过改变第二磁性元件9的控制电流大小来改变第二磁性元件9与第一磁性元件8的相对位置，进而实现对通道截面面积的调节。当使用i1电流时，产生的压力可使第二磁性元件9移动到图2所示位置，此时通道入口截面积为s1。当使用更大的i2电流，产生的压力可使第二磁性元件9移动到图3所示位置，此时通道入口截面为s2，s1明显是小于s2的，高压冷媒的泄漏速度与泄漏量即体积也不同，故图2状态中冷媒负载压力大于图3状态。通过这种方式可以进一步地精细控制冷媒压力，使压缩机受力平衡性更好，进一步降低压缩机震动。

结合参见图6，根据本发明的实施例，上述的压缩机的控制方法包括：获取压缩机的运行状态；当压缩机处于启动状态或停机状态时，控制高压排气腔4和低压腔5连通；当压缩机达到设定条件时，控制高压排气腔4和低压腔5之间的连通通道断开。

通过上述的控制方法，可以对排气高压腔与低压腔的连通状态进行控制，能及时释放压力，均衡两腔体间的压力差，减小高压冷媒负载，提高启动及连续启动性能，降低启停过程中压缩机的振动幅度，提高压缩机及其管路系统寿命，同时，该机构也能起到高压保护的功能。在压缩机运行过程中，如果出现异常高压情况，压缩机在接收高压报警信号后，可以打开卸荷通道降压，确保安全性。

设定条件为下列至少之一：转子转速达到设定值；压缩机启动时间达到预设时间；压缩机停机时间达到预设时间。

控制高压排气腔4和低压腔5连通的步骤包括：控制第二磁性元件9的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件9朝向第一磁性元件8一端的磁性与第一磁性元件8朝向第二磁性元件9一端的磁性相同。

控制高压排气腔4和低压腔5之间的连通通道断开的步骤包括：控制第二磁性元件9的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件9朝向第一磁性元件8一端的磁性与第一磁性元件8朝向第二磁性元件9一端的磁性相反；或，控制第二磁性元件9的控制线圈失电，通过弹簧11向第二磁性元件9施加弹性作用力，使得第二磁性元件9向第一磁性元件8靠近，并封闭第一磁性元件8上的通孔10。

控制高压排气腔4和低压腔5连通的步骤包括：控制第二磁性元件9的控制线圈的电流方向，使第二磁性元件9朝向第一磁性元件8一端的磁性与第一磁性元件8朝向第二磁性元件9一端的磁性相同；获取高压排气腔4和低压腔5内的冷媒压力；根据高压排气腔4和低压腔5内的冷媒压力调节电流大小，调节第一磁性元件8与第二磁性元件9之间的通道面积。

当压缩机启动时，使第一磁性元件8产生n极磁场以s极为例亦可，第二磁性元件9也产生n极磁场同步换为s极，下略，两磁性元件磁性相同而排斥，该力使第二磁性元件9向上运动，高低压腔连通通道打开，故在启动的过程中不会形成高压负载，压缩机电机只需提供转子组件旋转的负载即可启动。待转子转速达到目标值后，第二磁性元件9转换成s极磁场，两磁性元件异性相吸，第二磁性元件9开始向第一磁性元件8移动，高低压腔通道被逐步关闭，此时，压缩机开始正常压缩冷媒。

当压缩机突然停机时，高压排气腔4充满着高压冷媒。一方面，此时若要连续启动，电机承受负载最大，可能会启动不成功或启动不良，使压缩机震动剧烈。本发明可采用上述办法，先打开曲轴2的中空通道3，释放冷媒压力后再重新启动。另一方面，停机时，压缩机转子组件处于无动力状态，冷媒压力不仅可以使转子组件减速，还极有可能使转子系统发生反转现象。如此使压缩机不稳定的振动时间持续加长。通过采用本发明的上述方法，可以在停机时按上述办法逐步打开卸荷通道，使冷媒压力不全作用在转子组件减速上，将多余的压力释放掉，从而使压缩机实现平稳停机。

根据本发明的实施例，空调器包括压缩机，该压缩机为上述的压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。