[发明专利]涡旋机及其电磁机构和电磁机构的电磁气隙寻优方法

说明书

本发明公开了一种涡旋机及其电磁机构和电磁机构的电磁气隙寻优方法，该电磁气隙寻优方法包括：步骤(A)预设电磁气隙值σ₀，结合目标压力P₀，生成“转角‑电流”关系曲线；步骤(B)检测转角值a(t)，根据“转角‑电流”关系曲线，确定励磁部件的电流值，对轴向电磁力进行调节；步骤(C)检测当前排气压力P(t)，并将其与目标压力P₀比较，根据比较结果对电磁气隙值σ₀进行重新赋值；步骤(D)根据电磁气隙值σ₀，重新确定“转角‑电流”关系曲线，结合当前动涡盘转角值α(t)，确定励磁部件的电流值，对轴向电磁力进行调节。该方法用于修正装配误差和使用过程中因磨损引起的电磁气隙误差引起的电磁轴向力误差。

技术领域

本发明涉及涡旋机轴向气体力控制技术，提供一种涡旋机及其电磁机构和电磁机构的电磁气隙寻优方法，用于修正装配误差和使用过程中因磨损引起的电磁气隙误差引起的电磁力误差。

背景技术

涡旋机是一种借助于容积的变化来实现气体压缩的流体机械，其内部结构主要包括静涡盘、动涡盘、支架、偏心轴及防自转机构，其中，动涡盘与静涡盘偏心设置，随着动涡盘在偏心轴的驱动下转动，动涡盘与静涡盘之间的气体向中部汇聚或外围扩散，从而实现压缩机或膨胀机的功能。

相对于其他压缩机/膨胀机，涡旋机具有气体泄漏量少、体积小、重量轻，可持续工作时间长，且整机噪声低等优点，但由于涡旋机的动涡盘与静涡盘之间成上下扣合结构配合，两者之间的接触松紧度由装配决定，过松会导致气体泄漏，过紧会导致在工作前期磨损、发热严重，工作效率低，较长时间之后接触面仍然会逐渐变松，会引起泄露等引起不良后果，因此，现有的涡旋机结构中，将动涡盘设置为浮动状态，即动涡盘在旋转过程中在静涡盘和支架之间沿轴向浮动。当动涡盘高速转动时，其承受很大的轴向气体力作用，且该轴向气体力随主轴转角和气体压力变化，为此，一般情况下，通过在涡旋机中加设轴向气体力控制机构来平衡该轴向气体力。目前，常用的轴向气体力控制机构如下：

1)弹簧背压方案：即在涡盘(一般为动涡盘)背面安装弹簧，这种结构实施相对方便，但是压力不可调，且弹簧和涡盘也在大压力下摩擦对材料寿命具有较大挑战，也会带来弹簧工作面上摩擦损耗等问题；

2)推力轴承方案：即在涡旋盘背面安装推力轴承，实现机械定位；采用该结构对涡盘进行轴向位置固定，不能实现轴向间隙的自动补偿，难以在密封和小压力之间取得平衡，且很多场合(如高压机领域)难以找到合适的推力轴承；

3)气体背压腔方案：在涡盘背面施加一定的气体压力，背压腔中的压力以类似腔内气体变化的规律随着角度变动，这一结构虽然可以抵消较大幅度的腔内气体往外的轴向压力，但是两者的合力仍然有较大比重的残余，且合力与角度相关，仍旧有较大摩擦或者泄露的问题存在，不利于涡旋盘的稳定转动；

4)双涡旋体涡盘方案：在动涡盘的圆形板两侧设置涡旋型线几何参数相同的上、下两个涡旋体，相应地有两个静涡盘与之配合，如一个静涡盘与单涡旋体的动涡盘相配的相同，另一个静涡盘的涡旋体则直接在支架上产生，即支架体同时起到了静涡盘的作用。在这种结构的涡旋压缩机中，动涡盘的上、下涡旋体所受的轴向气体力大小相等、方向相反，故而动涡盘所受轴向气体力自动地得到完全平衡，但这种结构从理论角度来看，双涡旋体的两个动涡盘受到的轴向气体力可以巧妙的互相抵消；在抵消之后，实际实施过程中，静涡盘和动涡盘之的接触面的装配精度比较难控制，接触紧磨损和散热就多，接触松容易泄漏。若为固定安装，长时间工作后接触面的状态因磨损改变难以调整；若为轴向浮动安装，显然只能由静涡盘轴向浮动来实现，同样需要背压控制，且两个涡盘背压增加复杂度，实现困难。