CN112727924A - 磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机 - Google Patents

磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机，其中的磁悬浮轴承包括外铁芯、处于所述外铁芯的安装环腔内的内铁芯，所述内铁芯的内环壁套装有磁钢，所述内铁芯的外环壁与所述安装环腔的腔壁接触连接，所述磁钢背离所述内铁芯的一侧与止推盘之间形成径向间隙。根据本发明，能够有效避免磁钢的过多漏磁，提高磁钢利用率进而提升轴承的整体轴向出力的同时还能够在磁力需求不变的前提下降低磁钢的体积用量，使轴承结构紧凑、成本更低。

Description

磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机
技术领域
本发明属于磁悬浮轴承制造技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机。
背景技术
磁悬浮轴承是一种新型磁力机械，它是利用磁力作用将转子悬浮于空间的一种新型高性能轴承。由于转子和定子间没有任何的机械接触，因此没有机械摩擦，具有低损耗、低噪声、低振动、无需润滑、对环境的污染小、可超高速长期运转等特性。磁悬浮轴承具有传统轴承无法比拟的优越性，工作时，可以达到很高的转速，刚度、阻尼等动力学参数可以通过调节控制器参数很方便的进行调节。
磁悬浮轴承主要分为主动式轴承、被动式轴承与混合式轴承，图1示出了现有技术中的混合式轴向轴承，主要由内铁芯、外铁芯、固定骨架、线圈、磁钢、止推盘组成，内铁芯通过定位环配合与外铁芯固定，这种结构主要存在以下不足：
(1)磁钢产生的磁场要先经过内铁芯、径向间隙、止推盘再到轴向间隙(工作间隙)，每个过程中都存在漏磁现象(如图2)，从而使得磁钢利用率低下，大大降低了轴承的整体轴向出力。
(2)固定骨架与内铁芯采用简单的机械配合再通过浸漆来保证其配合，轴承在较为恶劣的环境中，其配合存在松脱的风险。
发明内容
因此，本发明提供一种磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机，以克服现有技术中磁钢产生磁场在到达轴向间隙之前漏磁现象严重导致磁钢利用率低下、降低轴承的整体轴向出力的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮轴承，包括外铁芯、处于所述外铁芯的安装环腔内的内铁芯，所述内铁芯的内环壁套装有磁钢，所述内铁芯的外环壁与所述安装环腔的腔壁接触连接，所述磁钢背离所述内铁芯的一侧与止推盘之间形成径向间隙。
优选地，所述磁钢为环体。
优选地，所述内铁芯的轴向第一端和/或轴向第二端设置有盖板，所述盖板中具有盖板中心孔，所述盖板中心孔的孔径小于所述磁钢的中心孔孔径；和/或，所述磁钢粘贴于所述内铁芯的内环壁上。
优选地，所述内铁芯的外环壁上构造有多条沿其轴向延伸的焊接槽，所述盖板能够通过所述焊接槽与所述内铁芯焊接。
优选地，所述内铁芯的轴向第一端及轴向第二端上设有固定骨架，所述固定骨架包括相互平行的第一板体、第二板体以及连接于所述第一板体与所述第二板体之间的连接板体，所述第一板体、连接板体、第二板体三者形成U槽结构以绕设线圈，所述第二板体的外径大于所述第一板体的外径，处于所述内铁芯的轴向第一端的所述固定骨架中的第二板体与处于所述内铁芯的轴向第二端的所述固定骨架中的第二板体通过螺纹紧固件连接。
优选地，所述内铁芯由冲片叠压形成，所述冲片上构造有连接过孔。
优选地，所述外铁芯包括第一铁芯以及第二铁芯，所述第一铁芯与所述第二铁芯之间栓接。
优选地，所述内铁芯的外环壁与所述安装环腔之间过盈配合连接。
本发明还提供一种磁悬浮电机，包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
本发明还提供一种压缩机，包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
本发明提供的一种磁悬浮轴承、磁悬浮电机、压缩机，将所述内铁芯由现有技术中处于磁钢与止推盘之间的位置调整至所述磁钢远离所述止推盘的一侧，能够有效避免磁钢的过多漏磁，提高磁钢利用率进而提升轴承的整体轴向出力的同时还能够在磁力需求不变的前提下降低磁钢的体积用量，使轴承结构紧凑、成本更低。
附图说明
图1为现有技术中的混合式磁悬浮轴承的内部结构示意图；
图2为图1中的磁悬浮轴承的磁路漏磁情况仿真图；
图3为本发明实施例的磁悬浮轴承的内部结构示意图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为图1中的内铁芯的立体结构示意图；
图6为图1中的固定骨架的结构示意图；
图7为本发明实施例的磁悬浮轴承的磁路示意图；
图8为图3中的磁悬浮轴承的磁路漏磁情况仿真图；
图9为本发明实施例的磁悬浮轴承的部分部件的组装示意图。
附图标记表示为：
1、外铁芯；11、第一铁芯；12、第二铁芯；2、内铁芯；21、焊接槽；22、连接过孔；3、磁钢；4、止推盘；5、盖板；51、盖板中心孔；6、固定骨架；61、第一板体；62、第二板体；63、连接板体；64、螺纹紧固件；7、线圈。
具体实施方式
结合参见图1至图9所示，根据本发明的实施例，提供一种磁悬浮轴承，包括外铁芯1、处于所述外铁芯1的安装环腔内的内铁芯2，所述内铁芯2的内环壁套装有磁钢3，所述内铁芯2的外环壁与所述安装环腔的腔壁接触连接，所述磁钢3背离所述内铁芯2的一侧与止推盘4之间形成径向间隙。该技术方案中将所述内铁芯2由现有技术中处于磁钢与止推盘之间的位置调整至所述磁钢3远离所述止推盘4的一侧，能够有效避免磁钢3的过多漏磁，提高磁钢利用率进而提升轴承的整体轴向出力的同时还能够在磁力需求不变的前提下降低磁钢的体积用量，使轴承结构紧凑、成本更低。
在一些实施方式中，所述磁钢3为环体，也即所述磁钢3为一个圆形磁环，此时所述磁钢3可以采用粘贴的方式连接于所述内铁芯2的内环壁上，降低所述磁钢3的装配难度。
进一步地，所述内铁芯2的轴向第一端和/或轴向第二端设置有盖板5，所述盖板5中具有盖板中心孔51，所述盖板中心孔51的孔径小于所述磁钢3的中心孔孔径，最好的，所述内铁芯2的轴向第一端以及轴向第二端上皆连接有所述盖板5，由于所述盖板中心孔51的孔径小于所述磁钢3的中心孔孔径，从而能够在所述止推盘4工作时防止止推盘4径向波动摩擦碰撞到所述磁钢3，起到保护磁钢3的作用。
在一些实施方式中，所述内铁芯2的外环壁上构造有多条沿其轴向延伸的焊接槽21，所述盖板5能够通过所述焊接槽21与所述内铁芯2焊接，可以进一步提升所述内铁芯2与所述盖板5的连接强度，尤其适用于所述内铁芯2由冲片叠压形成的情况。
在一些实施方式中，所述内铁芯2的轴向第一端及轴向第二端上皆设有固定骨架6，所述固定骨架6包括相互平行的第一板体61、第二板体62以及连接于所述第一板体61与所述第二板体62之间的连接板体63，所述第一板体61、连接板体63、第二板体62三者形成U槽结构以绕设线圈7，所述第二板体62的外径大于所述第一板体61的外径，处于所述内铁芯2的轴向第一端的所述固定骨架6中的第二板体62与处于所述内铁芯2的轴向第二端的所述固定骨架6中的第二板体62通过螺纹紧固件64连接，从而能够有效确保所述固定骨架6与内铁芯2之间的装配稳定性，进而保证轴承的整体结构稳定性。
可以理解的，所述冲片上构造有连接过孔22，以保证所述螺纹紧固件64能够穿过连接，提升所述内铁芯2的整体结构稳定性。
在一些实施方式中，所述外铁芯1包括第一铁芯11以及第二铁芯12，所述第一铁芯11与所述第二铁芯12之间栓接。所述内铁芯2的外环壁与所述安装环腔之间过盈配合连接。
图7中示出了发明实施例的磁悬浮轴承的磁路示意图，其中a为磁钢3提供的偏置磁场路径，具体为：磁钢3-径向间隙-止推盘4-轴向气隙-外铁芯1铁芯-内铁芯2-磁钢3；b为线圈提供的控制磁场路径，具体为：止推盘4-轴向气隙-外铁芯1-轴向气隙-止推盘4。
图8为采用本发明技术方案的磁悬浮轴承的磁路漏磁情况仿真图，其与图2所示出的现有技术中的磁悬浮轴承的磁路漏磁情况仿真图对比可以看出，磁钢的漏磁现象得到明显改善，据相关数据可得，磁钢的漏磁率由原来的44％减低到了12％。
图9为磁悬浮轴承的部分部件的组装示意图，其具体组装过程为：将所述固定骨架6进行绕线浸漆实现线圈骨架制作，内铁芯2采用硅钢片压制而成；磁钢为环形磁钢，通过磁钢磁力粘贴在内铁芯2的内环壁上，确保磁钢3上、下端面与内铁芯上下端面(也即对应内铁芯2的轴向第一端与轴向第二端)平齐；盖板5的外径与内铁芯2外径对齐装配压紧，骨架线圈骨架通孔处与盖板5、内铁芯2通孔对齐，通过螺纹紧固件64进行固定锁紧形成内轴向铁芯组件，通过焊接槽21将盖板5与硅钢片焊接进一步提升内轴向组件的整体稳定；此时，加热外铁芯1，前一步骤形成的内轴向铁芯组件与外铁芯1中的第一铁芯11进行热套装配实现后轴向轴承组件；在整机装配时先将所述外铁芯1中的第二铁芯12与压缩机箱体进行装配，再将装配有止推盘4的转轴插装入定子，最后将第一铁芯11与第二铁芯12上的螺纹孔对齐通过螺钉锁紧紧固装配。
根据本发明的实施例，还提供一种磁悬浮电机，包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。
根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括磁悬浮轴承，所述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 (10)

1.一种磁悬浮轴承，其特征在于，包括外铁芯(1)、处于所述外铁芯(1)的安装环腔内的内铁芯(2)，所述内铁芯(2)的内环壁套装有磁钢(3)，所述内铁芯(2)的外环壁与所述安装环腔的腔壁接触连接，所述磁钢(3)背离所述内铁芯(2)的一侧与止推盘(4)之间形成径向间隙。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁钢(3)为环体。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述内铁芯(2)的轴向第一端和/或轴向第二端设置有盖板(5)，所述盖板(5)中具有盖板中心孔(51)，所述盖板中心孔(51)的孔径小于所述磁钢(3)的中心孔孔径；和/或，所述磁钢(3)粘贴于所述内铁芯(2)的内环壁上。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述内铁芯(2)的外环壁上构造有多条沿其轴向延伸的焊接槽(21)，所述盖板(5)能够通过所述焊接槽(21)与所述内铁芯(2)焊接。
5.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述内铁芯(2)的轴向第一端及轴向第二端上设有固定骨架(6)，所述固定骨架(6)包括相互平行的第一板体(61)、第二板体(62)以及连接于所述第一板体(61)与所述第二板体(62)之间的连接板体(63)，所述第一板体(61)、连接板体(63)、第二板体(62)三者形成U槽结构以绕设线圈(7)，所述第二板体(62)的外径大于所述第一板体(61)的外径，处于所述内铁芯(2)的轴向第一端的所述固定骨架(6)中的第二板体(62)与处于所述内铁芯(2)的轴向第二端的所述固定骨架(6)中的第二板体(62)通过螺纹紧固件(64)连接。
6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述内铁芯(2)由冲片叠压形成，所述冲片上构造有连接过孔(22)。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述外铁芯(1)包括第一铁芯(11)以及第二铁芯(12)，所述第一铁芯(11)与所述第二铁芯(12)之间栓接。
8.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述内铁芯(2)的外环壁与所述安装环腔之间过盈配合连接。
9.一种磁悬浮电机，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8中任一项所述的磁悬浮轴承。
10.一种压缩机，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8中任一项所述的磁悬浮轴承。
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WO2023226401A1 (zh) * 2022-05-26 2023-11-30 珠海格力电器股份有限公司 磁悬浮轴承、压缩机
WO2023226404A1 (zh) * 2022-05-26 2023-11-30 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承、压缩机

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