一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机，具体为一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机。

背景技术：

1、压缩机通常有往复式和离心式两大类，两类压缩机应用都极其广泛，离心式压缩机用于提升其输入和输出端口气体或液体的压力差，离心式压缩机的转子连续高速旋转，它流通截面积较大，叶轮转速很高，故气体或液体的流量很大；离心式压缩机转子高速旋转，其转子的惯性质量存在周期性变化(例如涡旋泵压缩机)，因此振动与噪声比较大；因此离心式压缩机的轴承所受冲击振动比较大；压缩机的输出功率与效率均与转速成正比。而转速越高，转子与定子部件之间的间隙被迫需要更大，而间隙大又导致效率变低；所以一般离心式压缩机的转速为3000～5000r/min，小型离心式压缩机的转速为5000～12000r/min。离心式压缩机的效率稍低于往复式压缩机；在实际应用中离心式压缩机的轴承常常成为影响其提高转速、扩展功率容量、提高其效率和寿命的瓶颈；离心式压缩机的单级压力比不可能做得比较高，大功率离心式压缩机只能采用多级叶轮来增加压力比和扩展功率容量；而多级叶轮在民用和工业的中小空调系统中难以采用，因为它结构过于复杂成本也太高。

2、通常离心式压缩机(水泵或气泵)的输入输出接口正交布置，定子组件18、转子组件17的位置关系如图9所示，流体在涡腔内呈涡旋流动，产生液体或气体高压；对于功率2w～20kw的离心式压缩机电机，若要解决其：高速、高效率、低噪音、叶轮(5～10万r/min)旋转的难题，实现低成本磁悬浮，是一巨大难题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，可以解决现有压缩机能耗大、噪音大的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明是技术方案如下：

3、本发明是通过如下的技术方案来实现：一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，

4、相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，所述磁悬浮泵体包括泵腔体以及泵腔体内2p＝4极永磁转子体；所述定子驱动控制器包括上定子和下定子，所述上定子和所述下定子分别位于泵腔体上下两侧；所述上定子和所述下定子各有z＝6个磁极上的绕组，所述上定子和所述下定子通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮功能；所述上定子和下定子共同驱动位于泵腔体内含的4极永磁转子体旋转。

5、进一步的，所述磁悬浮泵体还包括上涡壳、下涡壳、涡叶、电机磁钢、位于上涡壳和沿回转轴中心处设置的流体(或气体)进口管道，以及位于上涡壳和下涡壳侧壁的流体(或气体)出口管道；所述电机磁钢的上下两侧均设有涡叶，上下所述涡叶7之间嵌入有永磁转子体。

6、进一步的，所述泵腔体的底端呈下凸弧状圆形结构，所述定子驱动控制器上部的呈下凹弧状圆形槽部，所述下凸弧状圆形结构与所述下凹弧状圆形槽部相适配。

7、进一步的，所述上涡壳、下涡壳、涡叶、进口管道、出口管道均采用工程塑料或非导磁金属材料中的一种或者多种；所述工程塑料材料包括改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、硅基高分子聚合物材料中；所述永磁转子体的材料包括高磁能积永磁体，所述高磁能积永磁体包括烧结钕铁硼、粘接钕铁硼材料中的一种。

8、进一步的，所述上定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯包括上铁芯、芯柱和下铁芯，所述上铁芯、下铁芯均采用扇形极靴圆形磁极柱，且采用高硅钢片卷绕而成，电机的所述绕组直接绕在z＝6个磁极上；所述永磁转子体磁极的直径dr大于定子磁极直径ds，此径向被动磁悬浮是径向稳定的被动磁悬浮；2p＝4极z＝6槽电机的绕组系数kw1＝0.866。

9、进一步的，所述上定子通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能，所述串并联的方法包括：u相180°对称的两个绕组u1和u2并联，尾端接三相绕组中点形成u相绕组的一条并联支路；v相180°对称的两个绕组v3和v4绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成v相绕组的一条并联支路；w相180°对称的w5和w6两个绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成w相绕组的一条并联支路；如此，u、v、w三相绕组，每相都有一条180°对称并联支路。

10、进一步的，所述上定子的定子铁芯的u1、u2并联成为u相，上定子的定子铁芯的v3、v4，并联成为v相，上定子的定子铁芯的w4、w5，并联成为w相；所述下定子与所述上定子的结构相同，所述下定子的定子铁芯的u1、u2并联成为u相，所述下定子的定子铁芯的v3、v4，并联成为v相，下定子的定子铁芯的w4、w5，并联成为w相；所述上定子、所述下定子两个镜向的定子铁芯绕组并联。

11、进一步的，所述上定子、所述下定子的极定子铁芯的极弧为(0.9～0.75)τd/z＝(0.9～0.75)360°/6＝(0.9～0.75)60°；2p＝4极永磁转子体的极弧为(1.0～0.85)τr/2p＝(1.0～0.85)360°/4＝(1.0～0.85)90°。

12、进一步的，所述泵腔体采用双层结构，所述泵腔体内层为圆形的均压层，所述均压层沿圆周均布溢流孔；所述泵腔体外层为涡壳腔呈涡线状。

13、进一步的，所述定子驱动控制器中内含电机驱动与电脑控制电路，用于主动实时检测电机的转速、电流，并且通过转速估算压缩机的进出口流量，通过转速和电流估算压缩机的进出口压力；通过转速和电流瞬时变化估算压缩机电机的功率变化、力矩变化、振动性能的变化；通过主动实时检测及时调整电机的电压、电流和转速、力矩。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

15、本发明磁悬浮压缩机装置，结构空间利用率高，轴向尺寸小，有利于构成扁平的整体结构，而扁平状压缩机装置更加在工作场景中使用；本发明磁悬浮血泵装置内含驱动与电脑控制电路，结构紧凑和简单，具有可靠性高、控制性能高和智能诊断等功能。

16、本发明采用自然悬浮技术，使得有可能通过提高叶轮转速，来提高泵的功率密度，极大地简化泵的结构、降低生产成本、降低振动噪声和附加损耗、提高整体性能。

17、本发明不需要额外附件任何传感器和控制器，自然含有：径向主动自然磁悬浮技术、轴向主动自然磁悬浮技术、径向被动磁悬浮技术和轴向被动磁悬浮技术、径向和轴向液体或气体悬浮技术；具有最完整的涡叶悬浮功能，兼有优良的无位置传感器电机驱动控制的功能。

技术特征：

1.一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述磁悬浮泵体还包括上涡壳、下涡壳、涡叶、电机磁钢、位于上涡壳和沿回转轴中心处设置的流体(或气体)进口管道，以及位于上涡壳和下涡壳侧壁的流体(或气体)出口管道；所述电机磁钢的上下两侧均设有涡叶，上下所述涡叶之间嵌入有永磁转子体。

3.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述泵腔体的底端呈下凸弧状圆形结构，所述定子驱动控制器上部的呈下凹弧状圆形槽部，所述下凸弧状圆形结构与所述下凹弧状圆形槽部相适配。

4.根据权利要求2所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上涡壳、下涡壳、涡叶、进口管道、出口管道均采用工程塑料或非导磁金属材料中的一种或者多种；所述工程塑料材料包括改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、硅基高分子聚合物材料中；所述永磁转子体的材料包括高磁能积永磁体，所述高磁能积永磁体包括烧结钕铁硼、粘接钕铁硼材料中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯包括上铁芯、芯柱和下铁芯，所述上铁芯、下铁芯均采用扇形极靴圆形磁极柱，且采用高硅钢片卷绕而成，电机的所述绕组直接绕在z＝6个磁极上；所述永磁转子体磁极的直径dr大于定子磁极直径ds，此径向被动磁悬浮是径向稳定的被动磁悬浮；2p＝4极z＝6槽电机的所述绕组系数kw1＝0.866。

6.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子通过串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能，所述串并联的方法包括：u相180°对称的两个绕组u1和u2并联，尾端接三相绕组中点形成u相绕组的一条并联支路；v相180°对称的两个绕组v3和v4绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成v相绕组的一条并联支路；w相180°对称的w5和w6两个绕组并联，其尾端也接三相绕组中点，形成w相绕组的一条并联支路；如此，u、v、w三相绕组，每相都有一条180°对称并联支路。

7.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子的定子铁芯的u1、u2并联成为u相，上定子的定子铁芯的v3、v4，并联成为v相，上定子的定子铁芯的w4、w5，并联成为w相；所述下定子与所述上定子的结构相同，所述下定子的定子铁芯的u1、u2并联成为u相，所述下定子的定子铁芯的v3、v4，并联成为v相，下定子的定子铁芯的w4、w5，并联成为w相；所述上定子、所述下定子两个镜向的定子铁芯绕组并联。

8.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述上定子、所述下定子的极定子铁芯的极弧为(0.9～0.75)τd/z＝(0.9～0.75)360°/6＝(0.9～0.75)60°；2p＝4极永磁转子体的极弧为(1.0～0.85)τr/2p＝(1.0～0.85)360°/4＝(1.0～0.85)90°。

9.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述泵腔体采用双层结构，所述泵腔体内层为圆形的均压层，所述均压层沿圆周均布溢流孔；所述泵腔体外层为涡壳腔呈涡线状。

10.根据权利要求1所述的一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，其特征在于：所述定子驱动控制器中内含电机驱动与电脑控制电路，用于主动实时检测电机的转速、电流，并且通过转速估算压缩机的进出口流量，通过转速和电流估算压缩机的进出口压力；通过转速和电流瞬时变化估算压缩机电机的功率变化、力矩变化、振动性能的变化；通过主动实时检测及时调整电机的电压、电流和转速、力矩。

技术总结
本发明提供一种扁平状自然磁悬浮高速压缩机，包括相互连接的磁悬浮泵体和定子驱动控制器，磁悬浮泵体包括泵腔体以及泵腔体内2p＝4极永磁转子体；定子驱动控制器包括上定子和下定子，上定子和下定子分别位于泵腔体上下两侧；上定子和下定子各有z＝6个磁极上的绕组，上定子和下定子通过各自的串并联与永磁转子体构成径向主动自然磁悬浮功能；上定子和下定子的两个三相绕组及中点按镜向并联，构成了双定子单转子的轴向主动自然磁悬浮功能；上定子和下定子共同驱动位于泵腔体内含的4极永磁转子体旋转；本发明采用自然悬浮技术，使得有可能通过提高叶轮转速，来提高泵的功率密度，极大地简化泵的结构、降低生产成本、降低振动噪声和附加损耗。

技术研发人员：王恺,漆亚梅,李铁才,陆键
受保护的技术使用者：泰格运控（江苏）技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13