磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的制作方法

本申请涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统。

背景技术：

空气压缩机是工业现代化的基础产品，空气压缩机用于提供气源动力，是气动系统的核心设备机电引气源装置中的主体，它是将原动(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气压缩机的压缩方式可包括一级压缩方式和二级压缩方式，二级压缩产生的气压力高，二级压缩相对一级压缩同等压力下使用寿命长；同等压力且同等产气量下二级压缩的能耗要高，但磨损来小。目前，采用二级压缩方式的压缩机通常是双螺杆二级压缩空压机系统，但传统的双螺杆二级压缩空压机系统压缩过程中需采用润滑油，容易产生污染，且噪声大，压缩能效低。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的双螺杆二级压缩空压机系统压缩过程中需采用润滑油，容易产生污染，且噪声大，压缩能效低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的双螺杆二级压缩空压机系统压缩过程中需采用润滑油，容易产生污染，且噪声大，压缩能效低的问题，提供一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统，包括：

第一压缩组件，第一压缩组件包括第一进气口、第一排气口和第一压缩控制口；第一进气口用于接入外部气体；

电机，电机包括电机冷却机构、电机主轴以及套接在电机主轴的电机定子；电机主轴的第一端机械连接第一压缩控制口；

磁悬浮轴承组件，磁悬浮轴承组件套接在电机主轴的两侧；

第二压缩组件，第二压缩组件包括第二进气口、第二排气口和第二压缩控制口；第二压缩控制口机械连接电机主轴的第二端；第二排气口用于排出二级压缩气体；

控制器，控制器电性连接磁悬浮轴承组件；

第一冷却循环子系统，第一冷却循环子系统与电机冷却机构循环贯通连接；

第二冷却循环子系统，第二冷却循环子系统的输入端贯通连接第一排气口；第二冷却循环子系统的输出端贯通连接第二进气口。

在其中一个实施例中，还包括贯通连接第一进气口的气体过滤器。

在其中一个实施例中，第一冷却循环子系统包括泵，恒温阀和热交换器；

泵的输入端贯通连接恒温阀的第一端，输出端贯通连接电机冷却机构的进入口；恒温阀的第二端贯通连接热交换器的输出端；电机冷却机构的排出口贯通连接热交换器的输入端；恒温阀的第三端贯通连接在电机冷却机构的排出口与热交换器的输入端之间。

在其中一个实施例中，还包括电性连接电机的变频器，以及用于冷却变频器的变频器冷却机构；

变频器冷却机构贯通连接在电机冷却机构的排出口与热交换器的输入端之间。

在其中一个实施例中，第二冷却循环子系统包括第一冷却器；

第一冷却器的输入端贯通连接第一排气口，输出端贯通连接第二进气口。

在其中一个实施例中，还包括第三冷却循环子系统；

第三冷却循环子系统的输入端贯通连接第二排气口；第三冷却循环子系统的输出端用于排出冷却后的二级压缩气体。

在其中一个实施例中，第三冷却循环子系统包括第二冷却器；

第二冷却器的输入端贯通连接第二排气口，输出端用于排出冷却后的二级压缩气体。

在其中一个实施例中，还包括调速阀；

调速阀贯通连接在第二排气口与第二冷却器的输入端之间。

在其中一个实施例中，磁悬浮轴承组件包括设于电机主轴的第一端的第一径向磁悬浮轴承，以及设于电机主轴的第二端的第二径向磁悬浮轴承；

第一径向磁悬浮轴承电性连接控制器；第二径向磁悬浮轴承电性连接控制器。

在其中一个实施例中，磁悬浮轴承组件还包括设于电机主轴的轴向磁悬浮轴承；

轴向磁悬浮轴承电性连接控制器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的各实施例中，基于第一压缩组件包括第一进气口、第一排气口和第一压缩控制口；第一进气口用于接入外部气体；电机包括电机冷却机构、电机主轴以及套接在电机主轴的电机定子；电机主轴的第一端机械连接第一压缩控制口；磁悬浮轴承组件套接在电机主轴的两侧；第二压缩组件包括第二进气口、第二排气口和第二压缩控制口；第二压缩控制口机械连接电机主轴的第二端；第二排气口用于排出二级压缩气体；控制器电性连接磁悬浮轴承组件；第一冷却循环子系统与电机冷却机构循环贯通连接；第二冷却循环子系统的输入端贯通连接第一排气口；第二冷却循环子系统的输出端贯通连接第二进气口，实现对外部输入气体的二级压缩。本申请通过磁悬浮轴承组件维持电机主轴悬浮，进而实现电机主轴悬浮转动，带动分别第一压缩组件和第二压缩组件工作，外部气体分别通过第一压缩组件的一级压缩和第二压缩组件的二级压缩后输出，实现无油压缩过程，避免产生污染，且噪声小。通过第一冷却循环子系统对电机进行冷却降温，通过第二冷却循环子系统对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的气体传回第二压缩组件进行二级压缩，进而提高了压缩能效。

附图说明

图1为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的第一结构示意图；

图2为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的第二结构示意图；

图3为一个实施例中第一冷却循环子系统的第一结构示意图；

图4为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的第三结构示意图；

图5为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的第四结构示意图；

图6为一个实施例中磁悬浮轴承组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统的双螺杆二级压缩空压机系统压缩过程中需采用润滑油，容易产生污染，且噪声大，压缩能效低的问题。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统，该系统包括：

第一压缩组件110，第一压缩组件110包括第一进气口、第一排气口和第一压缩控制口；第一进气口用于接入外部气体；

电机120，电机120包括电机冷却机构122、电机主轴124以及套接在电机主轴124的电机定子126；电机主轴124的第一端机械连接第一压缩控制口；

磁悬浮轴承组件130，磁悬浮轴承组件130套接在电机主轴124的两侧；

第二压缩组件140，第二压缩组件140包括第二进气口、第二排气口和第二压缩控制口；第二压缩控制口机械连接电机主轴124的第二端；第二排气口用于排出二级压缩气体；

控制器150，控制器150电性连接磁悬浮轴承组件130；

第一冷却循环子系统160，第一冷却循环子系统160与电机冷却机构122循环贯通连接；

第二冷却循环子系统170，第二冷却循环子系统170的输入端贯通连接第一排气口；第二冷却循环子系统170的输出端贯通连接第二进气口。

其中，第一压缩组件110可用来对外部输入气体进行压缩。第一压缩组件110可包括第一压缩腔室，第一压缩腔室内设有与电机主轴124机械连接的第一叶轮。在一个示例中，外部气体通过第一压缩组件110的第一进气口进入第一压缩腔室，电机主轴124转动进而带动第一叶轮转动，使得输入第一压缩腔室的压缩气体进行压缩，并将一级压缩后的气体通过第一排气口输出。需要说明的是，电机主轴124可穿过第一压缩组件的第一压缩控制口与第一叶轮机械连接。

电机120可以是永磁同步电机。在一个示例中，电机120可以是永磁直驱式高速电机。电机冷却机构122用来对电机120进行冷却降温。在一个示例中，电机冷却机构122可包含用于传输冷却液的流道，通过冷却液在电机冷却的流道内传输，携带走电机的热量，进而实现对电机120的冷却降温。电机主轴124指的是电机中的旋转部件。电机定子126可以是电动机静止不动的部分。电机定子126可由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。电机定子126的主要作用是产生旋转磁场，使得电机主轴转动。

磁悬浮轴承组件130指的是能够通过电磁感应原理，产生磁力的轴承组件。磁悬浮轴承组件130可用来维持电机主轴124悬浮。磁悬浮轴承组件130维持电机主轴124悬浮时，磁悬浮轴承组件130与电机主轴124无接触，且无需添加润滑油。

第二压缩组件140可用来对第一压缩组件110传输的一级压缩气体进行压缩。第二压缩组件140可包括第二压缩腔室，第二压缩腔室内设有与电机主轴124机械连接的第二叶轮。在一个示例中，一级压缩气体通过第二压缩组件140的第二进气口进入第二压缩腔室，电机主轴124转动进而带动第二叶轮转动，使得输入第二压缩腔室的压缩气体进行压缩，并将二级压缩后的气体通过第二排气口输出。需要说明的是，电机主轴124可穿过第二压缩组件的第二压缩控制口与第二叶轮机械连接。

控制器150可用来控制磁悬浮轴承组件130，使得磁悬浮轴承组件130维持电机主轴124悬浮。在一个示例中，控制器150可以是plc控制器。

第一冷却循环子系统160可用来对电机120进行冷却降温。第一冷却循环子系统160可通过冷却液传输通道与电机冷却机构122循环贯通连接。第二冷却循环子系统170可用来对第一压缩组件110输出的一级压缩气体进行冷却降温。第二冷却循环子系统170可通过冷却液传输通道分别与第一压缩组件110的第一排气口、第二压缩组件110的第二进气口循环贯通连接。

具体地，系统上电启动，控制器150控制磁悬浮轴承组件130工作，磁悬浮轴承组件130产生磁力维持电机主轴124悬浮。电机主轴124转动进而分别带动第一压缩组件110和第二压缩组件140工作。当外部气体进入第一压缩组件110时，第一压缩组件110对外部气体进行一级压缩，并将压缩后的气体通过管道流入第二冷却循环子系统170，第二冷却循环子系统170对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的压缩气体传输至第二压缩组件170。第二压缩组件170对冷却后的压缩气体进行二级压缩，进而输出二级压缩后的气体，实现高效节能的压缩气体。

进一步的，基于第一冷却循环子系统160与电机冷却机构122循环贯通连接，进而可向第一冷却循环子系统160灌入冷却液，冷却液通过在电机冷却机构122循环流通，带走电机120产生的热量，实现对电机120的冷却降温，防止系统工作时，电机温度过高而产生故障。

上述磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统的实施例中，基于第一压缩组件包括第一进气口、第一排气口和第一压缩控制口；第一进气口用于接入外部气体；电机包括电机冷却机构、电机主轴以及套接在电机主轴的电机定子；电机主轴的第一端机械连接第一压缩控制口；磁悬浮轴承组件套接在电机主轴的两侧；第二压缩组件包括第二进气口、第二排气口和第二压缩控制口；第二压缩控制口机械连接电机主轴的第二端；第二排气口用于排出二级压缩气体；控制器电性连接磁悬浮轴承组件；第一冷却循环子系统与电机冷却机构循环贯通连接；第二冷却循环子系统的输入端贯通连接第一排气口；第二冷却循环子系统的输出端贯通连接第二进气口，实现对外部输入气体的二级压缩。通过磁悬浮轴承组件维持电机主轴悬浮，进而实现电机主轴悬浮转动，带动分别第一压缩组件和第二压缩组件工作，外部气体分别通过第一压缩组件的一级压缩和第二压缩组件的二级压缩后输出，实现无油压缩过程，避免产生污染，且噪声小。通过第一冷却循环子系统对电机进行冷却降温，通过第二冷却循环子系统对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的气体传回第二压缩组件进行二级压缩，进而提高了压缩能效。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统，该系统包括第一压缩组件210，电机220，磁悬浮轴承组件230，第二压缩组件240，控制器250，第一冷却循环子系统260和第二冷却循环子系统270；其中，第一压缩组件210包括第一进气口、第一排气口和第一压缩控制口；第一进气口用于接入外部气体；电机220包括电机冷却机构222、电机主轴224以及套接在电机主轴224的电机定子226；电机主轴224的第一端机械连接第一压缩控制口；磁悬浮轴承组件230套接在电机主轴224的两侧；第二压缩组件240包括第二进气口、第二排气口和第二压缩控制口；第二压缩控制口机械连接电机主轴224的第二端；第二排气口用于排出二级压缩气体；控制器250电性连接磁悬浮轴承组件230；第一冷却循环子系统260与电机冷却机构222循环贯通连接；第二冷却循环子系统270的输入端贯通连接第一排气口；第二冷却循环子系统270的输出端贯通连接第二进气口。该系统还包括贯通连接第一进气口的气体过滤器280。

其中，气体过滤器280可用来过滤输入第一压缩组件210的外部气体的颗粒等杂质。在一个示例中，气体过滤器280可以是海绵过滤板。

具体地，系统上电启动后，外部气体通过气体过滤器280进入第一压缩组件210，通过气体过滤器280滤除外部气体的粉尘颗粒等杂质，防止外部气体携带的杂质损坏系统内部机构。第一压缩组件210对外部气体进行一级压缩，并将压缩后的气体通过管道流入第二冷却循环子系统270，第二冷却循环子系统270对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的压缩气体传输至第二压缩组件240。第二压缩组件240对冷却后的压缩气体进行二级压缩，进而输出二级压缩后的气体，实现对高效节能的压缩气体。

在一个实施例中，如图3所示，第一冷却循环子系统包括泵362，恒温阀364和热交换器366。

泵362的输入端贯通连接恒温阀364的第一端，输出端贯通连接电机冷却机构322的进入口；恒温阀364的第二端贯通连接热交换器366的输出端；电机冷却机构322的排出口贯通连接热交换器366的输入端；恒温阀364的第三端贯通连接在电机冷却机构322的排出口与热交换器366的输入端之间。

其中，泵362可以是水泵。泵362可用来为冷却液的循环流动提供动力。恒温阀364可用来控制冷却液恒温流出。热交换器366指的是用来使热量从热流体传递到冷流体。热交换器366可以但不限于是间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热器、套管式换热器。

具体地，基于泵362的输入端贯通连接恒温阀364的第一端，输出端贯通连接电机冷却机构322的进入口；恒温阀364的第二端贯通连接热交换器366的输出端；电机冷却机构322的排出口贯通连接热交换器366的输入端；恒温阀364的第三端贯通连接在电机冷却机构322的排出口与热交换器366的输入端之间。冷却液流入热交换器366，在泵362提供的作用力下，冷却液通过恒温阀364流入电机冷却机构322的进入口，并从电机冷却机构322的排出口流回热交换器366，从而通过热交换器366排出，实现对电机的冷却降温，防止在气体压缩过程中，电机温度过高而损坏系统内部机构。

在一个具体的实施例中，如图3所示，磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统还包括电性连接电机320的变频器372，以及用于冷却变频器的变频器冷却机构374；变频器冷却机构374贯通连接在电机冷却机构322的排出口与热交换器366的输入端之间。

其中，变频器372可通过改变电机工作电源频率方式来控制电机320。变频器冷却机构374可包含用于传输冷却液的流道，通过冷却液在变频器冷却机构374的流道内传输，携带走变频器372的热量，进而实现对变频器372的冷却降温。

具体地，基于变频器372电性连接电机320，进而变频器372可通过改变电机工作电源频率方式来控制电机320工作。通过变频器冷却机构374贯通连接在电机冷却机构322的排出口与热交换器366的输入端之间，进而冷却液流入热交换器366，在泵362提供的作用力下，冷却液通过恒温阀364流入电机冷却机构322的进入口，并从电机冷却机构322的排出口排出，通过变频器冷却机构374后流回热交换器366，从而通过热交换器366排出，实现对电机320和变频器372的冷却降温，防止在气体压缩过程中，电机或变频器温度过高而损坏系统内部机构。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统，该系统包括第一压缩组件410，电机420，磁悬浮轴承组件430，第二压缩组件440，控制器450，第一冷却循环子系统460和第二冷却循环子系统470。第二冷却循环子系统470包括第一冷却器472。第一冷却器472的输入端贯通连接第一排气口，输出端贯通连接第二进气口。

其中，第一冷却器472指的是一种换热设备，可用来冷却第一压缩组件410一级压缩的气体。第一冷却器472可以但不限于是列管式冷却器、板式冷却器和风冷式冷却器。

具体地，基于第一冷却器472的输入端贯通连接第一排气口，输出端贯通连接第二进气口。当外部气体进入第一压缩组件410时，第一压缩组件410对外部气体进行一级压缩，并将压缩后的气体通过管道流入第一冷却器472，第一冷却器472对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的压缩气体传输至第二压缩组件440。第二压缩组件440对冷却后的压缩气体进行二级压缩，进而输出二级压缩后的气体，实现对高效节能的压缩气体。

在一个具体的实施例中，如图4所示，磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统还包括第三冷却循环子系统480。第三冷却循环子系统480的输入端贯通连接第二排气口；第三冷却循环子系统480的输出端用于排出冷却后的二级压缩气体。

其中，第三冷却循环子系统480可用来对第二压缩组件440输出的二级压缩气体进行冷却降温。第三冷却循环子系统480可通过冷却液传输通道与第二压缩组件的第二排气口贯通连接，

具体地，当外部气体进入第一压缩组件410时，第一压缩组件410对外部气体进行一级压缩，并将压缩后的气体通过管道流入第二冷却循环子系统470，第二冷却循环子系统470对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的压缩气体传输至第二压缩组件440。第二压缩组件440对冷却后的压缩气体进行二级压缩，并将二级压缩后的气体传输至第三冷却循环子系统480，通过第三冷却循环子系统480冷却降温后输出，进一步的高效节能的压缩气体。

在一个具体的实施例中，如图4所示，第三冷却循环子系统480包括第二冷却器482。第二冷却器482的输入端贯通连接第二排气口，输出端用于排出冷却后的二级压缩气体。

其中，第二冷却器482指的是一种换热设备，可用来冷却第二压缩组件二级压缩的气体。第二冷却器482可以但不限于是列管式冷却器、板式冷却器和风冷式冷却器。

具体地，基于第二冷却器482的输入端贯通连接第二压缩组件440的第二排气口。当外部气体进入第一压缩组件410时，第一压缩组件410对外部气体进行一级压缩，并将压缩后的气体通过管道流入第一冷却器472，第一冷却器472对一级压缩后的气体进行冷却，并将冷却后的压缩气体传输至第二压缩组件440。第二压缩组件440对冷却后的压缩气体进行二级压缩，并将二级压缩后的气体通过第二冷却器482冷却降温后输出，实现高效节能的压缩气体。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种磁悬浮离心空气压缩机二级压缩系统，该系统包括第一压缩组件510，电机520，磁悬浮轴承组件530，第二压缩组件540，控制器550，第一冷却循环子系统560和第二冷却循环子系统570；其中，第二冷却循环子系统570包括第一冷却器572。第一冷却器572的输入端贯通连接第一压缩组件510的第一排气口，输出端贯通连接第二压缩组件540的第二进气口；第三冷却循环子系统580包括第二冷却器582；第二冷却器582的输入端贯通连接第二排气口，输出端用于排出冷却后的二级压缩气体。该系统还包括调速阀590；调速阀590贯通连接在第二压缩组件540的第二排气口与第二冷却器582的输入端之间。

其中，调速阀590指的是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。

基于调速阀590贯通连接在第二排气口与第二冷却器582的输入端之间，进而第二压缩组件540输出二级压缩的气体后，可通过调速阀590控制二级压缩气体的输出速度，实现二级压缩后的气体输出速度可调。

在一个实施例中，如图6所示，磁悬浮轴承组件630包括设于电机主轴624的第一端的第一径向磁悬浮轴承632，以及设于电机主轴624的第二端的第二径向磁悬浮轴承634。

第一径向磁悬浮轴承632电性连接控制器650；第二径向磁悬浮轴承634电性连接控制器650。

其中，第一径向磁悬浮轴承632为环形磁悬浮轴承；第一径向磁悬浮轴承632指的是能够产生径向磁力的磁悬浮轴承。第二径向磁悬浮轴承634为环形磁悬浮轴承；第二径向磁悬浮轴承634指的是能够产生径向磁力的磁悬浮轴承。第一径向磁悬浮轴承632和第二径向磁悬浮轴承634分别套接在电机主轴624上。

具体地，控制器650可分别控制第一径向磁悬浮轴承632和第二径向磁悬浮轴承634工作，使得第一径向磁悬浮轴承632和第二径向磁悬浮轴承634产生径向磁力，进而实现维持电机主轴624悬浮。

在一个具体的实施例中，磁悬浮轴承组件630还包括设于电机主轴624的轴向磁悬浮轴承636；轴向磁悬浮轴承636电性连接控制器650。

其中，轴向磁悬浮轴承636指的是能够产生轴向磁力的磁悬浮轴承。

具体地，基于轴向磁悬浮轴承636设于电机主轴624，通过控制器650控制轴向磁悬浮轴承636工作，使得轴向磁悬浮轴承636产生轴向磁力，进而能够实现维持电机主轴624在轴向固定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。