CN112564398A - 磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。该磁悬浮轴承包括止推轴承(1)、轴向轴承定子(2)和轴向位移检测装置(3),轴向位移检测装置(3)用于检测止推轴承(1)的轴向位置,在止推轴承(1)的轴向两端分别设置有轴向轴承定子(2),在至少其中一个轴向轴承定子(2)上设置有轴向位移检测装置(3);轴向轴承定子(2)设置有出线电路板(6),出线电路板(6)上设置有出线端子(7),轴向位移检测装置(3)的出线通过出线电路板(6)连接至出线端子(7)。根据本申请的磁悬浮轴承,能够减少系统出线端子的数量,简化连接结构,降低结构成本,提高连接质量。
Description
本申请为“2019年5月13日”提交中国专利局,申请号为“201910395606.2”,发明名称为“磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本申请属于空气调节技术领域,具体涉及一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。
背景技术
磁悬浮轴承具有无机械接触、不需润滑、临界转速高、使用寿命长及可靠性高等特点,被广泛应用于高速、超高速领域。传感器作为磁悬浮系统不可或缺的一个部分,其检测精度十分重要,提高磁悬浮系统的位置检测精度,既能提高系统整体性能又能提高其寿命。
现有的磁悬浮轴承系统采用的是传感作动分离的形式,其基本结构包括光轴、轴向位移传感器、轴向位置检测盘、转子推力盘、轴向轴承铁芯、轴向轴承线圈。
轴向轴承定子布置于转子推力盘的两侧,用于检测转子轴向位移的轴向位移传感器布置于轴的左端面,传感器与轴承分开安装。当光轴发生轴向位移时,传感器就将检测到的位移改变量转换成信号传递给系统,进而控制轴向轴承的出力大小使轴回到安全位置。
由于传感器需要与控制器等进行连接,因此,需要在传感器上连接导线,并利用出线端子实现出线连接,而轴向轴承定子的出线也需要通过出线端子与控制器等进行连接,因此,需要较多的出线端子实现这些连接结构,而出线端子较多,会使得走线结构更加复杂,成本更高,而且有可能会导致连接质量问题。
发明内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器,能够减少系统出线端子的数量,简化连接结构,降低结构成本,提高连接质量。
为了解决上述问题,本申请提供一种磁悬浮轴承,包括止推轴承、轴向轴承定子和轴向位移检测装置,轴向位移检测装置用于检测止推轴承的轴向位置,在止推轴承的轴向两端分别设置有轴向轴承定子,在至少其中一个轴向轴承定子上设置有轴向位移检测装置,轴向位移检测装置与其所在的轴向轴承定子为一体化结构;轴向轴承定子远离止推轴承的一端设置有出线电路板,出线电路板上设置有出线端子,轴向位移检测装置的出线通过出线电路板连接至出线端子。
优选地,至少其中一个轴向轴承定子上沿轴向设置有安装孔,轴向位移检测装置位于安装孔内,并通过安装孔与轴向轴承定子形成一体化结构。
优选地,安装孔为通孔;或,安装孔为盲孔,安装孔的开口朝向止推轴承。
优选地,轴向位移检测装置封装于安装孔内。
优选地,安装孔内灌封有塑封柱,轴向位移检测装置通过塑封柱与轴向轴承定子形成一体化结构。
优选地,轴向位移检测装置的出线从塑封柱远离止推轴承的一端经塑封柱伸出轴向轴承定子。
优选地,出线电路板采用多层PCB板结构。
优选地,轴向位移检测装置为多个,多个轴向位移检测装置沿周向设置在轴向轴承定子上。
优选地,轴向轴承定子包括定子铁芯和定子线圈,定子铁芯上设置有线槽,定子线圈内嵌于线槽内,轴向位移检测装置设置在定子铁芯的线槽的径向外侧。
根据本申请的另一方面,提供了一种电机,包括磁悬浮轴承,磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
根据本申请的另一方面,提供了一种压缩机,包括磁悬浮轴承,磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
根据本申请的另一方面,提供了一种空调器,包括磁悬浮轴承,磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
本申请提供的磁悬浮轴承,包括止推轴承、轴向轴承定子和轴向位移检测装置,轴向位移检测装置用于检测止推轴承的轴向位置,在止推轴承的轴向两端分别设置有轴向轴承定子,在至少其中一个轴向轴承定子上设置有轴向位移检测装置,轴向位移检测装置与其所在的轴向轴承定子为一体化结构;轴向轴承定子远离止推轴承的一端设置有出线电路板,出线电路板上设置有出线端子,轴向位移检测装置的出线通过出线电路板连接至出线端子。该磁悬浮轴承将测量止推轴承的轴向位置的轴向位移检测装置与轴向轴承定子之间形成一体化结构,不需要单独轴向布置轴向位移检测装置,且轴向位移检测装置检测到的数据即为轴向轴承定子与止推轴承之间的实际间隙,能够使得轴向位移检测装置的检测数据与止推轴承实际间隙一致,提高了控制精度,同时无需增加设置轴向位移检测装置的轴向长度,可以降低主轴长度和质量,提高主轴的动力学性能,提升了磁悬浮轴承的集成度与控制精度,由于轴向位移检测装置的出线与轴向轴承定子的出线均布置于同一个出线电路板上,因此能够减少系统出线端子的数量,简化连接结构,降低结构成本,提高连接质量。
附图说明
图1为本申请实施例的磁悬浮轴承的剖视结构示意图;
图2为本申请实施例的磁悬浮轴承的立体结构示意图;
图3为本申请实施例的磁悬浮轴承的分解结构示意图;
图4为本申请实施例的磁悬浮轴承的单侧轴向轴承定子的结构示意图;
图5为图4的A处的放大结构示意图。
附图标记表示为:
1、止推轴承;2、轴向轴承定子;3、轴向位移检测装置;4、安装孔;5、塑封柱;6、出线电路板;7、出线端子;8、定子铁芯;9、定子线圈。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示,根据本申请的实施例,磁悬浮轴承包括止推轴承1、轴向轴承定子2和轴向位移检测装置3,轴向位移检测装置3用于检测止推轴承1的轴向位置,在止推轴承1的轴向两端分别设置有轴向轴承定子2,在至少其中一个轴向轴承定子2上设置有轴向位移检测装置3,轴向位移检测装置3与其所在的轴向轴承定子2为一体化结构。
该磁悬浮轴承将测量止推轴承1的轴向位置的轴向位移检测装置3与轴向轴承定子2之间形成一体化结构,不需要单独轴向布置轴向位移检测装置3,且轴向位移检测装置3检测到的数据即为轴向轴承定子2与止推轴承1之间的实际间隙,能够使得轴向位移检测装置3的检测数据与止推轴承1实际间隙一致,提高了控制精度,同时无需增加设置轴向位移检测装置3的主轴轴向长度,可以降低主轴长度和质量,提高主轴的动力学性能,提升了磁悬浮轴承的集成度与控制精度。
至少其中一个轴向轴承定子2上沿轴向设置有安装孔4,轴向位移检测装置3位于安装孔4内,并通过安装孔4与轴向轴承定子2形成一体化结构。该安装孔4沿着轴向轴承定子2的轴向延伸,从而方便将轴向位移检测装置3安装于安装孔4内,并在安装孔4内与轴向轴承定子2形成一体化结构。
一般而言,轴向位移检测装置3采用轴向位移传感器,轴向位移传感器沿轴向方向设置,感测止推轴承1的轴向位移,因此,将安装孔4沿轴向方向使得安装孔4的延伸方向与轴向位移传感器的感测方向一致,更加便于进行轴向位移传感器的安装定位。由于安装孔4开设于轴向轴承定子2上,因此可以充分利用轴向轴承定子2的结构特点,实现轴向轴承定子2与轴向位移检测装置3之间的集成化,避免了轴向位移检测装置3的额外体积占用,结构设计更加合理,不用额外增加其他结构的轴向长度,从整体上减小了主轴长度。轴向位移传感器例如为涡流传感器。
轴向位移检测装置3在安装孔4内的安装方式可以为焊接、胶粘、填充固定或者是封装固定等,只要能够使得轴向位移检测装置3与轴向轴承定子2成为一体化结构即可。
安装孔4可以为通孔。
安装孔4也可以为盲孔,当安装孔4为盲孔时,安装孔4的开口朝向止推轴承1,从而使得轴向位移检测装置3的感测端能够朝向止推轴承1。
在本实施例中,轴向位移检测装置3封装于安装孔4内。在进行轴向位移检测装置3在轴向轴承定子2上的安装时,首先将轴向位移检测装置3设置在安装孔4内,并定位好,然后向安装孔4内灌装灌封胶,从而使得轴向位移检测装置3通过灌封胶封装于安装孔4内,并与轴向轴承定子2形成一体化结构。
安装孔4内灌封有塑封柱5,轴向位移检测装置3通过塑封柱5与轴向轴承定子2形成一体化结构。在将轴向位移检测装置3灌封在安装孔4内之后,在安装孔4内会形成塑封柱5,塑封柱5由环氧树脂或者其他硬度高的灌封胶支撑,从而保证轴向位移检测装置3在安装孔4内的安装位置更加准确,对于止推轴承1的轴向位移检测结果更加精确。优选地,在本实施例中,当轴向位移检测装置3通过塑封柱5灌封在轴向轴承定子2内后,轴向位移检测装置3的感测端的端部与轴向轴承定子2朝向止推轴承1的端面齐平,能够直接获取准确的止推轴承1与轴向轴承定子2的轴向间隙数据。
优选地,轴向位移检测装置3的出线从塑封柱5远离止推轴承1的一端经塑封柱5伸出轴向轴承定子2。由于轴向位移检测装置3的出线从安装孔4内经过,并通过塑封柱5固定,因此能够方便轴向位移检测装置3的走线,避免出现线路杂乱的问题,节省了走线空间,且能够对走线形成有效的定位和保护。
在本实施例中,轴向轴承定子2远离止推轴承1的一端设置有出线电路板6,出线电路板6上对应于塑封柱5设置有避让孔。出线电路板6固定设置在轴向轴承定子2上,在出线电路板6上开设避让孔,在进行轴向位移检测装置3的灌封时,可以同时将塑封柱5成型于避让孔内,既避免了出线电路板6对塑封柱5的成形造成干涉,又能够通过塑封柱5实现出线电路板6与轴向轴承定子2之间的固定,进一步实现出线电路板6与轴向轴承定子2之间的集成一体化,结构更加紧凑稳定。
优选地,出线电路板6上设置有出线端子7,轴向位移检测装置3的出线通过出线电路板6连接至出线端子7。由于轴向位移检测装置3的出线与轴向轴承定子2的出线均布置于同一个出线电路板6上,因此能够减少系统出线端子的数量,简化连接结构,降低结构成本,提高连接质量。
优选地,出线电路板6采用多层PCB板结构,能够起到屏蔽保护弱电线路的作用。
优选地,轴向位移检测装置3为多个,多个轴向位移检测装置3沿周向均匀设置在轴向轴承定子2上。
轴向位移检测装置3可以只设置在止推轴承1轴向一侧的轴向轴承定子2上,也可以在止推轴承1轴向两侧的轴向轴承定子2上分别设置轴向位移检测装置3,从而从止推轴承1的两侧同时对止推轴承1的轴向位移进行检测,进一步提高检测精度。
轴向轴承定子2包括定子铁芯8和定子线圈9,定子铁芯8上设置有线槽,定子线圈9内嵌于线槽内,轴向位移检测装置3设置在定子铁芯8的线槽的径向外侧。将轴向位移检测装置3设置在定子铁芯8的线槽的径向外侧,既能够更加合理地利用定子铁芯8的结构,又能够避免轴向位移检测装置3对于轴向轴承定子2的磁感结构产生影响,保证磁悬浮轴承的磁感应效果。
磁悬浮轴承的工作原理如下:
轴向位移传感器负责检测止推轴承1的轴向位移,系统正常运行时,止推轴承1与两侧的轴向轴承定子2之间保持既定间隙;当止推轴承1向一侧发生轴向位移时,轴向位移传感器将检测到的数据传递给系统控制器,系统控制器就通过调节轴向轴承定子2的输入电流大小来控制止推轴承1的轴向位置,防止止推轴承1与轴向轴承定子2之间发生轴向碰撞,从而保证整个磁悬浮系统安全稳定运行。
将轴向位移传感器灌封于轴向轴承定子2内,传感器检测数据即为轴向轴承定子2与止推轴承1的实际间隙,使传感器检测数据与止推轴承1与轴向轴承定子2之间的实际间隙一致,提高了控制精度,降低了主轴长度与质量,提高了主轴动力学性能。
根据本申请的实施例,电机包括磁悬浮轴承,该磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
根据本申请的实施例,压缩机包括磁悬浮轴承,该磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
根据本申请的实施例,空调器包括磁悬浮轴承,该磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种磁悬浮轴承,其特征在于,包括止推轴承(1)、轴向轴承定子(2)和轴向位移检测装置(3),所述轴向位移检测装置(3)用于检测所述止推轴承(1)的轴向位置,在所述止推轴承(1)的轴向两端分别设置有所述轴向轴承定子(2),在至少其中一个所述轴向轴承定子(2)上设置有所述轴向位移检测装置(3),所述轴向位移检测装置(3)与其所在的所述轴向轴承定子(2)为一体化结构;所述轴向轴承定子(2)远离所述止推轴承(1)的一端设置有出线电路板(6),所述出线电路板(6)上设置有出线端子(7),所述轴向位移检测装置(3)的出线通过所述出线电路板(6)连接至所述出线端子(7)。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承,其特征在于,至少其中一个所述轴向轴承定子(2)上沿轴向设置有安装孔(4),所述轴向位移检测装置(3)位于所述安装孔(4)内,并通过所述安装孔(4)与所述轴向轴承定子(2)形成一体化结构。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述安装孔(4)为通孔;或,所述安装孔(4)为盲孔,所述安装孔(4)的开口朝向所述止推轴承(1)。
4.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述轴向位移检测装置(3)封装于所述安装孔(4)内。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述安装孔(4)内灌封有塑封柱(5),所述轴向位移检测装置(3)通过所述塑封柱(5)与所述轴向轴承定子(2)形成一体化结构。
6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述轴向位移检测装置(3)的出线从所述塑封柱(5)远离所述止推轴承(1)的一端经所述塑封柱(5)伸出所述轴向轴承定子(2)。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述出线电路板(6)采用多层PCB板结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述轴向位移检测装置(3)为多个,所述多个轴向位移检测装置(3)沿周向设置在所述轴向轴承定子(2)上。
9.根据权利要求8所述的磁悬浮轴承,其特征在于,所述轴向轴承定子(2)包括定子铁芯(8)和定子线圈(9),所述定子铁芯(8)上设置有线槽,所述定子线圈(9)内嵌于所述线槽内,所述轴向位移检测装置(3)设置在所述定子铁芯(8)的线槽的径向外侧。
10.一种电机,包括磁悬浮轴承,其特征在于,所述磁悬浮轴承为权利要求1至9中任一项所述的磁悬浮轴承。
11.一种压缩机,包括磁悬浮轴承,其特征在于,所述磁悬浮轴承为权利要求1至9中任一项所述的磁悬浮轴承。
12.一种空调器,包括磁悬浮轴承,其特征在于,所述磁悬浮轴承为权利要求1至9中任一项所述的磁悬浮轴承。
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