CN113513497B - 磁轴承及包括磁轴承的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供磁轴承及包括磁轴承的压缩机。本发明实施例的磁轴承的特征在于，包括：定子芯，配置成包围中心轴；复数个绕线轴，结合于所述定子芯；线圈，缠绕于所述绕线轴；以及定位构件，结合于复数个所述绕线轴，确定复数个所述绕线轴的位置。

Description

磁轴承及包括磁轴承的压缩机

技术领域

本发明涉及一种磁轴承。

背景技术

通常，冷却系统(chiller systems)向冷水需求处供应冷水，其特征在于，通过在循环制冷系统的制冷剂与冷水之间实现热交换来冷却冷水，所述冷水在冷水需求处和制冷系统之间循环。这种冷却系统是大容量设备，可以安装在大型建筑物等。

在冷却系统中使用压缩制冷剂的压缩机，在这种压缩机中，作为轴承装置广泛使用非接触地支撑旋转体的磁轴承装置(例如，参照专利文献1)。

通常，所述磁轴承装置构成为通过设置于旋转体的周围的复数个电磁体吸引设置于旋转体的目标来非接触地支撑旋转体的荷重。因此，若电磁体没有以适当的吸引力(磁力)吸引旋转体的目标，则可能会使轴承精度降低。

在专利文献1中公开了如下结构：转子轴连接于具有旋转翼部的旋转体的中心，并且将圆环形电磁体配置在该转子轴的径向的外侧，从而通过圆环形电磁体将转子轴悬浮支撑在空中。

在现有技术中存在的问题是，难以准确地对齐复数个线圈的同心度，在压缩机的动作过程中复数个线圈的同心度降低。若复数个线圈的同心度降低，则存在难以在准确的位置悬浮并旋转旋转体，并且因旋转体和磁轴承之间的摩擦而损坏磁轴承的问题。

专利文献1：日本公开专利公报2006-83923号

发明内容

本发明所要解决的课题是，提供一种最小化绕线轴的体积且确保线圈的绕线空间的磁轴承。

本发明的另一个课题是，提供一种改善复数个绕线轴和线圈的同心度且提高磁轴承的控制精度的磁轴承。

本发明的另一个课题是，提供一种制造成本低且通过易于制造的结构来固定复数个绕线轴的磁轴承。

本发明所要解决的又一个课题是，当在压缩机中发生喘振时，通过控制磁轴承来防止压缩机的损坏。

为了实现上述课题，本发明实施例的磁轴承的特征在于，包括定位构件，所述定位构件与配置成包围中心轴的复数个绕线轴结合，并且通过与所述绕线轴结合的形状，确定复数个所述绕线轴的位置。

具体而言，本发明的特征在于，包括：定子芯，配置成包围中心轴；复数个绕线轴，结合于所述定子芯；线圈，缠绕于所述绕线轴；以及定位构件，结合于复数个所述绕线轴，确定复数个所述绕线轴的位置；所述定位构件具有以中心点为中心的圆形状。

或者，本发明的特征在于，包括：定子芯，配置成包围中心轴；复数个绕线轴，结合于所述定子芯；线圈，缠绕于所述绕线轴；以及定位构件，结合于复数个所述绕线轴，确定复数个所述绕线轴的位置；所述绕线轴包括供所述定位构件插入的结合槽，所述结合槽为弧形状。

在此，所述定位构件的所述中心点可以位于所述定子芯的中心轴上。

所述绕线轴可以包括：线圈结合部，供所述线圈缠绕；保持件，包括结合槽和紧固槽，所述结合槽供所述定位构件插入，所述紧固槽形成于所述结合槽，供紧固构件紧固。

所述结合槽可以形成具有与所述定位构件的半径相同的半径的弧。

所述线圈结合部可以包括：主体，供线圈缠绕；第一凸缘，连接于所述主体的厚度方向的一端，具有比所述主体的宽度更大的宽度；以及第二凸缘，连接于所述主体的厚度方向的另一端，具有比所述主体的宽度更大的宽度。

所述保持件可以连接于所述第二凸缘。

所述保持件可以比所述线圈结合部更远离所述中心轴。

所述定位构件可以形成有复数个结合孔，紧固构件贯通复数个所述结合孔。

复数个所述结合孔中的两个形成一组，彼此相邻的组之间的间距可以是恒定的。

复数个所述绕线轴与所述中心轴之间的隔开距离可以彼此相同。

彼此相邻的所述绕线轴之间的隔开距离可以是恒定的。

还可以包括复数个齿，复数个所述齿从所述定子芯的内周面朝向所述定子芯的中心凸出，所述绕线轴可以包括：复数个第一绕线轴，结合于各个所述齿的前方端；以及复数个第二绕线轴，结合于各个所述齿的后方端。

所述定位构件可以包括：第一定位构件，结合于复数个所述第一绕线轴；以及第二定位构件，结合于复数个所述第二绕线轴。

所述第一定位构件可以位于所述定子芯的前方，所述第二定位构件可以位于所述定子芯的后方。

所述主体的厚度方向的延长线可以与所述中心点相交。

另外，本发明包括具有上述磁轴承的压缩机。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的冷却系统的图。

图2是示出本发明一实施例的压缩机的结构的图。

图3是示出与控制部连接的构成之间的关系的框图。

图4示出本发明一实施例的压缩机正常动作的情形的图。

图5a是示出压缩机的喘振回避(surge avoidance)运转的一例的图。

图5b是示出压缩机的喘振回避运转的另一例的图。

图6是表示图2的磁轴承的构成的图。

图7是从另一方向观察的去除线圈的图6的磁轴承的立体图。

图8是图7的磁轴承的剖视图。

图9是示出本发明的绕线轴和定位构件的结合的图。

图10是从一侧观察的图6的绕线轴(bobbin)的立体图。

图11是从与图10不同的方向观察的绕线轴的立体图。

附图标记说明

100：压缩机 110：旋转轴

120：叶轮 200：冷凝器

300：膨胀器 400：蒸发器

500：空气调节单元 600：冷却水单元

具体实施方式

参照附图和以下详细描述的实施例，可以清楚地理解本发明的优点、特征及用于实现本发明的方法的优点和特征。但是，实施例不限于以下公开的实施例而可以以互不相同的各种形式来实现，本实施例用于完整的公开本发明，并且将发明的范围告知本发明所属技术领域的普通技术人员。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的构成要素。

如图所示，在空间上相对的术语“下方(below)”、“下面(beneath)”、“下部(lower)”、“上面(above)”、“上部(upper)”等可以用于便于描述一个构成要素和其他构成要素之间的相对关系。在空间上相对的术语应理解为，除附图中所示的方向之外还包括在使用时或动作时构成要素的彼此不同的方向。例如，在翻转图中所示的构成要素时，描述成在另一个构成要素的“下方(below)”或“下面(beneath)”的构成要素，可以位于另一个构成要素的“上面(above)”。因此，示例性的术语“下方”或“下面”可以包括下方和上方的方向。构成要素可以在不同的方向上定向，因此可以根据定向来解释在空间上相对的术语。

本说明书中所使用的术语仅用于说明实施例，而无意于限定本发明。除非另有明确说明，在本说明书中单数形式包括复数形式。说明书中所使用的“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”是指所提及的构成要素、步骤和/或动作不排除一个以上的其他构成要素、步骤和/或动作的存在或附加。

除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(技术和科学术语)可以用作本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义。另外，除非另有明确定义，否则不能理想地或过度地解释常用的词典中定义的术语。

在附图中，为了便于且清楚地说明，放大、省略或概略地示出了各个构成要素的厚度或尺寸。另外，各个构成要素的尺寸和面积不能完全反映实际尺寸和面积。

以下，将参照附图对本发明的示例性的实施例进行说明。

图1是示出设置有本发明的压缩机100的冷却系统的图。另一方面，本发明一实施例的压缩机100不仅作为冷却系统的一部分发挥功能，而且还可以包括在空调机中，并且可以包括在用于压缩气态物质的任何设备中。

参照图1，本发明一实施例的冷却系统1可以包括：压缩机100，形成为用于压缩制冷剂；冷凝器200，通过使在压缩机100中压缩的制冷剂与冷却水进行热交换而冷凝制冷剂；膨胀器300，使在冷凝器200中冷凝的制冷剂膨胀；以及蒸发器400，通过使在膨胀器300中膨胀的制冷剂与冷水进行热交换而使制冷剂蒸发并且冷却冷水。

另外，本发明一实施例的冷却系统1还包括：冷却水单元600，通过在冷凝器200中对压缩的制冷剂和冷却水之间进行热交换来对冷却水进行加热；空气调节单元500，通过在蒸发器400中对膨胀的制冷剂和冷水之间进行热交换来对冷水进行冷却。

冷凝器200可以提供用于使在压缩机100中压缩的高压的制冷剂和从冷却水单元600流入的冷却水进行热交换的场所。高压的制冷剂通过与冷却水之间的热交换而被冷凝。

冷凝器200可以由壳管式(shell-tube type)的热交换器构成。具体而言，在压缩机100中被压缩的高压的制冷剂经由吐出流路150流入到相当于冷凝器200的内部空间的冷凝空间230。并且，在冷凝空间230的内部包括冷却水流路210，从冷却水单元600流入的冷却水可以在所述冷却水流路210中流动。

冷却水流路210包括：冷却水从冷却水单元600流入的冷却水流入流路211；以及冷却水向冷却水单元600排出的冷却水吐出流路212。流入到冷却水流入流路211的冷却水在冷凝空间230内部与制冷剂进行热交换，然后经由设置于冷凝器200内部的一端或外部的冷却水连接流路240流入到冷却水吐出流路212。

冷却水单元600和冷凝器200通过冷却水管220进行连接。冷却水管220不仅可以用作冷却水在冷却水单元600和冷凝器200之间流动的通道，而且可以由橡胶等材质构成以防止冷却水泄漏到外部。

冷却水管220包括：冷却水流入管221，与冷却水流入流路211相连接；以及冷却水吐出管222，与冷却水吐出流路212相连接。当整体上观察冷却水的流动时，在冷却水单元600中与空气或液体完成热交换的冷却水经由冷却水流入管221流入到冷凝器200内部。流入到冷凝器200内部的冷却水在依次经过设置于冷凝器200内部的冷却水流入流路211、冷却水连接流路240以及冷却水吐出流路212的同时，与流入到冷凝器200内部的制冷剂进行热交换，然后再次经过冷却水吐出管222流入到冷却水单元600。

另一方面，在冷凝器200中通过热交换吸收了制冷剂的热的冷却水在冷却水单元600中可以被空气冷却。冷却水单元600包括：本体部630；冷却水流入管610，其是吸收热的冷却水经由冷却水吐出管222流入的入口；以及冷却水吐出管620，其是冷却水在冷却水单元600内部被冷却之后排出的出口。

冷却水单元600可以使用空气来冷却流入到本体部630内部的冷却水。具体而言，本体部630设置有用于产生气流的风扇，并且包括供空气吐出的空气吐出口631和相当于供空气流入到本体部630内部的入口的空气吸入口632。

从空气吐出口631吐出的完成热交换的空气可以用于制热。在冷凝器200中完成热交换的制冷剂被冷凝而聚集在冷凝空间230的下部。聚集的制冷剂在流入到设置于冷凝空间230内部的制冷剂箱体250之后流入膨胀器300。

制冷剂箱体250包括制冷剂流入口251，流入制冷剂流入口251的制冷剂向蒸发器连接流路260吐出。蒸发器连接流路260包括蒸发器连接流路流入口261，蒸发器连接流路流入口261可以位于制冷剂箱体250的下部。

蒸发器400包括蒸发空间430，在膨胀器300中膨胀的制冷剂和冷水之间发生的热交换在所述蒸发空间430中进行。从蒸发器连接流路260经过膨胀器300的制冷剂与设置于蒸发器400内部的制冷剂喷射装置450连接，并且所述制冷剂经由设置于制冷剂喷射装置450的制冷剂喷射孔451均匀地分散到蒸发器400的内部。

另外，在蒸发器400内部设置有冷水流路410，所述冷水流路410包括供冷水流入到蒸发器400内部的冷水流入流路411和供冷水吐出到蒸发器400外部的冷水吐出流路412。

冷水经由冷水管420流入或吐出，所述冷水管420与设置于蒸发器400外部的空气调节单元500连通。冷水管420包括：冷水流入管421，其是空气调节单元500内部的冷水通向蒸发器400的通道；冷水吐出管422，其是在蒸发器400中完成热交换的冷水通向空气调节单元500的通道。即，冷水流入管421与冷水流入流路411连通，冷水吐出管422与冷水吐出流路412连通。

当观察冷水的流动时，冷水经由空气调节单元500、冷水流入管421、冷水流入流路411并经过设置于蒸发器400的内部的一端或蒸发器400的外部的冷水连接流路440之后，经由冷水吐出流路412、冷水吐出管422再次流入到空气调节单元500。

空气调节单元500通过制冷剂冷却冷水。冷却的冷水能够通过在空气调节单元500中吸收空气的热来实现室内制冷。空气调节单元500包括与冷水流入管421连通的冷水吐出管520和与冷水吐出管422连通的冷水流入管510。在蒸发器400中完成热交换的制冷剂经由压缩机连接流路460再次流入到压缩机100。

图2是示出本发明一实施例的压缩机100(所谓的涡轮压缩机)的图。

图2的压缩机100包括：一个以上的叶轮120，沿着轴向Ax吸入制冷剂并向离心方向压缩；旋转轴110，连接有叶轮120和用于使叶轮120进行旋转的马达130；轴承部140，所述轴承部140包括复数个磁轴承10和轴承罩142，复数个所述磁轴承10将旋转轴110支撑为能够在空中进行旋转，所述轴承罩142支撑所述磁轴承10；振动测量传感器72，感测其与旋转轴110之间的距离；以及推力轴承160，用于限制旋转轴110在轴向Ax上的振动。并且，本发明的压缩机100还可以包括用于测量吐出流路150的振动频率的振动测量传感器72。

叶轮120通常由一级或两级构成，但也可以由多级构成。所述叶轮120由旋转轴110进行旋转，并且通过离心旋转来对沿着轴向Ax流入的制冷剂进行压缩，从而起到将制冷剂制成高压的作用。

马达130也可以具有与所述旋转轴110分开的旋转轴，并且也可以具有通过皮带(未图示)将旋转力传递到旋转轴110的结构，但是在本发明一实施例的情况下，马达130由定子(未图示)和转子112构成，由此使旋转轴110进行旋转。

旋转轴110与叶轮120和马达130相连接。旋转轴110沿着图2的左右方向延伸。以下，旋转轴110的轴向Ax是指左右方向。旋转轴110优选包含金属，以通过磁轴承10和推力轴承160的磁力进行移动。

为了通过推力轴承160防止旋转轴110的轴向Ax(左右方向)上的振动，旋转轴110优选在与轴向Ax垂直的面上具有一定的面积。具体而言，旋转轴110还可以包括旋转轴翼部111，所述旋转轴翼部111提供通过推力轴承160的磁力而能够使旋转轴110进行移动的足够的磁力。旋转轴翼部111可以在垂直于轴向Ax的面上具有比旋转轴110的截面积更宽的面积。旋转轴翼部111可以沿着旋转轴110的径向延伸形成。

推力轴承160由导体构成且线圈缠绕在其上。并且通过流过缠绕的线圈的电流而起到如磁铁一样的作用。推力轴承160设置为与沿着旋转轴110的旋转径向延伸设置的旋转轴翼部111相邻。

磁轴承10在与旋转轴110的轴向交叉的径向上支撑旋转轴110。磁轴承10由导体构成且线圈缠绕在其上。并且通过流过缠绕的线圈的电流而起到如磁铁一样的作用。

磁轴承10能够使旋转轴110在悬浮于空中的状态下无摩擦地旋转。为此，磁轴承10应以旋转轴110为中心设有至少三个线圈，各个线圈应设置成以旋转轴110为中心保持平衡。

通过由各个线圈生成的磁力，旋转轴110悬浮于空中。由于旋转轴110悬浮于空中而进行旋转，因而与设有轴承的现有发明不同，由于摩擦而损失的能量将会减少。

另一方面，压缩机100还可以包括用于支撑磁轴承10的轴承罩142。

当观察制冷剂的流动时，经由压缩机连接流路460流入到压缩机100内部的制冷剂在叶轮120的作用下在圆周方向上被压缩，然后向吐出流路150吐出。压缩机连接流路460与压缩机100连接，以使制冷剂能够沿着与叶轮120的旋转方向垂直的方向流入。

推力轴承160用于限制旋转轴110因轴向Ax上的振动而移动，并且防止在发生喘振时旋转轴110向叶轮120方向移动而与压缩机100的其他构成碰撞。

具体而言，推力轴承160由第一推力轴承161和第二推力轴承162构成且配置成在旋转轴110的轴向Ax上包围旋转轴翼部111。即，在旋转轴110的轴向Ax上依次配置有第一推力轴承161、旋转轴翼部111以及第二推力轴承162。

更具体而言，第二推力轴承162比第一推力轴承161更靠近叶轮120，第一推力轴承161比第二推力轴承162离叶轮120更远，在第一推力轴承161和第二推力轴承162之间设置有旋转轴110的至少一部分。优选地，在第一推力轴承161和第二推力轴承162之间设置有旋转轴翼部111。

因此，第一推力轴承161和第二推力轴承162通过具有较宽面积的旋转轴翼部111和磁力的动作，而具有能够使旋转轴110在旋转轴110方向上的振动最小化的效果。

振动测量传感器72测量旋转轴110的轴向Ax(左右方向)移动。当然，振动测量传感器72能够测量旋转轴110的上下方向(与轴向Ax正交的方向)移动。当然，振动测量传感器72可以包括复数个振动测量传感器72。

例如，振动测量传感器72由测量旋转轴110的上下方向移动的第一间隙传感器710和测量旋转轴110的左右方向移动的第二间隙传感器720构成。第二间隙传感器720可以从旋转轴110的轴向Ax的一端沿着轴向Ax隔开配置。

吐出流路150吐出由叶轮压缩的制冷剂。振动测量传感器72测量吐出流路150的振动频率，并且向控制部700或存储部740提供振动频率值。振动测量传感器72可以设置为与吐出流路150相邻。振动测量传感器72利用加速度计来计量吐出流路150的振动，或者使用其他不同的方法来计量吐出流路150的振动。

由于发生喘振时已造成了压缩机100的损坏，因此本发明旨在发生压缩机100的喘振之前预先掌握喘振，并且在发生喘振之前的阶段预防喘振。

与感测旋转轴110的振动相比，感测吐出流路150的振动频率更有利于计量，并且具有便于安装附加的设备的优点。

参照图3，本发明还可以包括控制部700，所述控制部700基于由振动测量传感器72测量的振动频率来执行喘振回避运转。

控制部700控制功率放大器730，所述功率放大器730用于放大施加到振动测量传感器72、磁轴承10、马达130以及推力轴承160的电流的大小。

通过控制功率放大器730来调节施加到磁轴承10、马达130以及推力轴承160的电流的大小，并且利用振动测量传感器72，可以根据电流的大小变化掌握旋转轴110的位置变化。

由振动测量传感器72测量的值存储在存储部740中。并且可以将基准位置C0、正常位置范围(-C1～+C1)、偏心位置等的数据预先存储在存储部740中。在此后判断发生喘振条件时，可以通过相互比较测量出的值和存储在存储部740中的值来判断是否执行喘振回避运转。

具体而言，当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700执行喘振回避运转。

在压缩机100中产生的大部分喘振是由流动分离的增长产生的旋转失速引起的。由于磁轴承控制轴的位置，因此能够在不影响系统的极短的时间内摇动轴，并且若逆变器产品能够以控制压缩机100的转速的方式在发生旋转失速之前管理流动分离，则能够在避免喘振的同时进行运转。

由于流动分离沿着堵塞制冷剂流路的方向增长，因此通过分析吐出流路150的振动分量，能够基于BPF(Blade Passing Frequency：叶片通过频率)值的变化来确认流动分离是否增长。本发明通过观测和控制流动分离的增长并消除流动分离来避免喘振。BPF可以定义为叶片翼部的数量和当前马达130的运转频率的乘积。

在此，正常振动频率可以是基于实验确定的值。作为另一例，当吐出流路150的振动频率低于BPF值时，控制部700可以判断为超出了正常的振动频率范围。作为另一例，当吐出流路150的振动频率低于BPF值的状态持续预定时间时，控制部700可以判断为超出了正常振动频率范围。

下面，对压缩机100的正常运转进行说明。

图4是本发明一实施例的压缩机100正常动作的情形的图。

参照图4，当正常运转时，控制部700将马达130的运转频率保持为正常频率，并且控制为使旋转轴110处于正常位置范围内。具体而言，控制部700通过控制磁轴承10来控制旋转轴110的径向位置，并且通过控制推力轴承来控制旋转轴110的轴向Ax位置。

下面，参照图5a来说明压缩机100的喘振回避运转的一例。

当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700执行喘振回避运转。

例如，喘振回避运转是使压缩机100的旋转轴110沿着轴向振动预设的次数的运转。

当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700通过控制两个推力轴承160来使旋转轴110在轴向上振动预设的次数。

具体而言，当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700可以以预设的次数改变供应给第一推力轴承161的电流和供应给第二推力轴承162的电流。

在此，可以以预设的次数彼此随机改变供应给第一推力轴承161的电流和供应给第二推力轴承162的电流。

当然，为了使旋转轴110在轴向上以设定的频率振动设定的次数，控制部700可以通过从振动测量传感器72接收的信息来感测旋转轴110的轴向位置，并可以改变供应给第一推力轴承161的电流和供应给第二推力轴承162的电流。

更具体而言，当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700可以以预设的次数反复执行以下操作：使供应给第一推力轴承161的第一电流值小于供应给第二推力轴承162的第二电流值，然后使供应给第一推力轴承161的第一电流值大于供应给第二推力轴承162的第二电流值。

在此，旋转轴110的动作范围设定为小于极限范围的范围，并且可以在正常位置范围(-C1～+C1)内振动，也可以在正常范围(-C1～+C1)外振动。

以下，参照图5b对压缩机100的喘振回避运转的另一例进行说明。

例如，喘振回避运转是使压缩机100的旋转轴110沿着径向振动预设的次数的运转。

当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700通过控制复数个磁轴承10来使旋转轴110在径向上振动预设的次数。

具体而言，当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700可以以预设的次数改变供应给各个磁轴承10的电流。

在此，供应给各个磁轴承10的电流彼此不同且可以以预设的次数随机改变。

当然，为了使旋转轴110在径向上以设定的频率振动设定的次数，控制部700通过从振动测量传感器72接收的信息来感测旋转轴110的径向位置，并可以改变供应给复数个磁轴承10的电流。

在本发明中，磁轴承10沿着圆周方向配置有复数个，参照图5b，可以将配置在旋转轴110上方的磁轴承10定义为第一磁轴承10a，而可以将配置在旋转轴110下方的磁轴承10定义为第二磁轴承10b。

更具体而言，当判断为振动频率超出正常振动频率范围时，控制部700可以以预设的次数反复执行以下操作：使供应给第一磁轴承10a的第三电流值小于供应给第二磁轴承10b的第四电流值，然后使供应给第一磁轴承10a的第三电流值大于供应给第二磁轴承10b的第四电流值。

在此，旋转轴110的动作范围设定为小于极限范围的范围，并且可以在正常位置范围(-Ax1～+Ax1)内振动，也可以在正常位置范围(-Ax1～+Ax1)外振动。

以下，详述使旋转轴110在悬浮于空中的状态下无摩擦地旋转的磁轴承10的结构。

参照图6和图7，磁轴承10在与旋转轴110的轴向Ax0交叉的径向上支撑旋转轴110。磁轴承10能够使旋转轴110在悬浮于空中的状态下无摩擦地旋转。为此，磁轴承10需要以旋转轴110为中心设置至少三个线圈部，各个线圈部应设置成以旋转轴110为中心保持平衡。

设置定位构件13以改善本发明的复数个线圈部的同心度。

例如，本发明包括：定子芯11，配置成包围中心轴Ax；复数个绕线轴3，结合于定子芯11；线圈35，缠绕于绕线轴3；以及定位构件13，结合于复数个绕线轴3，确定复数个绕线轴3的位置。

在此，可以将绕线轴3和线圈35统称为线圈部。

定子芯11配置成包围中心轴Ax。在定子芯11的内部设置有上述的旋转轴110，所述旋转轴110与定子芯11隔开。定子芯11具有包围旋转轴110的环形状。

定子芯11可以结合于轴承罩142。作为另一例，定子芯11自身可以执行轴承罩的作用。

定子芯11由层叠硅钢板形成。定子芯11形成有复数个齿11a。复数个齿11a从定子芯的内周面11b朝向定子芯的中心C(旋转轴110的中心)凸出形成。

复数个齿11a配置成沿着周向隔开恒定的间距(Pitch)。具体而言，复数个齿11a优选以2α和90°-2α的相位角设置八个。齿11a的截面(沿着X-Y平面截取的截面)形成为矩形形状。

在此，基于图7说明本发明的方向，轴向为Z轴方向，与轴向正交的平面是X-Y轴平面。在图7中，将Z轴中朝向前方的方向定义为前方，将其相反方向定义为后方。

此外，在各个齿11a中分别安装有线圈部。并且，各个齿11a形成定子芯11的内周面11b的一部分。各个齿11a可以形成有与线圈部结合的结构。例如，在各个齿11a的前后方两端可以形成有与线圈部的绕线轴3装配的结构。

各个齿11a沿着前后方向延伸，各个齿11a的前后方向的长度形成为比圆周方向长度更长。

参照图6、图10和图11，线圈部包括绕线轴3和以复数圈缠绕于绕线轴3的线圈35。各个线圈部结合于各个齿11a的前后方向两端。

绕线轴3结合于定子芯11。绕线轴3提供线圈35的缠绕空间。绕线轴3由树脂等绝缘材料形成。绕线轴3包括：线圈结合部32、33、34，供所述线圈35缠绕；以及保持件31，包括结合槽31a和紧固槽31b，所述结合槽31a供所述定位构件13插入，所述紧固槽31b形成于结合槽31a，供紧固构件15紧固。

线圈结合部32、33、34提供线圈35缠绕的空间，在线圈35缠绕的状态下使线圈35的位置固定。线圈结合部32、33、34形成为中心部的宽度小于两端的宽度，从而可以具有线圈35缠绕于中心部的结构。

例如，线圈结合部32、33、34可以包括：主体32，供线圈35缠绕；第一凸缘33，连接于主体32的厚度方向L1的一端，具有大于主体32的宽度的宽度；以及第二凸缘34，连接于主体32的厚度方向L1的另一端，具有大于主体32的宽度的宽度。

第一凸缘33和第二凸缘34可以沿着与主体32的厚度方向L1正交的方向延伸。线圈35缠绕于主体32，第一凸缘33和第二凸缘34固定线圈35的位置。

线圈结合部32、33、34可以具有与齿11a的一端形状吻合的结构。例如，线圈结合部32、33、34的一部分区域可以在一个方向上凸出，线圈结合部32、33、34的另一部分区域可以在一个方向上凹陷。

保持件31固定定位构件13，提供设置定位构件13的空间。各个绕线轴3的位置、各个绕线轴3的相位角以及指向各个绕线轴3的主体32的厚度方向L1的方向通过保持件31的形状和定位构件13的形状自然地对齐。

因此，无需为了改善各个绕线轴3的同心度而单独测量，改善了同心度，并且牢固地固定了各个绕线轴3的位置。

保持件31包括：结合槽31a，供定位构件13插入；以及紧固槽31b，形成于结合槽31a，供紧固构件15紧固。

定位构件13的一部分区域插入于结合槽31a。结合槽31a可以形成以任意的中心点C1为基准的弧CL。结合槽31a的任意的中心点C1可以与定子芯11的中心轴Ax和定位构件13的中心点C一致。

由结合槽31a形成的弧CL的半径可以与定位构件13的半径相同。因此，当通过结合槽31a的形状和定位构件13的形状将定位构件13插入到结合槽31a时，绕线轴3朝向定子芯11的中心轴Ax。

结合槽31a在与由结合槽31a形成的弧的平面垂直交叉的方向上凹陷形成。在结合槽31a中，保持件31的一部分从前方向后方凹陷形成或从后方向前方凹陷形成。

紧固槽31b形成于结合槽31a，贯通定位构件13的紧固构件15紧固到所述紧固槽31b。可以形成至少一个紧固槽31b。

保持件31连接于第二凸缘34，保持件31可以比线圈结合部32、33、34更远离中心轴Ax。因此，结合于保持件31的定位构件13比线圈35从中心轴Ax向外侧配置，因此不影响线圈35的磁力。

通过结合于保持件31的定位构件13，复数个绕线轴3与中心轴Ax的隔开距离彼此相同。彼此相邻的绕线轴3之间的距离是恒定的。

具体而言，复数个绕线轴3配置成沿着周向隔开恒定的间距(Pitch)。具体而言，优选以2α和90°-2α的相位角设置八个绕线轴3。

主体32的厚度方向L1的延长线与定位构件13的中心点和定子芯11的中心轴Ax相交。因此，由于绕线轴3在定子芯11的中心轴Ax方向上对齐，因此所有线圈35可以向相同的方向施加相等的磁力。

绕线轴3可以包括：复数个第一绕线轴3a，结合于各个齿11a的前方端；以及复数个第二绕线轴3b，结合于各个所述齿11a的后方端。

为了对齐复数个绕线轴3的位置，使用定位构件13。定位构件13结合于复数个绕线轴3，确定复数个绕线轴3的位置。

定位构件13具有以中心点C为中心的圆形状。如上所述，定位构件13的半径与由结合槽31a形成的弧的半径相同。定位构件13的中心点C位于定子芯11的中心轴Ax。

各个绕线轴3沿着定位构件13的圆周方向配置。定位构件是具有一定厚度的环形状，定位构件13插入到结合槽31a的槽，从而将绕线轴3对齐成各个绕线轴3的主体32朝向中心点。

定位构件13形成有复数个结合孔14，紧固构件15贯通所述复数个结合孔14。各个绕线轴3的圆周上的位置由结合孔14确定。结合孔14可以形成为与紧固槽31b相对应。结合孔14的数量没有限制。优选为复数个结合孔14中两个形成一组，彼此相邻的组之间的间距P1是恒定的。

在形成两个结合孔14的情况下，两者之间的间隔与形成于各个绕线轴3的两个紧固槽31b之间的间隔相同。

定位构件13包括结合于复数个第一绕线轴3a的第一定位构件13a和结合于复数个第二绕线轴3b的第二定位构件13b。第一定位构件13a位于定子芯11的前方，第二定位构件13b位于定子芯11的后方。

因此，在组装定位构件13时，不与其他线圈35等发生干涉，由于从定子芯11的外侧结合，因此易于结合，对其他部件的影响较小，对磁场的形成影响较小。

根据本发明的磁轴承和压缩机，具有如下效果中的一种或其以上。

第一，本发明具有如下优点：绕线轴结合于定子芯的两极，从而能够使绕线轴的体积最小化，通过减小绕线轴的体积，能够确保线圈的绕线空间，线圈的缠绕容易，输出比相同尺寸的磁轴承优异。

第二，本发明具有如下优点：由于复数个绕线轴和线圈配置成在具有相同半径的圆周上具有相同的间隔和相同的相位角，因此能够改善各个绕线轴和线圈的同心度，能够提高磁轴承的控制精度。

第三，本发明具有如下优点：环状的定位构件结合于在绕线轴形成的弧形状的槽，通过它们的形状使得绕线轴自然地朝向中心轴，因此能够通过简单的结构保持同心度，在磁轴承的动作过程中同心度不变大。

第四，本发明具有如下优点：通过控制磁轴承，在喘振发生之前提前移动旋转轴的位置，因此能够在喘振发生之前预先防止喘振。

上述特征、构成、效果等包括在本发明的至少一个实施例中，并且不应仅限于一个实施例。此外，每个实施例中所示的特征、构成、效果等可以彼此组合或由本领域技术人员修改，因此可以由其他实施例来实现。因此，与这些组合和修改相关的内容应解释为，包括在权利要求书中公开的本发明的范围和精神中。

Claims (13)

1.一种磁轴承，其中，包括：

定子芯，配置成包围中心轴；

复数个绕线轴，结合于所述定子芯；

线圈，缠绕于所述绕线轴；以及

定位构件，紧固构件贯通其中而结合于复数个所述绕线轴，确定复数个所述绕线轴的位置；

所述绕线轴包括：

线圈结合部，供所述线圈缠绕；以及

保持件，包括结合槽和紧固槽，所述结合槽供所述定位构件插入，所述紧固槽形成于所述结合槽，供所述紧固构件紧固，

所述定位构件具有以中心点为中心的圆形状，

所述定位构件的所述中心点位于所述定子芯的中心轴上。

2.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

所述结合槽形成弧，所述弧的半径与所述定位构件的半径相同。

3.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

所述线圈结合部包括：

主体，供线圈缠绕；

第一凸缘，连接于所述主体的厚度方向的一端，具有比所述主体的宽度更大的宽度；以及

第二凸缘，连接于所述主体的厚度方向的另一端，具有比所述主体的宽度更大的宽度。

4.根据权利要求3所述的磁轴承，其中，

所述保持件连接于所述第二凸缘。

5.根据权利要求3所述的磁轴承，其中，

所述保持件比所述线圈结合部更远离所述中心轴。

6.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

所述定位构件形成有复数个结合孔，紧固构件贯通复数个所述结合孔。

7.根据权利要求6所述的磁轴承，其中，

复数个所述结合孔中的两个形成一组，彼此相邻的组之间的间距是恒定的。

8.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

复数个所述绕线轴与所述中心轴之间的隔开距离彼此相同。

9.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

彼此相邻的所述绕线轴之间的隔开距离是恒定的。

10.根据权利要求1所述的磁轴承，其中，

还包括复数个齿，复数个所述齿从所述定子芯的内周面朝向所述定子芯的中心凸出，

所述绕线轴包括：

复数个第一绕线轴，结合于各个所述齿的前方端；以及

复数个第二绕线轴，结合于各个所述齿的后方端。

11.根据权利要求10所述的磁轴承，其中，

所述定位构件包括：

第一定位构件，结合于复数个所述第一绕线轴；以及

第二定位构件，结合于复数个所述第二绕线轴。

12.根据权利要求11所述的磁轴承，其中，

所述第一定位构件位于所述定子芯的前方，

所述第二定位构件位于所述定子芯的后方。

13.根据权利要求3所述的磁轴承，其中，

所述主体的厚度方向的延长线中的一个与所述中心点相交。