螺杆压缩机自动加卸载装置及其控制方法、螺杆压缩机与流程

本申请涉及压缩机技术领域，具体涉及一种螺杆压缩机自动加卸载装置及其控制方法、螺杆压缩机。

背景技术：

随着空调技术的发展，双螺杆压缩机已经在商用空调领域得到了广泛的应用。但是，目前，螺杆压缩机的能量调节稳定性仍是一个技术难题，螺杆压缩机存在无法自动加载至设定负荷和加载至设定负荷后无法稳定的问题，这些问题会导致压缩机的能量调节不稳定，压缩机无法在设定负荷下稳定运行，进而影响整个空调机组的可靠性。

目前压缩机的能量调节方法主要是通过油箱中的油经油路流入油活塞腔内，在油压的作用下推动活塞腔中的油活塞移动，油活塞的移动通过滑阀杆带动滑阀的移动，通过调节滑阀的位置，实现内容积比的调节。然而采用液压对滑阀杆进行驱动对滑阀密封性存在着较高要求，推动滑阀移动的油路容易存在泄漏，导致油活塞腔内油压不稳定。

技术实现要素：

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种螺杆压缩机自动加卸载装置及其控制方法、螺杆压缩机，能够降低对滑阀驱动结构的密封性要求，有效提高滑阀加卸载时的稳定性。

为了解决上述问题，本申请提供一种螺杆压缩机自动加卸载装置，包括滑阀和电磁调节装置，滑阀的驱动端设置有传动单元，电磁调节装置包括第一驱动部和第二驱动部，传动单元包括导向部和传动部，传动部的一端与滑阀驱动连接，导向部用于与传动部配合，限定传动部对滑阀的施力方向，第一驱动部与传动部固定连接，第二驱动部与第一驱动部相配合，驱动传动部运动，以调节滑阀的滑动位置。

优选地，传动部与滑阀固定连接，传动部与导向部滑动配合。

优选地，传动部部包括传动杆和活塞，导向部包括导向缸，活塞滑动设置在导向缸内，传动杆的一端与活塞固定连接，另一端与滑阀固定连接。

优选地，第一驱动部为固定设置在传动部上的永磁铁，第二驱动部包括第一电磁铁和第二电磁铁，第一电磁铁设置在永磁铁的第一端，第二电磁铁设置在永磁铁的第二端，第一电磁铁和第二电磁铁相互配合，对永磁铁施加电磁作用力。

优选地，第一电磁铁朝向永磁铁的一端与电磁铁的第一端磁极相同，第二电磁铁朝向永磁铁的一端与电磁铁的第二端磁极相同；或，第一电磁铁朝向永磁铁的一端与电磁铁的第一端磁极相异，第二电磁铁朝向永磁铁的一端与电磁铁的第二端磁极相异。

优选地，第一电磁铁和第二电磁铁均固定设置在导向缸内，永磁铁固定设置在活塞上，传动杆穿设在第一电磁铁内。

优选地，第一电磁铁、第二电磁铁和永磁铁的截面与导向缸的截面相同。

优选地，第一驱动部为固定设置在传动部上的铁芯，第二驱动部包括固定设置在导向部上的线圈和控制线圈的电流方向的电流切换装置，线圈与铁芯匹配设置，以驱动铁芯带动传动部滑动。

优选地，传动部与滑阀螺接，传动部与导向部转动配合。

优选地，传动部包括传动杆，导向部包括导向缸，传动部上套设有铁芯，导向缸内套设有线圈，线圈与铁芯匹配，以驱动铁芯带动传动部转动。

优选地，导向缸内固定设置有轴承，传动杆套设在轴承内。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的螺杆压缩机自动加卸载装置的控制方法，包括：

获取螺杆压缩机的运行模式；

根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤包括：

当螺杆压缩机处于自动加载模式时，向第二电磁铁通入电流ix1，并使得第二电磁铁对永磁铁产生大小为fx1的斥力，fx1满足fx1＞fm，其中fm为活塞的滑动摩擦力；

检测滑阀的滑动位置是否达到预设位置；

当滑阀的滑动位置到达预设位置时，向第一电磁铁通入电流iy2，使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fy2的斥力，其中fx1＝fy2。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤还包括：

在向第二电磁铁通入电流ix1的同时，向第一电磁铁通入电流iy1，使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fy1的斥力，其中fx1＞fy1+fm。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤包括：

当螺杆压缩机稳定运行在预设负荷时，分别向第一电磁铁通入电流iy1，向第二电磁铁通入电流ix1，使得fx1＝fy1。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤包括：

当螺杆压缩机处于自动加载模式时，向第一电磁铁通入电流iy1，并使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fy1的吸力，fy1满足fy1＞fm，其中fm为活塞的滑动摩擦力；

检测滑阀的滑动位置是否达到预设位置；

当滑阀的滑动位置到达预设位置时，向第二电磁铁通入电流ix2，使得第二电磁铁对永磁铁产生大小为fx2的吸力，其中fx2＝fy1。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤还包括：

在向第一电磁铁通入电流iy1的同时，向第二电磁铁通入电流ix1，使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fx1的斥力，其中fy1＞fx1+fm。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤包括：

当螺杆压缩机处于自动卸载模式时，向第一电磁铁通入电流iy1，并使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fy1的斥力，fy1满足fy1＞fm，其中fm为活塞的滑动摩擦力；

检测滑阀的滑动位置是否达到预设位置；

当滑阀的滑动位置到达预设位置时，向第二电磁铁通入电流ix2，使得第一电磁铁对永磁铁产生大小为fx2的斥力，其中fy1＝fx2。

优选地，根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀调节至目标位置的步骤还包括：

在向第一电磁铁通入电流iy1的同时，向第二电磁铁通入电流ix1，使得第二电磁铁对永磁铁产生大小为fx1的斥力，其中fy1＞fx1+fm。

根据本申请的另一方面，提供了一种螺杆压缩机，包括上述的螺杆压缩机自动加卸载装置。

本申请提供的螺杆压缩机自动加卸载装置，包括滑阀和电磁调节装置，滑阀的驱动端设置有传动单元，电磁调节装置包括第一驱动部和第二驱动部，传动单元包括导向部和传动部，传动部的一端与滑阀驱动连接，导向部用于与传动部配合，限定传动部对滑阀的施力方向，第一驱动部与传动部固定连接，第二驱动部与第一驱动部相配合，驱动传动部运动，以调节滑阀的滑动位置。本申请采用电磁调节装置提供电磁作用力对滑阀进行位置调节，能够利用电磁作用力实现滑阀的位置调节，完成压缩机的有级调节和无级调节，能够省去传统油压调节所需的供油管路和排油管路，使得压缩机系统更加简化，避免了由于油压波动导致滑阀不能稳定工作的情况，进而避免了因滑阀不稳导致压缩机频繁加卸载的问题，避免压缩机异常保护或者噪音异常，从根本上避免了传统压缩机调节系统出现润滑油泄漏及堵塞的情况，能够降低对滑阀驱动结构的密封性要求，有效提高滑阀加卸载时的稳定性，调节更加精准，控制更加高效，定位更加准确，有效保证了压缩机的稳定运行。

附图说明

图1为本申请实施例的螺杆压缩机的结构原理图；

图2为本申请实施例的螺杆压缩机处于自动加载状态的结构示意图；

图3为本申请实施例的螺杆压缩机处于稳定运行状态的结构示意图；

图4为本申请实施例的螺杆压缩机处于自动卸载状态的结构示意图。

附图标记表示为：

1、滑阀；2、传动杆；3、活塞；4、导向缸；5、永磁铁；6、第一电磁铁；7、第二电磁铁。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本申请的实施例，螺杆压缩机自动加卸载装置包括滑阀1和电磁调节装置，滑阀1的驱动端设置有传动单元，电磁调节装置包括第一驱动部和第二驱动部，传动单元包括导向部和传动部，传动部的一端与滑阀1驱动连接，导向部用于与传动部配合，限定传动部对滑阀1的施力方向，第一驱动部与传动部固定连接，第二驱动部与第一驱动部相配合，驱动传动部运动，以调节滑阀1的滑动位置。

本申请采用电磁调节装置提供电磁作用力对滑阀1进行位置调节，能够利用电磁作用力实现滑阀1的位置调节，完成压缩机的有级调节和无级调节，能够省去传统油压调节所需的供油管路和排油管路，使得压缩机系统更加简化，避免了由于油压波动导致滑阀1不能稳定工作的情况，进而避免了因滑阀1不稳导致压缩机频繁加卸载的问题，避免压缩机异常保护或者噪音异常，从根本上避免了传统压缩机调节系统出现润滑油泄漏及堵塞的情况，能够降低对滑阀1驱动结构的密封性要求，有效提高滑阀1加卸载时的稳定性，调节更加精准，控制更加高效，定位更加准确，有效保证了压缩机的稳定运行。

传动部与滑阀1固定连接，传动部与导向部滑动配合。在本实施例中，传动部与滑阀1固定连接，因此只需要使得传动部与导向部滑动配合，并通过导向部限定传动部的滑动方向，就可以通过电磁调节装置对滑阀1的滑动位置进行调节，并且有效保证了滑阀的滑动方向的准确性，进而保证了滑阀运动位置的准确性。

在本实施例中，传动部包括传动杆2和活塞3，导向部包括导向缸4，活塞3滑动设置在导向缸4内，传动杆2的一端与活塞3固定连接，另一端与滑阀1固定连接。导向缸4的缸壁为圆筒结构，活塞3能够沿着导向缸4的导向轴向运动，带动传动杆2沿着导向缸4的轴向运动，进而使得滑阀1能够沿着导向缸4的轴向运动，导向缸4与活塞3的导向准确度可以有效地保证滑阀1轴向运动方向的准确度。

上述的导向部也可以采用导向套筒，该导向套筒可以单独对传动杆2进行导向，此时可以省去活塞3，从而减少传动部的零部件，降低整个装置的零件成本和加工成本。

在本实施例中，第一驱动部为固定设置在传动部上的永磁铁5，第二驱动部包括第一电磁铁6和第二电磁铁7，第一电磁铁6设置在永磁铁5的第一端，第二电磁铁7设置在永磁铁5的第二端，第一电磁铁6和第二电磁铁7相互配合，对永磁铁5施加电磁作用力。

在该实施例中，通过给两块电磁铁通入不同大小的电流ix和iy，改变电磁铁对永磁铁5的作用力，以调节活塞3两端受到的作用力的大小来推动滑阀1移动，实现压缩机的自动加卸载，如图1所示。

磁铁间的相互作用力按马克斯威尔公式计算：

f＝(b1×b2×s)/(2μ)

μ＝4π×10-7

式中：b1为电磁铁的磁感应强度；b2为永磁铁的磁感应强度；s为磁铁面积；μ为真空磁导率。

在其中一个实施例中，第一电磁铁6朝向永磁铁5的一端与电磁铁的第一端磁极相同，第二电磁铁7朝向永磁铁5的一端与电磁铁的第二端磁极相同。本实施例中，由于电磁铁均是与其相邻端的永磁铁5极性相同，因此，主要依靠电磁铁与永磁铁5之间的斥力的调节来实现对滑阀1的位置调节。

在另外一个实施例中，第一电磁铁6朝向永磁铁5的一端与电磁铁的第一端磁极相异，第二电磁铁7朝向永磁铁5的一端与电磁铁的第二端磁极相异。本实施例中，由于电磁铁均是与其相邻端的永磁铁5极性相异，因此，主要依靠电磁铁与永磁铁5之间的吸力的调节来实现对滑阀1的位置调节。

作为一个优选的实施例，第一电磁铁6和第二电磁铁7均固定设置在导向缸4内，永磁铁5固定设置在活塞3上，传动杆2穿设在第一电磁铁6内。由于第一电磁铁6、第二电磁铁7和永磁铁5的作用面积均较大，因此能够提供较大的磁作用力，从而能够有效满足螺杆压缩机的自动加卸载需求。

优选地，第一电磁铁6、第二电磁铁7和永磁铁5的截面与导向缸4的截面相同，可以更加充分地利用导向缸4内部结构，实现较大的电磁出力。

在一个图中未示出的实施例中，第一驱动部为固定设置在传动部上的铁芯，第二驱动部包括固定设置在导向部上的线圈和控制线圈的电流方向的电流切换装置，线圈与铁芯匹配设置，以驱动铁芯带动传动部滑动。在本实施例中，通过线圈与铁芯的配合实现对传动杆的轴向运动的驱动，利用线圈通电所产生的电磁力来驱动铁芯轴向运动，进而调节滑阀1的滑动位置。

在另外一个图中未示出的实施例中，传动部与滑阀1螺接，传动部与导向部转动配合。在本实施例中，导向部主要起到对传动部定位的作用，使得传动部能够在固定的方向上转动，传递转动作用力，不会发生轴向偏移，进而能够顺利地将螺旋运动转化为滑阀1的直线运动。

具体而言，在本实施例中，传动部包括传动杆2，导向部包括导向缸4，传动部上套设有铁芯，导向缸4内套设有线圈，线圈与铁芯匹配，以驱动铁芯带动传动部转动。铁芯上可以设置永磁体，或者是铁芯可以采用磁阻转矩模式的转子铁芯。该线圈与铁芯之间形成定子和转子的关系，线圈位置处设置有定子铁芯，线圈绕制在定子线圈上，传动杆2能够转动地设置在导向缸4内，为了保证传动杆2的设置结构的稳定性，在导向缸4内还可以设置转动套，传动杆2能够转动地设置在转动套内，此时，绕组线圈仅需要为铁芯转动提供转动作用力即可。

在传动杆2转动的过程中，其并不发生轴向位移，由于滑阀1不会相对于导向缸4发生转动，因此传动杆2的转动通过螺旋作用可以转化为滑阀1的直线运动，进而实现对滑阀1的滑动位置的有效调节。

优选地，导向缸4内固定设置有轴承，传动杆2套设在轴承内。通过设置轴承，能够利用轴承对传动杆2提供承载作用力，同时减小传动杆2转动过程中所受到的摩擦力，降低摩擦损耗，提高螺杆压缩机自动加卸载装置的使用寿命。

根据本申请的实施例，上述的螺杆压缩机自动加卸载装置的控制方法包括：获取螺杆压缩机的运行模式；根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀1调节至目标位置。

螺杆压缩机的运行模式有三种，第一种运行模式为自动加载模式，第二种运行模式为稳定运行模式，第三种运行模式为卸载模式。

在第一电磁铁6和第二电磁铁7均与永磁铁5之间产生斥力的情况下，当螺杆压缩机处于自动加载模式时，向第二电磁铁7通入电流ix1，并使得第二电磁铁7对永磁铁5产生大小为fx1的斥力，fx1满足fx1＞fm，其中fm为活塞3的滑动摩擦力；检测滑阀1的滑动位置是否达到预设位置；当滑阀1的滑动位置到达预设位置时，向第一电磁铁6通入电流iy2，使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fy2的斥力，其中fx1＝fy2。

根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀1调节至目标位置的步骤还包括：在向第二电磁铁7通入电流ix1的同时，向第一电磁铁6通入电流iy1，使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fy1的斥力，其中fx1＞fy1+fm。

当压缩机开机开始加载时，给第二电磁铁7通入ix1的电流，第二电磁铁7对活塞3上的永磁铁5产生一个大小为fx1的作用力，使活塞3向左移动。活塞3受到的作用力fx需要满足fx>fm的条件，即压缩机启动加载时，第二电磁铁7通入的最小电流值为ix，活塞3移动受到的最小作用力为fx。为了防止电磁力过大，活塞3及滑阀1移动过多，故给第二电磁铁7通电的同时给第一电磁铁6通入iy1的电流，使第一电磁铁6对活塞3上的永磁铁5产生一个向右的大小为fy1的作用力，且ix1>iy1，故fx1>fy1，活塞3受到向左的合力，如图2所示。为了保证活塞3能够顺利滑动，需要同时考虑fm的影响，因此需要fx1＞fy1+fm，使活塞3向左稳定移动，从而带动滑阀1移动，压缩机开始加载。

当螺杆压缩机稳定运行在预设负荷时，分别向第一电磁铁6通入电流iy1，向第二电磁铁7通入电流ix1，使得fx1＝fy1。

当螺杆压缩机稳定运行在某一负荷时，例如当螺杆压缩机运行工况需要维持在为50％负荷时，分别向第一电磁铁6通入iy1的电流，向第二电磁铁7通入ix1的电流，ix1＝iy1，故fx1＝fy1，活塞3两端受到大小相等方向相反的作用力，如图3所示，故活塞3、滑阀1可以稳定在当前负荷对应的位置，压缩机实现稳定运行。

在第一电磁铁6和第二电磁铁7均与永磁铁5之间产生吸力的情况下，当螺杆压缩机处于自动加载模式时，向第一电磁铁6通入电流iy1，并使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fy1的吸力，fy1满足fy1＞fm，其中fm为活塞3的滑动摩擦力；检测滑阀1的滑动位置是否达到预设位置；当滑阀1的滑动位置到达预设位置时，向第二电磁铁7通入电流ix2，使得第二电磁铁7对永磁铁5产生大小为fx2的吸力，其中fx2＝fy1。

根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀1调节至目标位置的步骤还包括：在向第一电磁铁6通入电流iy1的同时，向第二电磁铁7通入电流ix1，使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fx1的斥力，其中fy1＞fx1+fm。

在第一电磁铁6和第二电磁铁7均与永磁铁5之间产生斥力的情况下，当螺杆压缩机处于自动卸载模式时，向第一电磁铁6通入电流iy1，并使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fy1的斥力，fy1满足fy1＞fm，其中fm为活塞3的滑动摩擦力；检测滑阀1的滑动位置是否达到预设位置；当滑阀1的滑动位置到达预设位置时，向第二电磁铁7通入电流ix2，使得第一电磁铁6对永磁铁5产生大小为fx2的斥力，其中fy1＝fx2。

根据螺杆压缩机的运行模式向电磁调节装置通电，通过电磁调节装置将滑阀1调节至目标位置的步骤还包括：在向第一电磁铁6通入电流iy1的同时，向第二电磁铁7通入电流ix1，使得第二电磁铁7对永磁铁5产生大小为fx1的斥力，其中fy1＞fx1+fm。

例如，压缩机需要从100％负荷卸载至25％负荷时，需要滑阀1向右移动，达到卸载的目的。此时，分别向第一电磁铁6通入iy1的电流，向第二电磁铁7通入ix1的电流，ix1<iy1，故fx1<fy1，活塞3两端受到方向向右的合力，如图4所示，故滑阀1在活塞3的带动下向右移动，压缩机实现自动卸载。

在第一电磁铁6和第二电磁铁7均与永磁铁5之间产生吸力的情况下，控制的步骤与斥力的步骤类似，只是作用方向会发生变化，因此此处不再详述。

根据本装置的运行原理，可以轻松实现压缩机的无级加卸载和有级加卸载。无级加卸载：通过持续增大通入第二电磁铁7中的电流ix，同时逐渐减小通入第一电磁铁6中的电流iy，来调节活塞3的受力情况，进行压缩机自动加卸载的无级调节。有级加卸载：保持通入第一电磁铁6中的电流iy不变，间歇式的成倍数关系改变通入第二电磁铁7中的电流ix，使活塞3右侧受到不同大小的力，带动滑阀1移动，实现不同负荷(25％、50％、75％)的调节。

通过电磁铁通入电流的大小，精准的控制活塞3两端所受的力，实现压缩机滑阀1的精准移动。通过这样的方式，可以精准的控制螺杆压缩机的自动加卸载，同时避免了传统压缩机因气压或者油压不稳导致压缩机出现频繁加卸载的现象，防止整机出现异常保护，保证了空调机组的可靠性。

根据本申请的实施例，螺杆压缩机包括上述的螺杆压缩机自动加卸载装置。

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。

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