CN110469584A - 磁悬浮轴承转子结构、磁悬浮轴承、压缩机和空调器 - Google Patents

磁悬浮轴承转子结构、磁悬浮轴承、压缩机和空调器 Download PDF

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龚敏
伍尚权
王周叶
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Abstract

本发明提供一种磁悬浮径向轴承转子结构、磁悬浮径向轴承、压缩机和空调器。该磁悬浮径向轴承转子结构包括套环件、硅钢片组和挡板，所述套环件包括套环本体和挡圈，所述挡圈套设于所述套环本体的一端上，且所述挡圈与所述套环本体为一体结构；所述硅钢片组和所述挡板均套设在所述套环本体上，所述硅钢片组设在所述挡圈与所述挡板之间。采用一体结构的挡圈和套环本体，确保两者在使用过程中不会出现分离现象，结构稳定；同时取消了焊接，缩减了热装，简化了生产流程。

Description

磁悬浮轴承转子结构、磁悬浮轴承、压缩机和空调器
技术领域
本发明属于磁悬浮径向轴承技术领域，具体涉及一种磁悬浮径向轴承转子结构、磁悬浮径向轴承、压缩机和空调器。
背景技术
磁悬浮轴承是利用电磁力，将被支承件稳定悬浮在空间，使支承件与被支承件之间没有机械接触的一种高性能机电一体化轴承。磁悬浮轴承分为径向轴承和轴向轴承，对于径向轴承结构，主要由径向轴承定子以及径向轴承转子组成。
磁悬浮径向轴承为保证旋转过程中主轴6转子受力均匀，轴承转子结构采用环状结构，同时采用硅钢片组3叠压而成来减小转子涡流损耗，以及采用挡板固定冲片防止高速运转中冲片开裂。现有的磁悬浮径向轴承转子结构，如图1所示，由中心轴套、硅钢片组3以及两个径向轴承挡板组成；磁悬浮轴承转子需要热装入转子轴中。
现有的径向轴承转子制作需要经过三次热装，轴承转子入转轴也需热装。轴承转子制作过程包括加热前挡板2，热装到中心套环1上，中心套环1与前挡板2过盈配合，加热硅钢片组3，热装到中心套环1处，硅钢片组3与中心套环1过盈配合，然后加热后挡板4，热装到中心套环1处，后挡板4与中心套环1过盈配合，之后将中心套环1与前挡板2点焊构成一个完整的径向轴承转子。加热径向轴承转子，热装到转轴上，轴承转子与转轴过盈配合，前、后径向轴承转子、转轴构成一个整体。
采用热装、点焊制作的轴承转子装配入转轴会出现以下问题：
一方面，为控制转轴在径向方向上的位置调整，不断改变电流大小，轴承电磁力不断改变，形成变化的磁场，影响绕组、铁芯铜损、铁损、涡流等从而产生热量，使轴承转子温度上升。由于前挡板2、中心套环1两种零件的热膨胀系数不同，前挡板2为SUS304材质，其线性膨胀系数约为17*10-6mm/℃，中心套环1为40CrNiMoA材质，其线性膨胀系数约为11.5*10-6mm/℃，相同温升下，前挡板2膨胀量要比中心套环1大的多，即使前挡板2与中心套环1已经经过点焊操作，由于膨胀量不同产生的内应力，再结合磁悬浮电机高速运转转速达10000rpm，容易导致前挡板2与中心套环1可能分离，无法起到固定硅钢片组3作用，甚至前挡板2飞出，造成严重质量问题。
另一方面，前挡板2与中心套环1采用点焊方式焊紧，点焊温度较高，前挡板2、冲片以及中心套环1均会产生变形，根据SUS304以及40CrNiMoA材质，两者间处于零过盈配合时，温度仅为142℃，明显低于点焊温度，此时冲片对前挡板2的静压力可能使前挡板2外圆变形，另外焊接仅为前挡板2一侧，会使前挡板2产生焊接应力变形，且这个变形为非线性变形，造成中心套环1与转轴配合、前挡板2外圆与径向轴承配合不良，配合不良会影响位置传感器对主轴6偏离中心的位置控制。
此外，前挡板2与中心套环1点焊处不平整，虽然可以采用精车方式，将端面焊点、前挡板2结合处车平、车光，但精车量无法控制，精车量不足时，导致焊点未车平，轴承转子热装入转轴时，凸起部分与轴肩接触，前挡板2、中心套环1平整端面与轴间产生间隙，影响产品质量；精车量过大时，焊点部分车削较多，可能造成焊接不牢固，高速运转时造成前挡板2、中心套环1分离，影响产品质量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮径向轴承转子结构、磁悬浮径向轴承、压缩机和空调器，能够确保前挡板与中心套环的连接稳固。
为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮径向轴承转子结构，包括套环件、硅钢片组和挡板，所述套环件包括套环本体和挡圈，所述挡圈套设于所述套环本体的一端上，且所述挡圈与所述套环本体为一体结构；所述硅钢片组和所述挡板均套设在所述套环本体上，所述硅钢片组设在所述挡圈与所述挡板之间。
优选地，所述套环本体和所述挡圈采用相同材质制成。
优选地，所述套环本体和所述挡圈均采用不锈钢材质制成。
优选地，所述不锈钢材质为40CrNiMoA。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁悬浮径向轴承，包括如上所述的磁悬浮径向轴承转子结构。
根据本发明的再一方面，提供了一种压缩机，包括如上所述的磁悬浮径向轴承转子结构或如上所述的磁悬浮径向轴承。
优选地，所述压缩机包括主轴，所述主轴为阶梯轴，所述磁悬浮径向轴承转子结构中所述套环件套设在所述阶梯轴的第一台阶上，所述第一台阶相邻的第二台阶直径大于所述第一台阶的直径，所述挡板接触所述第一台阶的台阶面与所述第二台阶的台阶面之间的侧壁。
根据本发明的再一方面，提供了一种空调器，包括如上所述的压缩机。
本发明提供的一种磁悬浮径向轴承转子结构，包括套环件、硅钢片组和挡板，所述套环件包括套环本体和挡圈，所述挡圈套设于所述套环本体的一端上，且所述挡圈与所述套环本体为一体结构；所述硅钢片组和所述挡板均套设在所述套环本体上，所述硅钢片组设在所述挡圈与所述挡板之间。采用一体结构的挡圈和套环本体，确保两者在使用过程中不会出现分离现象，结构稳定；同时取消了焊接，缩减了热装，简化了生产流程。
附图说明
图1为现有技术中磁悬浮径向轴承转子结构示意图；
图2为本发明实施例的磁悬浮径向轴承转子结构的示意图；
图3为本发明实施例的磁悬浮径向轴承转子结构装配转轴结构图。
附图标记表示为：
1、中心套环；2、前挡板；3、硅钢片组；4、后挡板；5、套环件；51、套环本体；52、挡圈；6、主轴；7、挡板。
具体实施方式
结合参见图2至图3所示，根据本发明的实施例，一种磁悬浮径向轴承转子结构，包括套环件5、硅钢片组3和挡板7，所述套环件5包括套环本体51和挡圈52，所述挡圈52套设于所述套环本体51的一端上，且所述挡圈52与所述套环本体51为一体结构；所述硅钢片组3和所述挡板7均套设在所述套环本体51上，所述硅钢片组3设在所述挡圈52与所述挡板7之间。
由于挡圈52与套环本体51为一体结构，使得套环件5整体结构稳定，加工时可采用不同材质或相同材质一体成型而成；即使两者为不同材质时，一体结构也能满足磁悬浮轴承使用环境，确保使用过程中不会出现分离现象。
由于套环件5为一体结构，因此取消了磁悬浮径向轴承转子结构制作中的焊接过程，不会出现焊接造成的应力变形问题，以及不会出现焊接的平整性问题；同时减少了热装过程，简化了生产流程。
优选的，挡圈52和套环本体51为同种材质制成，这样两者的热膨胀系数相同，在温升相同的环境中，两者的膨胀量相同，不会产生内应力，造成分离现象发生。
下面以挡圈52和套环本体51为同种材质构成的套环件5进行描述。
套环件5采用不锈钢材质制成，以提高套环件5的结构强度，尤其是套环件5制作材质为40CrNiMoA，线性膨胀系数较小，相应温升时膨胀量小，套环件5本身变形小，整体结构稳定。
为对硅钢片组3进行有效地限位作用，挡圈52的径向宽度与所述硅钢片组3的径向宽度相等。
对于硅钢片组3和挡板7套设在套环本体51上，采用过盈配合方式，提高彼此之间的连接稳定性。
根据本发明的另一实施例，一种磁悬浮径向轴承，包括如上所述的磁悬浮径向轴承转子结构。
根据本发明的再一实施例，一种压缩机，包括如上所述的磁悬浮径向轴承转子结构或如上所述的磁悬浮径向轴承。
在压缩机包括主轴6时，该主轴6设为阶梯轴，如图3所示，这样磁悬浮径向轴承转子结构中套环件5套设在所述阶梯轴的第一台阶上，所述第一台阶相邻的第二台阶直径大于所述第一台阶的直径，所述挡板7接触所述第一台阶的台阶面与所述第二台阶的台阶面之间的侧壁。
上述套环件5是过盈配合地套设在第一台阶上，使得磁悬浮径向轴承转子结构与主轴6之间的连接稳定性。
根据本发明的再一实施例，一种空调器，包括如上所述的压缩机。
磁悬浮产品应用在高速电机中，而磁悬浮轴承转子则为其关键零部件，一旦轴承转子出现异常，影响径向轴承，从而影响轴承电磁力，最终造成主轴6悬浮异常。本发明采用一体结构的套环件5，尤其是套环件5中挡圈52和套环本体51为相同材料时，即使电磁力变化造成温升异常，也不会出现套环件5分离现象，从而有效提高产品质量。
此外，采用套环件5一体结构，减少了传统转子结构制作中的二次热装工艺，简化生产流程，提高产品生产效率；另外，采用套环件5一体结构，取消了传统结构制作中的点焊操作，避免了点焊造成的前挡板72与套环变形现象，提高主轴6与套环配合、轴承转子与径向轴承配合度，从而提高生产效率以及产品质量；还有减少因点焊的焊点凸起与主轴6轴肩处产生间隙产生的产品质量问题，有效提高产品生产效率和产品质量。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁悬浮径向轴承转子结构，其特征在于，包括套环件(5)、硅钢片组(3)和挡板(7)，所述套环件(5)包括套环本体(51)和挡圈(52)，所述挡圈(52)套设于所述套环本体(51)的一端上，且所述挡圈(52)与所述套环本体(51)为一体结构；所述硅钢片组(3)和所述挡板(7)均套设在所述套环本体(51)上，所述硅钢片组(3)设在所述挡圈(52)与所述挡板(7)之间。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮径向轴承转子结构，其特征在于，所述套环本体(51)和所述挡圈(52)采用相同材质制成。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮径向轴承转子结构，其特征在于，所述套环本体(51)和所述挡圈(52)均采用不锈钢材质制成。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮径向轴承转子结构，其特征在于，所述不锈钢材质为40CrNiMoA。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的磁悬浮径向轴承转子结构，其特征在于，所述挡圈(52)的径向宽度与所述硅钢片组(3)的径向宽度相等。
6.一种磁悬浮径向轴承，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的磁悬浮径向轴承转子结构。
7.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的磁悬浮径向轴承转子结构或如权利要求6所述的磁悬浮径向轴承。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括主轴(6)，所述主轴(6)为阶梯轴，所述磁悬浮径向轴承转子结构中所述套环件(5)套设在所述阶梯轴的第一台阶上，所述第一台阶相邻的第二台阶直径大于所述第一台阶的直径，所述挡板(7)接触所述第一台阶的台阶面与所述第二台阶的台阶面之间的侧壁。
9.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的压缩机。
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WO2021128632A1 (zh) * 2019-12-27 2021-07-01 南京磁谷科技股份有限公司 一种辅助磁轴承转子散热结构
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