CN113794319A - 一种磁轴承与传感器一体化结构及其装配工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁轴承与传感器一体化结构及其装配工艺，包括定子组件和转子组件，所述的定子组件包括定子安装座和定位设置在定子安装座一侧的磁轴承定子和传感器定子；所述的转子组件包括轴和套接在轴上的一体化转子组件，所述的一体化转子组件包括磁轴承转子、传感器转子和设置在磁轴承转子和传感器转子之间的隔磁块。本发明可以解决现有技术中装配精度差、装配工艺繁琐且不利于大批量生产的问题。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮电机领域，具体为一种磁轴承与传感器一体化结构及其装配工艺。
背景技术
目前，在磁悬浮电机中多是采用热装法装配径向磁轴承组件和传感器组件，具体为将径向磁轴承组件与传感器组件加热至室温+200～+300℃(例如室温+210℃、+225℃、+238℃或者+245℃)后，在两个芯轴上分别依次套设一个径向磁轴承组件和一个传感器组件。然而由于磁轴承组件和传感器组件的制造和装配，磁轴承转子和传感器转子需要分开叠压和安装，工作量大，两者之间的接合面，还需要增加一次金加工来保证轴向尺寸。
而在上述现有技术中，还存在一些问题：磁轴承的定/转子中心和传感器的定/转子中心不能同时对齐，分散性大，这会影响测量的精度，对磁浮轴承的调整和控制带来困难，特别是批量产品，一致性不好，大大增加了系统调试的难度和工作量，不利于大批量生产。
发明内容
本发明提供了一种磁轴承与传感器一体化结构及其装配工艺，可以解决现有技术中装配精度差、装配工艺繁琐且不利于大批量生产的问题。
为实现上述目的，第一方面，本申请的实施例提供如下技术方案：一种磁轴承与传感器一体化结构，包括定子组件和转子组件，所述的定子组件包括定子安装座和定位设置在定子安装座一侧的磁轴承定子和传感器定子；
所述的转子组件包括轴和套接在轴上的一体化转子组件，所述的一体化转子组件包括磁轴承转子、传感器转子和设置在磁轴承转子和传感器转子之间的隔磁块，所述的磁轴承转子和传感器转子分别与磁轴承定子和传感器定子的位置相对应。
作为优选，所述的定子安装座的一侧设置有一定位凸起，所述的定位凸起的轴向两侧分别与磁轴承定子和传感器定子相抵，使磁轴承定子和传感器定子进行轴向定位。
作为优选，所述的一体化转子组件还包括传感器转子的轴向一侧连接的传感器隔磁块和磁轴承转子的轴向一侧连接的磁轴承隔磁块。
作为优选，所述的一体化转子组件的磁轴承转子、传感器转子和隔磁块之间通过轴向穿接的紧固件相连。
作为优选，所述的一体化转子组件的磁轴承转子、传感器转子、隔磁块、传感器隔磁块和磁轴承隔磁块之间通过轴向穿接的紧固件相连。
作为优选，所述的轴上设置有定位台阶，所述的一体化转子组件的一端与定位台阶的侧部相抵。
另外，第二方面，在本申请的实施例中，提供一种根据第一方面所述的磁轴承与传感器一体化结构的装配工艺，具体来说，其包括以下步骤：
S1、定子组件装配：先将定子安装座进行加热，再将磁轴承定子和传感器定子从定子安装座侧部轴向移动直到与定位凸起相抵，完成磁轴承定子和传感器定子的轴向和径向尺寸定位；
S2、转子组件装配：将一体化转子组件的各个组成部件依次套接在叠压胎上，使各个部件保持同轴，在套接过程中施加轴向力，并用紧固件进行轴向锁紧，形成组装好的一体化转子组件；再对组装好的一体化转子组件进行加热，然后进行保温，待一体化转子组件整体结构的温度均匀后，将一体化转子组件热套在轴上进行定位。
其中，在上述步骤中，在一体化转子组件叠压时，首先将磁轴承隔磁块套接放置在叠压胎的下部，并穿过设置紧固件，再依次放置磁轴承转子和隔磁块，利用压力设备或者紧固件施加轴向力以压紧磁轴承转子，然后放置传感器转子和传感器隔磁块，再利用压力设备或者紧固件给传感器隔磁块施加轴向力，压紧传感器转子，最后给紧固件施加锁紧扭矩，使磁轴承转子和传感器转子压紧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明申请采用一次叠压和安装的工艺，而且不需要二次加工，磁轴承转子和传感器转子轴向尺寸通过叠压胎来保证；磁轴承定子和传感器定子安装在同一个定子安装座上，通过定位凸起定位，结构简单，安装方便，轴向和径向定位尺寸精度高；特别是，本发明的方案易于形成批量产品和标准化，一致性好，对磁轴承的调试带来便利。
附图说明
图1为本发明的磁轴承与传感器一体化结构的示意图；
图2为本发明的叠压胎叠压过程示意图；
图3为本发明的装配工艺流程图。
附图标记：
1、轴，11、传感器定子，12、定位凸起，13、定位台阶，2、磁轴承隔磁块，3、磁轴承转子，4、隔磁块，5、传感器转子，6、传感器隔磁块，7、紧固件，8、叠压胎，9、定子安装座，10、磁轴承定子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-3所示，为了解决现有技术中装配精度差、装配工艺繁琐且不利于大批量生产的问题，本发明提供如下实施例：
实施例1：
在本实施例中，提供一种磁轴承与传感器一体化结构，如图1所示，包括定子组件和转子组件，所述的定子组件包括定子安装座9和定位设置在定子安装座9一侧的磁轴承定子10和传感器定子11，磁轴承定子10和传感器定子11都安装在一个定子安装座9上，都以定子安装座9的一侧做为基准进行定位，安装方便，对于磁轴承定子10和传感器定子11的轴向和径向的定位尺寸精度都比较高，在安装的时候磁轴承定子10和传感器定子11也可以采用热装的方式与定子安装座9进行装配，实现过盈配合，满足磁轴承定子10和传感器定子11安装的牢固性。
在本实施例中，所述的转子组件包括轴1和套接在轴1上的一体化转子组件，一体化转子组件在装配的时候当做一个部件来使用，其中，所述的一体化转子组件包括磁轴承转子3、传感器转子5和设置在磁轴承转子3和传感器转子5之间的隔磁块4，所以一体化转子组件将磁轴承转子3和传感器转子5结合到了一起，这样磁轴承转子3和传感器转子5与轴1之间无需两次装配，只需要一次装配就可以，也避免了引入安装误差，所述的磁轴承转子3和传感器转子5分别与磁轴承定子10和传感器定子11的位置相对应，而在一体化转子组件中，磁轴承转子3和传感器转子5的同心度也可以得到保证，更方便与磁轴承定子10和传感器定子11进行快速对应，方便磁轴承和传感器的标准化设计和制造，安装简单快捷。
在本实施例中，如图1所示，所述的定子安装座9的一侧设置有一定位凸起12，所述的定位凸起12的轴向两侧分别与磁轴承定子10和传感器定子11相抵，使磁轴承定子10和传感器定子11进行轴向定位，定位凸起12优选设计在定子安装座9的中部，其两端可以为平直面，用于供磁轴承定子10和传感器定子11相靠，在装配的时候只需要对定位凸起12的位置和尺寸进行精确限制就可以保证磁轴承定子10和传感器定子11的径向和轴向的装配精度。
在本实施例中，所述的一体化转子组件还包括传感器转子5的轴向一侧连接的传感器隔磁块6和磁轴承转子3的轴向一侧连接的磁轴承隔磁块2，传感器隔磁块6和磁轴承隔磁块2不但可以对磁轴承转子3以及传感器转子5的端部进行限位，还可以起到隔磁的效果，防止磁悬浮电机中的磁场对传感器转子5和磁轴承转子3产生影响。
在本实施例中，作为一体化转子组件中各个部件之间的连接方式，所述的一体化转子组件的磁轴承转子3、传感器转子5和隔磁块4之间通过轴向穿接的紧固件7相连，紧固件7可以是两端具有锁紧螺母的螺杆，绕着一体化转子组件的圆周均匀布置，通过两端的锁紧螺母可以保持磁轴承转子3、传感器转子5和隔磁块4之间的轴向力，使各个部件之间的同心度不会发生变化。
在本实施例中，对于安装传感器隔磁块6和磁轴承隔磁块2的一体化转子组件，该一体化转子组件的磁轴承转子3、传感器转子5、隔磁块4、传感器隔磁块6和磁轴承隔磁块2之间通过轴向穿接的紧固件7相连，紧固件7的作用与上述一致，当然，紧固件7在实际应用过程中，也可以采用其他的方式进行轴向限位，如金属杆两端进行铆接也可以达到一样的效果。
在本实施例中，所述的轴1上设置有定位台阶13，所述的一体化转子组件的一端与定位台阶13的侧部相抵，可以对一体化转子组件进行轴向定位，保证轴向尺寸的精确性，轴1可以作为标准件，与一体化转子组件配合，保证磁轴承转子3和传感器转子5可以一次装配就可以达到精准快速的效果，易于形成批量产品和标准化，一致性好，对磁轴承的调试带来便利，只需要对定位台阶13的端面进行修整就可以进行轴承转子3和传感器转子5轴向定位尺寸的调整。
实施例2
另外，在本申请的实施例中，提供一种根据实施例1所述的磁轴承与传感器一体化结构的装配工艺，具体来说，其包括以下步骤：
首先是定子组件装配：先将定子安装座9进行加热，将定子安装座9加热至室温+40℃～80℃，再将磁轴承定子10和传感器定子11从定子安装座9侧部轴向移动直到与定位凸起12的两端端面相抵，完成磁轴承定子10和传感器定子11的轴向和径向尺寸定位，当需要调整磁轴承定子10和传感器定子11的轴向位置时，只需要对定位凸起12的两端端面进行修配即可；
接着是转子组件装配：主要分为两步，第一步是叠压，如图2-3所示，将一体化转子组件的各个组成部件依次套接在叠压胎8上，叠压胎8的结构包括一个底座和位置底座上侧的立柱，一体化转子组件的各个组成部件都有中心孔，立柱穿过中心孔可以使各个部件保持同轴，叠压胎8的立柱的加工精度比较高，保证各个部件的同心度，一体化转子组件的各个组成部件在套接过程中可以通过施加轴向力使各个部件之间紧密压紧，不容易松散，然后用紧固件7进行轴向锁紧，形成组装好的一体化转子组件；第二步是热套，对组装好的一体化转子组件进行加热，加热至室温+350℃～400℃，然后进行保温，保温至少30min，待一体化转子组件整体结构的温度均匀后，将一体化转子组件热套在轴1上进行定位，定位的时候一体化转子组件与定位台阶13的一侧相抵即可。
其中，在上述叠压步骤中，在一体化转子组件叠压时，首先将磁轴承隔磁块2套接放置在叠压胎8的下部，并穿过设置紧固件7，再依次放置磁轴承转子3和隔磁块4，利用压力设备或者紧固件7施加轴向力以压紧磁轴承转子3，然后放置传感器转子5和传感器隔磁块6，再利用压力设备或者紧固件7给传感器隔磁块6施加轴向力，压紧传感器转子5，最后给紧固件7施加锁紧扭矩，使磁轴承转子3和传感器转子5压紧，采用这种逐个套接部件，逐个加压的方式，使得一体化转子组件的各个部件之间的结合更加紧密，一体化转子组件的整体强度更大，当然，在利用压力设备进行加压的过程中需要对加压的力进行严格的控制，防止对部件进行破坏，压力设备可以是自动的液压设备，也可以是专用的下压工装。
本发明申请采用一次叠压和安装的工艺，而且不需要二次加工，磁轴承转子和传感器转子轴向尺寸通过叠压胎来保证；磁轴承定子和传感器定子安装在同一个定子安装座上，通过定位凸起定位，结构简单，安装方便，轴向和径向定位尺寸精度高；特别是，本发明的方案易于形成批量产品和标准化，一致性好，对磁轴承的调试带来便利。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种磁轴承与传感器一体化结构，包括定子组件和转子组件，其特征在于，所述的定子组件包括定子安装座(9)和定位设置在定子安装座(9)一侧的磁轴承定子(10)和传感器定子(11)；
所述的转子组件包括轴(1)和套接在轴(1)上的一体化转子组件，所述的一体化转子组件包括磁轴承转子(3)、传感器转子(5)和设置在磁轴承转子(3)和传感器转子(5)之间的隔磁块(4)，所述的磁轴承转子(3)和传感器转子(5)分别与磁轴承定子(10)和传感器定子(11)的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的磁轴承与传感器一体化结构，其特征在于：所述的定子安装座(9)的一侧设置有一定位凸起(12)，所述的定位凸起(12)的轴向两侧分别与磁轴承定子(10)和传感器定子(11)相抵，使磁轴承定子(10)和传感器定子(11)进行轴向定位。
3.根据权利要求1所述的磁轴承与传感器一体化结构，其特征在于：所述的一体化转子组件还包括传感器转子(5)的轴向一侧连接的传感器隔磁块(6)和磁轴承转子(3)的轴向一侧连接的磁轴承隔磁块(2)。
4.根据权利要求1所述的磁轴承与传感器一体化结构，其特征在于：所述的一体化转子组件的磁轴承转子(3)、传感器转子(5)和隔磁块(4)之间通过轴向穿接的紧固件(7)相连。
5.根据权利要求3所述的磁轴承与传感器一体化结构，其特征在于：所述的一体化转子组件的磁轴承转子(3)、传感器转子(5)、隔磁块(4)、传感器隔磁块(6)和磁轴承隔磁块(2)之间通过轴向穿接的紧固件(7)相连。
6.根据权利要求1所述的磁轴承与传感器一体化结构，其特征在于：所述的轴(1)上设置有定位台阶(13)，所述的一体化转子组件的一端与定位台阶(13)的侧部相抵。
7.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的磁轴承与传感器一体化结构的装配工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、定子组件装配：
S11、将定子安装座(9)进行加热；
S12、将磁轴承定子(10)和传感器定子(11)从定子安装座(9)侧部轴向移动直到与定位凸起(12)相抵，完成磁轴承定子(10)和传感器定子(11)的轴向和径向尺寸定位；
S2、转子组件装配：
S21、将一体化转子组件的各个组成部件依次套接在叠压胎(8)上，使各个部件保持同轴，在套接过程中施加轴向力，并用紧固件(7)进行轴向锁紧，形成组装好的一体化转子组件；
S22：对组装好的一体化转子组件进行加热，然后进行保温，待一体化转子组件整体结构的温度均匀后，将一体化转子组件热套在轴(1)上进行定位。
8.根据权利要求7所述的磁轴承与传感器一体化结构的装配工艺，其特征在于：在S21中，叠压时，首先将磁轴承隔磁块(2)套接放置在叠压胎(8)的下部，并穿过设置紧固件(7)，再依次放置磁轴承转子(3)和隔磁块(4)，利用压力设备或者紧固件(7)施加轴向力以压紧磁轴承转子(3)，然后放置传感器转子(5)和传感器隔磁块(6)，再利用压力设备或者紧固件(7)给传感器隔磁块(6)施加轴向力，压紧传感器转子(5)，最后给紧固件(7)施加锁紧扭矩，使磁轴承转子(3)和传感器转子(5)压紧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An Integrated Structure of Magnetic Bearing and Sensor and Its Assembly Process Granted publication date: 20220722 Pledgee: Science and technology sub branch of Bank of Ningbo Co.,Ltd. Pledgor: Benyuan Smart Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980006913 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |