CN109973526B - 磁悬浮轴承转子组件、电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁悬浮轴承转子组件、电机及压缩机。磁悬浮轴承转子组件包括：硅钢片组，硅钢片组为环状结构；第一限位件，第一限位件设置于硅钢片组的第一端处；第二限位件，第二限位件设置于硅钢片组的第二端处，第二限位件与第一限位件相对地设置；其中，第一限位件和第二限位件中的至少一个设置有减重部，以使磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移。通过设置减重部使得磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移，使得在装配电机轴的过程中能够知道该磁悬浮轴承转子组件的质心偏移位置，从而降低了电机总成的装配难度，继而克服了现有技术中电机主轴的不平衡性校准难的问题。

Description

磁悬浮轴承转子组件、电机及压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机设备技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮轴承转子组件、电机及压缩机。

背景技术

目前应用于空调压缩机的磁悬浮电机及轴承(如图1、图2所示)，其轴承的轴承转子(如图3、图4a和图4b、图5所示)由硅钢片组10’、圆柱形套环50’和挡板(20’、30’)三部分组成。采用现有技术中的磁悬浮轴承转子存在以下技术问题：

1、轴承转子热套到电机主轴上后，硅钢片组与挡板间会产生约0.1～0.2mm的间隙，这个间隙的存在会使硅钢片间的贴合不够紧密，形成品质隐患。

2、由于磁悬浮压缩机转速较高，因而对转轴系统的不平衡量要求较高，目前的轴承转子结构，由于各零件内外圆柱面间存在同轴度误差，故轴承转子装配完成后会存在质量中心偏离几何中心的问题，现有结构的轴承转子无法知晓其质心偏离几何中心的方位。因此，当磁悬浮轴承转子装配到主轴后，会随机增大或减小整个电机主轴的不平衡量，当碰上是增大时会给后续整个电机主轴进行不平衡量校正时增加难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁悬浮轴承转子组件、电机及压缩机，以解决现有技术中电机主轴进行不平衡校正难的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁悬浮轴承转子组件，包括：硅钢片组，硅钢片组为环状结构；第一限位件，第一限位件设置于硅钢片组的第一端处；第二限位件，第二限位件设置于硅钢片组的第二端处，第二限位件与第一限位件相对地设置；其中，第一限位件和第二限位件中的至少一个设置有减重部，以使磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移。

进一步地，第一限位件和第二限位件的朝向硅钢片组一侧的表面上设置有减重部。

进一步地，减重部包括第一减重沉孔，第一减重沉孔开设于第一限位件的朝向硅钢片组一侧的表面上。

进一步地，第一限位件的外表面上设置有第一装配标记，第一装配标记用于提示第一减重沉孔所在的位置。

进一步地，减重部还包括第二减重沉孔，第二减重沉孔设置于第二限位件的朝向硅钢片组一侧的表面上，第二减重沉孔与第一减重沉孔相对地设置。

进一步地，第二限位件的外表面上设置第二装配标记，第二装配标记用于提示第二减重沉孔所在的位置。

进一步地，第一限位件为环形挡板，第一减重沉孔为多个，多个第一减重沉孔沿第一限位件的周向间隔地设置。

进一步地，第二限位件为环形挡板，第二减重沉孔为多个，多个第二减重沉孔沿第二限位件的周向间隔地设置。

进一步地，第一限位件的內圆的边沿处设置有第一环形槽，第一环形槽用于容纳硅钢片组在装配过程中发生形变的硅钢片。

进一步地，第二限位件的內圆的边沿处设置有第二环形槽，第二环形槽用于容纳硅钢片组在装配过程中发生形变的硅钢片。

进一步地，磁悬浮轴承转子组件还包括：套筒，硅钢片组、第一限位件和第二限位件套设于套筒的外周面上。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括磁悬浮轴承转子组件，磁悬浮轴承转子组件为上述的磁悬浮轴承转子组件。

进一步地，电机包括主轴，磁悬浮轴承转子组件通过套筒套设于主轴上，磁悬浮轴承转子组件的第一装配标记和第二装配标记相互对齐地设置，并位于电机的预减重方向。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括磁悬浮轴承转子组件，磁悬浮轴承转子组件为上述的磁悬浮轴承转子组件。

应用本发明的技术方案，通过设置减重部使得磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移，使得在装配电机轴的过程中能够知道该磁悬浮轴承转子组件的质心偏移位置，从而降低了电机总成的装配难度，继而克服了现有技术中电机主轴的不平衡性校准难的问题。

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电机总成结构示意图；

图2示出了现有技术中的磁悬浮轴承转子定心的结构示意图；

图3示出了现有技术中的磁悬浮轴承转子的实施例的结构示意图；

图4a示出了现有技术中的磁悬浮轴承转子的挡板的实施例的结构示意图；

图4b示出了现有技术中的磁悬浮轴承转子的挡板的实施例的剖视结构示意图；

图5示出了现有技术中的磁悬浮轴承转子的实施例的剖视结构示意图；

图6示出了根据本发明的第一限位件的实施例的结构示意图；

图7示出了根据本发明的第一限位件和第二限位件的实施例的结构示意图；

图8示出了图7中Ⅰ处放大结构示意图；

图9示出了根据本发明的磁悬浮轴承转子组件的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10’、硅钢片组；20’、挡板；30’、挡板；50’、圆柱形套筒；

10、硅钢片组；

20、第一限位件；21、第一环形槽；

30、第二限位件；31、第二环形槽；

40、减重部；41、第一减重沉孔；42、第二减重沉孔；

50、套筒。

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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图6至图9所示，根据本发明的实施例，提供了一种磁悬浮轴承转子组件。

具体地，如图6和图9所示，该磁悬浮轴承转子组件包括硅钢片组10、第一限位件20和第二限位件30。硅钢片组10为环状结构。第一限位件20设置于硅钢片组10的第一端处。第二限位件30设置于硅钢片组10的第二端处，第二限位件30与第一限位件20相对地设置。其中，第一限位件20和第二限位件30中的至少一个设置有减重部40，以使磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移。

在本实施例中，通过设置减重部使得磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移，使得在装配电机轴的过程中能够知道该磁悬浮轴承转子组件的质心偏移位置，从而降低了电机总成的装配难度，继而克服了现有技术中电机主轴的不平衡性校准难的问题。

具体地，第一限位件20和第二限位件30的朝向硅钢片组10一侧的表面上设置有减重部40。这样设置能够提高第一限位件20和第二限位件30的可靠性。

如图7和图9所示，减重部40包括第一减重沉孔41。第一减重沉孔41开设于第一限位件20的朝向硅钢片组10一侧的表面上。这样设置减重部40能够使得第一限位件20的结构简单，容易加工。其中，第一限位件20的外表面上设置有第一装配标记，第一装配标记用于提示第一减重沉孔41所在的位置。

如图7和图8所示，减重部40还包括第二减重沉孔42。第二减重沉孔42设置于第二限位件30的朝向硅钢片组10一侧的表面上，第二减重沉孔42与第一减重沉孔41相对地设置。该第一减重沉孔41和第二减重沉孔42的结构相同。这样设置能够使得第一限位件20和第二限位件30的偏移质心一致，能够准确的确定整个磁悬浮转子组件的质心偏移量，提高了该磁悬浮轴承转子组件的可靠性。其中，如图7中B处所示，第二限位件30的外表面上设置第二装配标记，第二装配标记用于提示第二减重沉孔42所在的位置。

进一步地，第一限位件20为环形挡板，第一减重沉孔41为多个，多个第一减重沉孔41沿第一限位件20的周向间隔地设置。如图6所示，第一减重沉孔41为3个。当然，也可以将第二限位件30设置为环形挡板，第二减重沉孔42为多个，多个第二减重沉孔42沿第二限位件30的周向间隔地设置。

其中，第一限位件20的內圆的边沿处设置有第一环形槽21，第一环形槽21用于容纳硅钢片组10在装配过程中发生形变的硅钢片。如图9所示，由于设置了第一环形槽21，使得硅钢片在形变的过程中由一定的缓冲容纳空间，继而避免了像图5中现有结构中由于没有设置第一环形槽21而出现转子外缘出现图中A处所示的缝隙。这样设置能够有效地提高了该磁悬浮轴承转子的可靠性和稳定性。

进一步地，第二限位件30的內圆的边沿处设置有第二环形槽31，第二环形槽31用于容纳硅钢片组10在装配过程中发生形变的硅钢片。这样设置同样能够有效地提高了该磁悬浮轴承转子的可靠性和稳定性。

如图9所示，磁悬浮轴承转子组件还包括套筒50。硅钢片组10、第一限位件20和第二限位件30套设于套筒50的外周面上。这样设置能够提高磁悬浮轴承转子的稳定性。

上述实施例中的磁悬浮轴承转子组件还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种电机。该电机包括磁悬浮轴承转子组件，磁悬浮轴承转子组件为上述实施例中的磁悬浮轴承转子组件。其中，电机包括主轴，磁悬浮轴承转子组件通过套筒(50)套设于主轴上，磁悬浮轴承转子组件的第一装配标记和第二装配标记相互对齐地设置，并位于电机的预减重方向。这样设置能够降低电机主轴的不平衡性校准的难度。

上述实施例中的磁悬浮轴承转子组件还可以用于压缩机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机。该压缩机包括磁悬浮轴承转子组件，磁悬浮轴承转子组件为上述的磁悬浮轴承转子组件。

具体地，为了使轴承转子能够可靠工作，轴承转子各零件之间及其与电机主轴之间的装配关系有如下两方面的要求：

硅钢片组中的各单片硅钢片需紧密贴合在一起；且硅钢片组与套环之间需形成较大的过盈量，为了满足此要求，结构设计上在硅钢片组的两端各设置了一块挡板，在装配工艺方面先用工装将挡板和硅钢片夹紧为一个整体，然后再与套环进行装配。为了使夹紧工装松开后挡板能够压紧硅钢片，故挡板与套环之间也要形成较大的装配过盈量。由于过盈量较大，挡板、硅钢片组和夹紧工装需一起加热到适当的温度后再热套入套环，待冷却后与套环形成可靠的联接。考虑到轴承转子与轴承定子间的磁路问题，挡板的材质需采用非导磁材料，一般采用不锈钢制作。

轴承转子需与电机主轴以过盈配合的方式结合在一起，并形成较大的过盈量；由于二者配合的过盈量较大，需要将轴承转子加热到适当温度使轴承转子内径变大后再热套入电机主轴，待冷却后形成可靠的连接。现有结构的磁悬浮轴承转子在装配到主轴上后会出现以下两个问题：

问题一：轴承转子热套到电机主轴上后，硅钢片组与挡板间会产生约0.1mm至0.2mm的间隙，这个间隙的存在会使硅钢片间的贴合不够紧密，形成品质隐患。间隙成因如下：

由于硅钢片间需相互贴合紧密，因此在将硅钢片组、挡板热套到套环上时，需用工装进行叠压夹紧(如图2所示)，因而在挡板与硅钢片间会形成静压力。而且硅钢片是由冲压成形的，因此在内孔边缘，硅钢片的一面形成圆角(光面)，另一面形成毛刺(毛刺面)，由此导致硅钢片热套到套环后，会形成毛刺面过盈量比光面大的问题，硅钢片会产生由毛刺面向光面的弯曲变形(此弯曲变形主要体现在靠近中孔的部位)，虽然此变形由于受到挡板的限制在冷态时而无法表现出来，但变形应力会增大硅钢片给挡板的静压力。将轴承转子热套到主轴上需要加热到一定的温度，在此温度下，轴承转子的各零件会产生径向和轴向膨胀。由于挡板材质为不锈钢材质，其线性膨胀系数比套环和硅钢片大得多，在高温时，挡板与套环间的过盈量变得很小，硅钢片作用于挡板上的静压力使得挡板产生轴向变形、移位，此时硅钢片的弯曲变形被释放出来，冷却下来后使得与毛刺面接触的挡板与硅钢片间形成间隙(如下图5所示)。

问题二：由于磁悬浮压缩机转速较高，因而对转轴系统的不平衡量要求较高，目前轴承转子结构，由于各零件内外圆柱面间存在同轴度误差，故轴承转子装配完成后会存在质量中心偏离几何中心的问题，现有结构的轴承转子，无法知晓其质心偏离几何中心的方位。因此，当磁悬浮轴承转子装配到主轴后，会随机增大或减小整个电机主轴的不平衡量，当碰上是增大时会给后续整个电机主轴进行不平衡量校正时增加难度。

本申请提供的磁悬浮轴承转子的挡板，该挡板包括第一限位件和第二限位件，能够有效对上述两个问题进行改进。该挡板是在现有挡板设计的基础上增加一个能够容纳硅钢片弯曲变形量的环槽，槽底与挡板表面具有高度差以形成台阶形式，同时在挡板上增加减重沉孔，使其与硅钢片、套环装配成轴承转子后形成固定的失重方向，在此失重方向画上标记，轴承转子与电机主轴装配时，使标记位置对准电机主轴需要减重的方向套入主轴(电机主轴的减重位置可以通过动平衡机测试得知)，这样就使得装配后整个主轴的总体不平衡量变小，减小后续整体校不平衡量的难度。

挡板通过在与硅钢片相贴的一侧设置起避让作用的环形槽，能够容纳硅钢片的弯曲变形量，消除了轴承转子外圆硅钢片与挡板之间的间隙，防止电机主轴运转过程中硅钢片受力可能造成的边缘离散品质隐患。同时预先在挡板上设置质量减重沉孔，通过与电机主轴需减重方向对位装配的方式装配到电机主轴，起到减小整个电机主轴的整体不平衡量的作用。

在本实施例中，通过在磁悬浮轴承转子的挡板上与硅钢片的接触面设置环形槽，此台阶用以容纳硅钢片因过盈配合引起的弯曲变形量，从而消除了磁悬浮轴承转子外圆处挡板与硅钢片间的间隙，通过在磁悬浮轴承转子的挡板上预置质量减重沉孔，使轴承转子的失重方位固定下来，通过与电机主轴的减重位置对位装配的方式来减少整个电机主轴的不衡量，起到降低整个主轴校正不平衡量的难度的作用。

如附图6和图9所示，通过在挡板与硅钢片相贴的一侧增加环形槽，使得轴承转子的硅钢片因过盈配合形成的弯曲变形向毛刺面拱起的变形量在轴向有了消纳的空间，轴承转子挡板所受的轴向静压力减小，从而使挡板径向外围部分能更好的压紧硅钢片，使整个轴承转子外圆形成较紧密的贴合。得以消除现有设计会产生间隙的问题，提升了品质可靠性。由于现有设计的间隙在0.2mm以内，故环形槽的深度只需比0.2mm稍大即可，环形槽的直径可通过实验验证找出适当的大小。

如附图6所示，通过在挡板与硅钢片相贴的一侧预置减重沉孔，使得挡板的质量中心偏离几何中心，只要在沉孔处的外圆画上标记，装配时使两块挡板的标记对齐，这样整个轴承转子就会形成质量偏心结构，当轴承转子装配到电机主轴时，使挡板上的标记对准电机主轴上需要减重的方向装入，整个电机主轴的不平衡量就会减小，起到减小整个电机主轴校不平衡量的难度的作用。减重沉孔的大小、沉孔深度、数量可根据电机主轴的不平衡量通过计算初步得出，然后可通过实验验证进行修正

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

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 (13)

1.一种磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，包括：

硅钢片组(10)，所述硅钢片组(10)为环状结构；

第一限位件(20)，所述第一限位件(20)设置于所述硅钢片组(10)的第一端处；

第二限位件(30)，所述第二限位件(30)设置于所述硅钢片组(10)的第二端处，所述第二限位件(30)与所述第一限位件(20)相对地设置；

其中，所述第一限位件(20)和所述第二限位件(30)中的至少一个设置有减重部(40)，以使所述磁悬浮轴承转子组件的质心朝向预设方向偏移；

所述第一限位件(20)的內圆的边沿处设置有第一环形槽(21)，所述第一环形槽(21)用于容纳所述硅钢片组(10)在装配过程中发生形变的硅钢片。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第一限位件(20)和所述第二限位件(30)的朝向所述硅钢片组(10)一侧的表面上设置有所述减重部(40)。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述减重部(40)包括第一减重沉孔(41)，所述第一减重沉孔(41)开设于所述第一限位件(20)的朝向所述硅钢片组(10)一侧的表面上。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第一限位件(20)的外表面上设置有第一装配标记，所述第一装配标记用于提示所述第一减重沉孔(41)所在的位置。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述减重部(40)还包括第二减重沉孔(42)，所述第二减重沉孔(42)设置于所述第二限位件(30)的朝向所述硅钢片组(10)一侧的表面上，所述第二减重沉孔(42)与所述第一减重沉孔(41)相对地设置。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第二限位件(30)的外表面上设置第二装配标记，所述第二装配标记用于提示所述第二减重沉孔(42)所在的位置。

7.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第一限位件(20)为环形挡板，所述第一减重沉孔(41)为多个，多个所述第一减重沉孔(41)沿所述第一限位件(20)的周向间隔地设置。

8.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第二限位件(30)为环形挡板，所述第二减重沉孔(42)为多个，多个所述第二减重沉孔(42)沿所述第二限位件(30)的周向间隔地设置。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述第二限位件(30)的內圆的边沿处设置有第二环形槽(31)，所述第二环形槽(31)用于容纳所述硅钢片组(10)在装配过程中发生形变的硅钢片。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承转子组件还包括：

套筒(50)，所述硅钢片组(10)、第一限位件(20)和所述第二限位件(30)套设于所述套筒(50)的外周面上。

11.一种电机，包括磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承转子组件为权利要求1至10中任一项所述的磁悬浮轴承转子组件。

12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述电机包括主轴，所述磁悬浮轴承转子组件通过套筒(50)套设于所述主轴上，所述磁悬浮轴承转子组件的第一装配标记和第二装配标记相互对齐地设置，并位于所述电机的预减重方向。

13.一种压缩机，包括磁悬浮轴承转子组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承转子组件为权利要求1至10中任一项所述的磁悬浮轴承转子组件。