一种全无油双螺杆压缩机的转子结构及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种螺杆式压缩机的部件及其控制方法，尤其是涉及一种全无油双螺杆压缩机的转子结构及其控制方法，属于流体机械技术领域。


背景技术：

2.双螺杆压缩机一般通过阳转子和阴转子的互相啮合来实现对介质的压缩与输送。双螺杆压缩机大多数采用电动机驱动，分为开启式电机驱动和半封闭式电机驱动。开启式电机驱动一般通过联轴器，将动力传递给双螺杆压缩机的转子；半封闭式电机驱动一般将电机转子和压缩机转子通过键连接。这两种方式都存在机器整体结构较长，需要较大的安装空间的问题。
3.目前的双螺杆压缩机一般会通过转子本身的接触来传递转矩或使用同步齿轮来传递转矩，但这两种方式都会需要使用一定的润滑油来减少机械之间的磨损。在一些应用上，当转子所输送的气体不允许含油时，必须要通过各种方式的轴封来对润滑油和转子腔进行密封，以防止输送的气体被润滑油污染。但是，通过轴封的方式是无法做到绝对无油的，而且还存在轴封失效的隐患。
4.目前还没有一种安装空间省，能真正实现无油的双螺杆压缩机的转子结构。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，安装空间省，能真正实现无油的全无油双螺杆压缩机的转子结构及其控制方法。
6.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该全无油双螺杆压缩机的转子结构包括阳转子和阴转子，所述阳转子上设置有阳转子齿槽，所述阴转子上设置有阴转子齿槽，所述阳转子齿槽和阴转子齿槽相匹配，其结构特点在于：还包括一号电机、二号电机和数个气悬浮轴承，所述阳转子和阴转子均为中空结构，所述阳转子的两端和阴转子的两端均安装有气悬浮轴承，所述一号电机包括一号转子和带有线圈的一号定子轴，所述一号定子轴中设置有一号冷却流道，该一号冷却流道的入口和出口均位于一号定子轴的头部，所述一号转子固定在中空的阳转子内，所述一号定子轴套装在一号转子中，且该一号定子轴和一号转子之间留有间隙；所述二号电机包括二号转子和带有线圈的二号定子轴，所述二号定子轴中设置有二号冷却流道，该二号冷却流道的入口和出口均位于二号定子轴的头部，所述二号转子固定在中空的阴转子内，所述二号定子轴套装在二号转子中，且该二号定子轴和二号转子之间留有间隙；所述阳转子的阳转子齿槽和阴转子的阴转子齿槽之间留有间隙。
7.作为优选，本发明所述转子结构还包括阳转子位置传感器和阴转子位置传感器，所述阳转子位置传感器布置在阳转子的尾部，所述阴转子位置传感器布置在阴转子的尾部。
8.作为优选，本发明所述转子结构还包括阳转子支撑轴和阴转子支撑轴，所述阳转子的头部通过阳转子支撑轴和气悬浮轴承连接，所述阴转子的头部通过阴转子支撑轴和气
悬浮轴承连接。
9.作为优选，本发明所述气悬浮轴承的数量为四个，所述阳转子的两端和阴转子的两端均安装有一个气悬浮轴承。
10.一种全无油双螺杆压缩机的转子结构的控制方法，其特点在于，步骤如下：一号电机和二号电机同时通电，一号定子轴产生旋转的磁场，带动一号转子旋转，从而带动阳转子旋转，与此同时，二号定子轴产生旋转的磁场，带动二号转子旋转，从而带动阴转子旋转，阳转子和阴转子同时旋转，阳转子和阴转子之间不接触，通过阳转子上的阳转子齿槽和阴转子上的阴转子齿槽对输送介质进行压缩；一号定子轴上的线圈产生的热量通过一号定子轴中的一号冷却流道内部流动的冷却液体带走，来对一号定子轴进行冷却；二号定子轴上的线圈产生的热量通过二号定子轴中的二号冷却流道内部流动的冷却液体带走，来对二号定子轴进行冷却。
11.作为优选，本发明通过布置在阳转子尾部的阳转子位置传感器和布置在阴转子尾部的阴转子位置传感器，对一号转子和二号转子进行同步反馈与修正，来改变一号电机和二号电机的转角，以使阳转子和阴转子不接触。
12.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：使用外转子电机，将一号转子（永磁体）和二号转子（永磁体）分别嵌入到阳转子和阴转子内部空心结构中，将带有线圈的一号定子轴和二号定子轴分别插入到一号转子和二号转子中间，一号定子轴和二号定子轴通电时，一号转子和二号转子将产生旋转，分别带动阳转子和阴转子进行旋转，从而实现对介质进行压缩的功能。由于阳转子和阴转子分别通过一号电机和二号电机进行各自独立驱动，通过布置在阳转子尾部的阳转子位置传感器和阴转子尾部的阴转子位置传感器，进行一号转子和二号转子的同步反馈与修正来改变一号电机和二号电机的转角，达到阳转子和阴转子本身无接触的状态，使得本发明的阳转子和阴转子的啮合无需使用润滑剂也能正常工作。一号定子轴内部设置有一号冷却流道，二号定子轴内部设置有二号冷却流道，由于一号定子轴和二号定子轴本身无运动，是固定不动的，所以可向一号冷却流道和二号冷却流道内注入流动的冷却液体，分别对一号定子轴和二号定子轴进行冷却。阳转子和阴转子与气悬浮轴承相连接，阳转子和阴转子的两端分别有气悬浮轴承来实现对其的支撑，气悬浮轴承本身使用气体为动力，无需使用含油润滑剂。所以，本发明能够真正实现无油压缩，特别适用于压缩不允许含油的介质。
13.由于阳转子和阴转子本身无接触，且使用的轴承为气悬浮轴承，整个转子结构无需使用润滑剂，并不会产生润滑剂污染阳转子和阴转子输送介质的情况。且一号定子轴和二号定子轴为静止状态，内部充入冷却剂，可使一号电机和二号电机可靠运行。由于整个转子结构的运动部件与静止部件运行时无接触，可以实现了真正的无油，同时可以灵活增加电机转速，来实现不同的吸气量，方便进行调节。
14.本发明将一号转子和一号定子轴设计在阳转子的内部中空结构中，将二号转子和二号定子轴设计在阴转子内部中空结构中，整个转子结构及其精简，长度方向上较现有结构大大缩短，可以节省较多的设备安装空间，实现设备小巧可靠的性能。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明实施例中全无油双螺杆压缩机的转子结构的主视结构示意图。
17.图2是图1中a-a面的剖视结构示意图。
18.图3是本发明实施例中全无油双螺杆压缩机的转子结构的立体结构示意图。
19.图中：1-阳转子；2-阴转子；3-一号电机；4-二号电机；5-气悬浮轴承；6-阳转子位置传感器；7-阴转子位置传感器；8-阳转子支撑轴；9-阴转子支撑轴；11-阳转子齿槽；21-阴转子齿槽；31-一号转子；32-一号定子轴；33-一号冷却流道；41-二号转子；42-二号定子轴；43-二号冷却流道。
具体实施方式
20.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
21.实施例
22.参见图1至图3，本实施例中的全无油双螺杆压缩机的转子结构包括阳转子1、阴转子2、一号电机3、二号电机4、四个气悬浮轴承5、阳转子位置传感器6、阴转子位置传感器7、阳转子支撑轴8和阴转子支撑轴9。
23.本实施例中的阳转子1和阴转子2均为中空结构，阳转子1上设置有阳转子齿槽11，阴转子2上设置有阴转子齿槽21，阳转子齿槽11和阴转子齿槽21相匹配，阳转子1的阳转子齿槽11和阴转子2的阴转子齿槽21之间留有间隙，即阳转子1和阴转子2之间是不接触的，阳转子1和阴转子2之间留有微小的间隙，阳转子1的两端和阴转子2的两端均安装有一个气悬浮轴承5。
24.本实施例中的一号电机3包括一号转子31和带有线圈的一号定子轴32，一号定子轴32中设置有一号冷却流道33，该一号冷却流道33的入口和出口均位于一号定子轴32的头部，一号转子31固定在中空的阳转子1内，一号转子31的转动可以带动阳转子1进行转动，一号定子轴32套装在一号转子31中，且该一号定子轴32和一号转子31之间留有间隙，一号定子轴32通电之后，一号转子31可以转动。
25.本实施例中的二号电机4包括二号转子41和带有线圈的二号定子轴42，二号定子轴42中设置有二号冷却流道43，该二号冷却流道43的入口和出口均位于二号定子轴42的头部，二号转子41固定在中空的阴转子2内，二号转子41的转动可以带动阴转子2进行转动，二号定子轴42套装在二号转子41中，且该二号定子轴42和二号转子41之间留有间隙，二号定子轴42通电之后，二号转子41可以转动。一号定子轴32和二号定子轴42是固定在全无油双螺杆压缩机的其他部件上的，当全无油双螺杆压缩机在运行时，一号定子轴32和二号定子轴42是静止不动的。一号电机3位于阳转子1内，二号电机4位于阴转子2内，结构设计巧妙，可以节省较多的安装空间。
26.本实施例中的阳转子位置传感器6布置在阳转子1的尾部，阴转子位置传感器7布置在阴转子2的尾部。通常情况下，阳转子1的头部可以通过阳转子支撑轴8和气悬浮轴承5连接，阴转子2的头部可以通过阴转子支撑轴9和气悬浮轴承5连接。阳转子1的头部和尾部，
以及阴转子2的头部和尾部，对于本领域技术人员而言是清楚的。
27.本实施例中全无油双螺杆压缩机的转子结构的控制方法的步骤如下：一号电机3和二号电机4同时通电，一号定子轴32产生旋转的磁场，带动一号转子31旋转，从而带动阳转子1旋转，与此同时，二号定子轴42产生旋转的磁场，带动二号转子41旋转，从而带动阴转子2旋转，阳转子1和阴转子2同时旋转，且是各自独立驱动的旋转，阳转子1和阴转子2之间不接触，通过阳转子1上的阳转子齿槽11和阴转子2上的阴转子齿槽21对输送介质进行压缩。通过布置在阳转子1尾部的阳转子位置传感器6和布置在阴转子2尾部的阴转子位置传感器7，对一号转子31和二号转子41进行同步反馈与修正，来改变一号电机3和二号电机4的转角，以确保阳转子1和阴转子2不接触。一号定子轴32上的线圈产生的热量通过一号定子轴32中的一号冷却流道33内部流动的冷却液体带走，来对一号定子轴32进行冷却；二号定子轴42上的线圈产生的热量通过二号定子轴42中的二号冷却流道43内部流动的冷却液体带走，来对二号定子轴42进行冷却。
28.当一号定子轴32和二号定子轴42通电时，定子轴上产生旋转的磁场，分别带动一号转子31和二号转子41旋转，从而带动阳转子1和阴转子2旋转，通过阳转子1上的阳转子齿槽11和阴转子2上的阴转子齿槽21，对输送介质进行压缩。一号电机3和二号电机4通过独立的同步控制，使得阳转子1和阴转子2本身无接触，因此不需要润滑剂，且可以实现高转速来增加输送介质体积流量，并不会出现因为转速提升而产生传动效率下降的情况，性能更加可靠。同时，在高转速时，阳转子1和阴转子2所使用的气悬浮轴承5可以实现支撑与定位。
29.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。