CN106329813A - 转轴、电机和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转轴、电机和空调器。其中，转轴包括：芯轴；磁力部，设置在芯轴上以提供预定方向上的磁场；轴承转子，套设在芯轴上并与磁力部间隔设置；第一隔磁部，夹设在轴承转子与芯轴之间。应用本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的转轴控制难度高的问题。

Description

转轴、电机和空调器

技术领域

本发明涉及高速磁悬浮领域，具体而言，涉及一种转轴、电机和空调器。

背景技术

现有技术中的高速永磁电机转子结构，采用整块环形磁钢4(表贴式磁钢)，所有转子零件依次热装到转子芯轴7上，通过护套2保护环形磁钢4并传递扭矩。环形磁钢4提供电机的主磁场，图1中的R即为主磁场的磁感线。上述的高速转子结构，虽然采用了隔磁结构(隔磁挡板3以及隔磁挡板5)进行隔磁处理，但其芯轴7为导磁材料，电机转子轴向漏磁场会经过芯轴7与两侧的轴承转子组件1和轴承转子组件6形成耦合回路Q和耦合回路S。耦合回路Q和耦合回路S会对径向磁轴承磁场P和径向磁轴承磁场T产生干扰，从而增加了两侧轴承转子组件的控制难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转轴、电机和空调器，以解决现有技术中的转轴控制难度高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转轴，包括：芯轴；磁力部，设置在芯轴上以提供预定方向上的磁场；轴承转子，套设在芯轴上并与磁力部间隔设置；第一隔磁部，夹设在轴承转子与芯轴之间。

进一步地，第一隔磁部包括隔磁套，隔磁套包括第一套体，第一套体夹设在轴承转子的内壁与芯轴的外壁之间。

进一步地，隔磁套还包括第二套体，第二套体设置在第一套体的朝向磁力部的一侧或者背离磁力部的一侧，第二套体的外径大于第一套体的外径以形成第一台阶结构，轴承转子设置在第一台阶结构处。

进一步地，芯轴具有第一端和第二端，轴承转子包括设置在芯轴的第一端的第一轴承转子以及设置在芯轴的第二端的第二轴承转子，隔磁套为两个，分别为与第一轴承转子配合的第一隔磁套以及与第二轴承转子配合的第二隔磁套。

进一步地，第一隔磁部还包括隔磁环，隔磁环套设在芯轴上，隔磁环的端面、第一套体的外壁与第一台阶结构的台阶面形成容纳空间，第一轴承转子位于容纳空间内。

进一步地，第一轴承转子沿其轴向的两端端面与第二套体和隔磁环均接触。

进一步地，芯轴包括芯轴本体及设置在芯轴本体侧壁上的凸起部，芯轴本体与凸起部朝向芯轴的第一端的一端形成第二台阶部，隔磁环位于第二台阶部朝向芯轴的第一端的一侧。

进一步地，隔磁环与第二台阶部的台阶面接触。

进一步地，磁力部套设在芯轴上并夹设于凸起部背离芯轴的第一端的一端与第二隔磁套之间。

进一步地，轴承转子过盈地套设在第一套体外。

进一步地，磁力部为环形磁钢，环形磁钢背离芯轴的第一端的端面上设置有定位槽，芯轴的第二端上设置有两个充磁定位孔，两个充磁定位孔的连线与定位槽的延伸方向平行或垂直。

进一步地，第一隔磁部由非导磁材料制成。

进一步地，转轴还包括：第二隔磁部，设置在芯轴上并位于磁力部的轴向外侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括：转轴，转轴为上述的转轴。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括：电机，电机为上述的电机。

应用本发明的技术方案，转轴包括设置在芯轴上的磁力部以及轴承转子。其中，磁力部能够提供预定方向上的磁场。轴承转子套设在芯轴上并与磁力部间隔设置。转轴还包括第一隔磁部，第一隔磁部夹设在轴承转子与芯轴之间。上述结构使得轴承转子与导磁的芯轴通过第一隔磁部分隔开来，避免了轴向漏磁场经过轴承转子形成耦合回路，进一步避免了生成的耦合回路对轴承转子的径向磁轴承磁场产生干扰，进而降低了两侧轴承转子的控制难度，解决了现有技术中的转轴控制难度高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的转轴的纵剖结构示意图；

图2示出了根据本发明的转轴的实施例的纵剖结构示意图；

图3示出了图2的转轴的A处的放大结构示意图；

图4示出了图2的转轴的侧视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、芯轴；11、芯轴本体；12、凸起部；13、充磁定位孔；20、磁力部；21、定位槽；31、第一轴承转子；32、第二轴承转子；40、第一隔磁部；41、隔磁套；411、第一套体；412、第二套体；42、隔磁环；50、第二隔磁部；51、第一隔磁挡板；52、第二隔磁挡板；53、护套。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所示，本实施例的转轴包括芯轴10、磁力部20、轴承转子以及第一隔磁部40。其中，磁力部20，设置在芯轴10上以提供预定方向上的磁场。轴承转子，套设在芯轴10上并与磁力部20间隔设置。第一隔磁部40，夹设在轴承转子与芯轴10之间。

应用本实施例的技术方案，转轴包括设置在芯轴10上的磁力部20以及轴承转子。其中，磁力部20能够提供预定方向上的磁场。轴承转子套设在芯轴10上并与磁力部20间隔设置。转轴还包括第一隔磁部40，第一隔磁部40夹设在轴承转子与芯轴10之间。上述结构使得轴承转子与导磁的芯轴10通过第一隔磁部40分隔开来，从而避免了轴向漏磁场经过轴承转子后形成耦合回路，进一步避免了生成的耦合回路对轴承转子的径向磁轴承磁场产生干扰，进而降低了两侧轴承转子的控制难度，提高了径向轴承控制精度，解决了现有技术中的转轴控制难度高的问题，同时提高了转轴的系统性能。

如图2所示，在本实施例中，第一隔磁部40包括隔磁套41，隔磁套41包括第一套体411，第一套体411夹设在轴承转子的内壁与芯轴10的外壁之间。上述结构简单，易于装配。优选地，在本实施例中第一套体411呈筒状结构，上述结构使得轴承转子完全与芯轴10的外壁分隔开来，从而使得隔磁效果更佳。当然，本领域技术人员应当知道，隔磁套41还可以由多片隔磁片组成，各隔磁片之间通过连接结构连接在一起。

如图2所示，在本实施例中，隔磁套41还包括第二套体412，第二套体412设置在第一套体411的朝向磁力部20的一侧或者背离磁力部20的一侧。上述结构进一步提高了隔磁套41的隔磁效果。另外，在本实施例中，第二套体412的外径大于第一套体411的外径以形成第一台阶结构，轴承转子设置在第一台阶结构处。上述结构简单，易于装配。当然，本领域技术人员应当知道，第一套体411和第二套体412可以为一体结构也可以为分体结构。需要说明的是，在本实施例中，在安装时需要将隔磁套41热套在芯轴10上。上述装配简单，易于实现。

如图2所示，在本实施例中，芯轴10具有第一端和第二端，轴承转子包括设置在芯轴10的第一端的第一轴承转子31以及设置在芯轴10的第二端的第二轴承转子32，隔磁套41为两个，分别为与第一轴承转子31配合的第一隔磁套以及与第二轴承转子32配合的第二隔磁套。上述结构中，第一轴承转子31与导磁的芯轴10通过第一隔磁套分隔开来，从而避免了轴向漏磁场经过轴承转子后形成耦合回路，进一步避免了生成的耦合回路对第一轴承转子的径向磁轴承磁场产生干扰，进而降低了第一轴承转子的控制难度。同理，第二轴承转子32与导磁的芯轴10通过第二隔磁套分隔开来，从而避免了轴向漏磁场经过第二轴承转子后形成耦合回路，进一步避免了生成的耦合回路对第二轴承转子的径向磁轴承磁场产生干扰，进而降低了第二轴承转子的控制难度。

需要说明的是，在本实施例中，在安装时，需要将第一轴承转子31与第一隔磁套过盈配合在一起，二者热装后形成第一组件。同样，安装时还需要将第二轴承转子32与第二隔磁套过盈配合在一起，二者热装后形成第二组件。

隔磁套41热套在芯轴10上。上述装配简单，易于实现。

优选地，在本实施例中，第一隔磁套的第二套体412设置在第一套体411的背离磁力部20的一侧，第二隔磁套的第二套体412设置在第一套体411的朝向磁力部20的一侧。

为了避免第一轴承转子31朝向磁力部20的端面与导磁的芯轴10接触。如图2所示，在本实施例中，第一隔磁部40还包括隔磁环42，隔磁环42套设在芯轴10上，隔磁环42的端面、第一套体411的外壁与第一台阶结构的台阶面形成容纳空间，第一轴承转子31位于容纳空间内。上述结构使得第一轴承转子31除外表面以外的表面均通过第一隔磁部40与芯轴10分隔开来，因此进一步地避免了轴向漏磁场经过第一轴承转子31后形成耦合回路，避免了生成的耦合回路对第一轴承转子31的径向磁轴承磁场产生干扰，进而降低了第一轴承转子的控制难度，提高了转轴的系统性能。

如图2所示，在本实施例中，轴承转子过盈地套设在第一套体411外。上述结构简单，易于装配且能够保证轴承转子的工作稳定性。具体地，在本实施例中，第一轴承转子31以及第二轴承转子32均过盈地套设在第一套体411外。

如图2所示，在本实施例中，第一轴承转子31沿其轴向的两端端面与第二套体412和隔磁环42均接触。上述结构使得隔磁效果更佳。

如图2所示，在本实施例中，芯轴10包括芯轴本体11及设置在芯轴本体11侧壁上的凸起部12，芯轴本体11与凸起部12朝向芯轴10的第一端的一端形成第二台阶部，隔磁环42位于第二台阶部朝向芯轴10的第一端的一侧。上述隔磁环42能够使第一轴承转子31朝向凸起部12的端面分隔开，因此避免了轴向漏磁场经过第一轴承转子31后形成耦合回路，提高了转轴的系统性能。

如图2所示，在本实施例中，隔磁环42与第二台阶部的台阶面接触。当装配时，需要将隔磁环42套在芯轴10外并向着凸起部12移动，直至隔磁环42的端面接触到第二台阶部的台阶面为止。上述结构简单，便于工人安装，提高了安装效率。

如图2所示，在本实施例中，磁力部20套设在芯轴10上并夹设于凸起部12背离芯轴10的第一端的一端与第二隔磁套之间。

如图2和图3所示，在本实施例中，转轴还包括：第二隔磁部50，设置在芯轴10上并位于磁力部20的轴向外侧。上述结构使得隔磁效果更好从而提高了转轴的系统性能。具体地，第二隔磁部50包括第一隔磁挡板51、第二隔磁挡板52。其中，第一隔磁挡板51和第二隔磁挡板52位于磁力部20的两端，并与芯轴10过盈配合。且第一隔磁挡板51和第二隔磁挡板52均为非导磁材料，这样就阻断了磁路，大大降低了漏磁现象的发生。

如图2和图3所示，在本实施例中，转轴还包括：护套53。护套53采用镍基合金材料，并与芯轴10、磁力部20、第一隔磁挡板51、第二隔磁挡板52均为过盈配合。由于磁力部20高速运转时会受到较大的离心作用，而磁力部20抗拉强度较小，抗压强度很高，因此上述结构使得磁力部20在电机高速旋转时仍受到压应力，从而保证转轴正常运转。需要说明的是，在本实施例中，护套53的长度大于磁力部20、第一隔磁挡板51和第二隔磁挡板52的轴向长度之和。

如图2所示，在本实施例中，磁力部20为环形磁钢，上述结构简单，易于加工和装配。

需要说明的是，由于热装护套53可能会对磁力部20产生过热失磁，因此应将转轴装配好后再对磁力部20进行充磁，即可避免过热失磁的现象产生。

磁力部20在制作时已做充磁取向。上述结构使得磁力部20在充好磁之后，产生的磁场方向与预先设定的磁场方向相同。为了使得磁力部20能够沿充磁取向的方向充磁。如图2和图4所示，在本实施例中，环形磁钢背离芯轴10的第一端的端面上设置有定位槽21，芯轴10的第二端上设置有两个充磁定位孔13。安装时，使得两个充磁定位孔13的连线与定位槽21的延伸方向平行或垂直，即可保证磁力部20能够沿充磁取向的方向充磁。

优选地，在本实施例中，环形磁钢为钕铁硼材料。环形磁钢上的定位槽21为设在环形磁钢的端面上的过圆心开的小凹槽。环形磁钢端面的定位槽21与充磁定位孔13连线平行(或垂直)，充磁取向与定位槽21的方向垂直(或平行)，环形磁钢与芯轴10为间隙配合。进一步优选地，在环形磁钢内壁或芯轴10外壁上涂覆有磁钢胶，这样可以使得环形磁钢和芯轴10的连接更加牢固可靠。

优选地，在本实施例中，第一隔磁部40由非导磁材料制成，这样就阻断了磁路，大大降低了漏磁现象的发生。

装配过程如下：

1、将加热到一定温度后的第一隔磁挡板51热装到芯轴10上；

2、把环形磁钢套装到芯轴10上，并使芯轴10上的两个充磁定位孔13的连线与环形磁钢端面的定位槽21平行(或垂直)；

3、将加热到一定温度后的第二隔磁挡板52热装到芯轴10上，并进行轴向压紧，以使环形磁钢处于被压状态；

4、将加热至一定温度的合金护套热装到芯轴10上，并进行轴向压紧，使护套53的端面与芯轴10的端面贴合；

5、将加热到一定温度后的第一组件、第二组件分别热装套入芯轴10上。

通过以上步骤即可完成对转轴的装配，精加工后通过充磁定位孔13完成充磁。

本申请还提供了一种电机，根据本申请的电机(图中未示出)包括：转轴，转轴为上述的转轴。由于转轴具有轴承转子的控制难度低，径向轴承控制精度高的优点。因此具有其的电机也具有上述优点。

本申请还提供了一种空调器，根据本申请的空调器(图中未示出)包括：电机，电机为上述的电机。由于电机具有轴承转子的控制难度低，径向轴承控制精度高的优点。因此具有其的空调器也具有上述优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种转轴，其特征在于，包括：

芯轴(10)；

磁力部(20)，设置在所述芯轴(10)上以提供预定方向上的磁场；

轴承转子，套设在所述芯轴(10)上并与所述磁力部(20)间隔设置；

第一隔磁部(40)，夹设在所述轴承转子与所述芯轴(10)之间。

2.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述第一隔磁部(40)包括隔磁套(41)，所述隔磁套(41)包括第一套体(411)，所述第一套体(411)夹设在所述轴承转子的内壁与所述芯轴(10)的外壁之间。

3.根据权利要求2所述的转轴，其特征在于，所述隔磁套(41)还包括第二套体(412)，所述第二套体(412)设置在所述第一套体(411)的朝向所述磁力部(20)的一侧或者背离磁力部(20)的一侧，所述第二套体(412)的外径大于所述第一套体(411)的外径以形成第一台阶结构，所述轴承转子设置在所述第一台阶结构处。

4.根据权利要求3所述的转轴，其特征在于，所述芯轴(10)具有第一端和第二端，所述轴承转子包括设置在所述芯轴(10)的第一端的第一轴承转子(31)以及设置在所述芯轴(10)的第二端的第二轴承转子(32)，所述隔磁套(41)为两个，分别为与所述第一轴承转子(31)配合的第一隔磁套以及与所述第二轴承转子(32)配合的第二隔磁套。

5.根据权利要求4所述的转轴，其特征在于，所述第一隔磁部(40)还包括隔磁环(42)，所述隔磁环(42)套设在所述芯轴(10)上，所述隔磁环(42)的端面、所述第一套体(411)的外壁与所述第一台阶结构的台阶面形成容纳空间，所述第一轴承转子(31)位于所述容纳空间内。

6.根据权利要求5所述的转轴，其特征在于，所述第一轴承转子(31)沿其轴向的两端端面与所述第二套体(412)和隔磁环(42)均接触。

7.根据权利要求5所述的转轴，其特征在于，所述芯轴(10)包括芯轴本体(11)及设置在所述芯轴本体(11)侧壁上的凸起部(12)，所述芯轴本体(11)与所述凸起部(12)朝向所述芯轴(10)的第一端的一端形成第二台阶部，所述隔磁环(42)位于所述第二台阶部朝向所述芯轴(10)的第一端的一侧。

8.根据权利要求7所述的转轴，其特征在于，所述隔磁环(42)与所述第二台阶部的台阶面接触。

9.根据权利要求7所述的转轴，其特征在于，所述磁力部(20)套设在所述芯轴(10)上并夹设于所述凸起部(12)背离所述芯轴(10)的第一端的一端与所述第二隔磁套之间。

10.根据权利要求2所述的转轴，其特征在于，所述轴承转子过盈地套设在所述第一套体(411)外。

11.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述磁力部(20)为环形磁钢，所述环形磁钢背离所述芯轴(10)的第一端的端面上设置有定位槽(21)，所述芯轴(10)的第二端上设置有两个充磁定位孔(13)，所述两个充磁定位孔(13)的连线与所述定位槽(21)的延伸方向平行或垂直。

12.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述第一隔磁部(40)由非导磁材料制成。

13.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述转轴还包括：

第二隔磁部(50)，设置在所述芯轴(10)上并位于所述磁力部(20)的轴向外侧。

14.一种电机，包括：转轴，其特征在于，所述转轴为权利要求1至13中任一项所述的转轴。

15.一种空调器，包括：电机，其特征在于，所述电机为权利要求14所述的电机。