CN115045913A - 一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器，磁悬浮轴承，其包括：轴向铁芯、永磁体、导磁环和磁钢固定架，所述永磁体包括位于所述导磁环的轴向一侧的第一永磁体和位于所述导磁环的轴向另一端的第二永磁体，所述第一永磁体位于所述导磁环和所述轴向铁芯之间且分别与二者相接，所述第二永磁体位于所述导磁环和所述轴向铁芯之间且分别与二者相接；所述磁钢固定架能够对所述永磁体的径向内侧进行固定和支撑。本发明能够使得轴向两侧的偏置磁场更为均匀；并且提高对分块永磁体的支撑固定和定位作用，因此能够进一步地使得偏置磁场更为稳定，使得偏置磁场的分布更加均匀，轴向磁轴承出力负载稳定。

Description

一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器。

背景技术

磁悬浮轴承具有无接触、无磨损、高转速、高精度、不需要润滑和密封等一系列优良品质，是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学一体的高新技术产物。

磁力轴承分为主动式、被动式、混合式三种类型，主动式磁力轴承刚度大，可以精密控制，但产生单位承载力所需体积和功耗较大；被动式磁力轴承利用磁性材料之间的吸力或斥力实现转子的悬浮，刚度和阻尼都比较低；混合式磁力轴承运用永磁体提供偏置磁场取代主动式磁轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，减少控制绕组的安匝数，缩小轴承体积，提高轴承承载能力等；混合式磁力轴承对体积和功耗有严格要求的领域有着不可替代的优势，磁力轴承又主要应用于高速、超高速场合。因此，磁悬浮系统的集成化、微型化和提高控制系统的稳定性与可靠性将是重点研究方向。

原有技术：

原三自由度磁悬浮轴承结构如原有技术图1所示，永磁体产生径向-轴向偏置磁场，在轴向铁芯、径向铁芯与轴承转子的轴向与径向气隙中形成偏置磁通。轴向控制绕组通入控制电流，产生轴向控制磁场，调节轴向气隙中的偏置磁场，实现转轴的轴向悬浮控制；径向控制绕组通入控制电流，产生径向控制磁场，调节径向气隙中的偏置，实现转轴的径向悬浮控制，从而实现转轴三自由度悬浮，原三自由度轴承结构存在如下技术现状：①轴向控制绕组与径向控制绕组均装配在径向铁芯上，存在绕组安装困难；②径向与轴向绕组集中排布，绕组线包过大，三自由度轴承轴向空间变大，转轴变长，极限转速低；③永磁体、轴向控制绕组产生的磁场易由从导磁环与轴向铁芯之间漏磁及轴向偏置磁场左右不均，使轴承出力受限与不稳；

由于现有技术中的磁悬浮轴承存在永磁体产生的轴向偏置磁场左右不均等技术问题，因此本发明研究设计出一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的磁悬浮轴承存在永磁体产生的轴向偏置磁场左右不均的缺陷，从而提供一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器。

为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮轴承，其包括：

轴向铁芯、永磁体、导磁环和磁钢固定架，所述永磁体包括位于所述导磁环的轴向一侧的第一永磁体和位于所述导磁环的轴向另一端的第二永磁体，所述第一永磁体位于所述导磁环和所述轴向铁芯之间且分别与二者相接，所述第二永磁体位于所述导磁环和所述轴向铁芯之间且分别与二者相接；所述磁钢固定架能够对所述永磁体的径向内侧进行固定和支撑。

在一些实施方式中，所述磁钢固定架包括第一磁钢固定架和第二磁钢固定架，所述第一磁钢固定架能够与所述第一永磁体配合以对所述第一永磁体的径向内侧进行固定和支撑，所述第二磁钢固定架能够与所述第二永磁体配合以对所述第二永磁体的径向内侧进行固定和支撑。

在一些实施方式中，所述磁钢固定架包括环形主体和凸出部，所述凸出部设置在所述环形主体的径向外周且朝径向外侧凸出，所述凸出部为多个，多个所述凸出部沿所述环形主体的周向方向间隔设置，且相邻两个凸出部之间形成容纳空间，所述永磁体为多个且沿圆周方向间隔设置，所述永磁体与所述容纳空间一一对应卡设。

在一些实施方式中，沿所述环形主体的轴向方向以贯穿所述凸出部的轴向两端的方式在所述凸出部上设置有固定架安装孔，通过所述固定架安装孔能够将所述凸出部固定到所述导磁环上。

在一些实施方式中，还包括轴承转子和径向铁芯，在径向截面内，所述轴向铁芯成“凹”状，所述径向铁芯、所述永磁体和所述导磁环均位于所述轴向铁芯围成的空间内，所述轴承转子位于所述轴向铁芯的径向内侧的凹口处，所述径向铁芯位于所述轴承转子的径向外侧，所述导磁环位于所述径向铁芯的径向外侧。

在一些实施方式中，还包括径向控制绕组和轴向控制绕组，所述径向控制绕组绕设在所述径向铁芯上，所述轴向控制绕组位于所述导磁环的径向外侧。

在一些实施方式中，还包括轴向绕组骨架，所述轴向绕组骨架设置在所述导磁环的径向外周，且所述轴向绕组骨架为环形结构，其径向外周设置有开口朝向径向外侧的环形槽，所述轴向控制绕组设置于所述环形槽内。

在一些实施方式中，还包括轴向骨架支撑环，所述轴向骨架支撑环设置在所述导磁环的径向外周，所述轴向绕组骨架包括第一轴向绕组骨架和第二轴向绕组骨架，所述第一轴向绕组骨架连接在所述轴向骨架支撑环的轴向一端，所述第二轴向绕组骨架连接在所述轴向骨架支撑环的轴向另一端，以通过所述轴向骨架支撑环对所述第一轴向绕组骨架和所述第二轴向绕组骨架进行支撑；所述第一轴向绕组骨架和第二轴向绕组骨架上分别绕设有轴向控制绕组。

在一些实施方式中，所述轴向骨架支撑环上以贯穿其轴向两侧端面的形式设置有轴向骨架安装孔，所述第一轴向绕组骨架上设置有第一凸起，所述第二轴向绕组骨架上设置有第二凸起，所述第一凸起与所述轴向骨架安装孔相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔中，同时所述第二凸起与所述轴向骨架安装孔相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔中。

在一些实施方式中，所述第一凸起的顶端以朝远离所述第二凸起的方向开设有沉孔，所述第二凸起在插设进入所述轴向骨架安装孔中后还能插设进入所述沉孔中。

在一些实施方式中，所述导磁环的外周面上设置有环形凸起，所述环形凸起的轴向一端形成第一台阶，轴向另一端形成第二台阶，所述轴向骨架支撑环的径向内周还朝径向内侧方向凸出形成第三台阶，所述第三台阶能与所述第二台阶卡接配合，所述第一轴向绕组骨架能与所述轴向骨架支撑环的轴向一端抵接和/或与所述第一台阶抵接，所述第二轴向绕组骨架能与所述轴向骨架支撑环的轴向另一端抵接。

在一些实施方式中，所述轴向铁芯包括第一轴向铁芯和第二轴向铁芯，所述第一轴向铁芯和所述第二轴向铁芯沿所述轴承转子的轴向分布且对接，所述第一轴向铁芯的内部具有第一空腔，所述第二轴向铁芯的内部具有第二空腔，所述第一轴向铁芯与所述第二轴向铁芯对接后使得所述第一空腔与所述第二空腔相对接形成容纳腔，所述永磁体、所述导磁环、所述磁钢固定架、所述轴承转子和所述径向铁芯均位于所述容纳腔中。

本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的磁悬浮轴承。

本发明还提供一种空调器，其包括前述的压缩机。

本发明提供的一种磁悬浮轴承、压缩机和空调器具有如下有益效果：

1.本发明通过将磁悬浮轴承的永磁体设置为包括位于导磁环的轴向一侧的第一永磁体和位于轴向另一侧的第二永磁体，使得形成分块的永磁体结构设计，使得轴向一侧的偏置磁场由第一永磁体提供，轴向另一侧的偏置磁场由第二永磁体提供，使得轴向两边的偏置磁场分别由独立的两个永磁体分别提供，使得偏置磁场不会因为间隙的减小而发生波动，从而使得轴向两侧的偏置磁场更为均匀；通过磁钢固定架还能对分块永磁体的径向内侧进行固定和支撑，从而提高对分块永磁体的支撑固定和定位作用，因此能够进一步地使得偏置磁场更为稳定，使得偏置磁场的分布更加均匀，轴向磁轴承出力负载稳定；并且将第一永磁体和第二永磁体分别与导磁环和轴向铁芯相接，使得永磁体安装在导磁环7和铁芯之间，使得偏置磁场直接通过永磁体处而形成回流，防止永磁体与轴向铁芯之间的间隙存在而形成漏磁的现象发生，可隔绝偏置磁场与轴向控制磁场漏磁、轴向偏置磁场不均，轴承出力不稳的情况。

2.本发明还通过新型的轴向绕组骨架与轴向骨架支撑环的结构设计，能够实现轴向控制绕组与径向控制绕组的分离设计，使得轴向控制绕组与径向控制绕组不必都设在径向铁芯上，使得两个轴向控制绕组被安装在导磁环的一侧，使得空间很狭小，因此能够将磁轴承的轴向跨距/空间做的很大，体积很大；本发明的轴向控制绕组设在导磁环的径向外侧、径向控制绕组设在导磁环的径向内侧，能够使得轴向长度缩小，减小磁轴承体积，径向与轴向控制绕组安装便捷，悬浮系统轴向空间占用空间小，转轴长度短，极限转速高；并且本发明还通过轴向单独依靠隔磁支撑环与轴向铁芯上的过线通孔引线，轴向骨架固定在支撑环的骨架安装孔上，使轴向与径向绕组安装便利，绕线体积减小，三自由度轴承轴向占用空间小，转轴长度短，极限转速高。

附图说明

图1为背景技术1的三自由度磁悬浮系统的径向剖视图；

图1a为图1的轴向剖视图；

图2为本发明的三自由度磁悬浮轴承的径向剖视图；

图2a为图2的轴向剖视图；

图3为本发明的磁悬浮轴承的轴向绕组骨架和轴向骨架支撑环的局部剖视图；

图3a为图3中的轴向骨架支撑环的立体结构图；

图3b为图3中的轴向绕组骨架的立体结构图；

图4为本发明的磁悬浮轴承的永磁体和磁钢固定架的局部结构图；

图4a为图4中的磁钢固定架的立体结构图；

图5为本发明的磁悬浮轴承的爆炸结构示意图；

图5a为图5的各部件的剖视结构图；

图6为本发明的三自由度磁悬浮系统的控制逻辑图。

附图标记表示为：

1、轴向骨架支撑环；2、永磁体；21、第一永磁体；22、第二永磁体；3、径向-轴向偏置磁场；4、轴向控制磁场；5、轴向铁芯；51、第一轴向铁芯；52、第二轴向铁芯；6、轴向控制绕组；7、导磁环；71、环形凸起；72、第一台阶；73、第二台阶；8、径向控制绕组；9、径向控制磁场；10、径向铁芯；11、轴承转子；12、磁钢固定架；121、第一磁钢固定架；122、第二磁钢固定架；123、环形主体；124、凸出部；125、固定架安装孔；13、轴向绕组骨架；131、环形槽；132、第一轴向绕组骨架；132a、第一凸起；132b、沉孔；133、第二轴向绕组骨架；133a、第二凸起；14、轴向骨架安装孔；15、第三台阶；16、轴向绕组过线孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明结合图3-6所示，本发明提供一种磁悬浮轴承，其包括：

轴向铁芯5、永磁体2、导磁环7和磁钢固定架12，所述永磁体2包括位于所述导磁环7的轴向一侧的第一永磁体和位于所述导磁环7的轴向另一端的第二永磁体22，所述第一永磁体21位于所述导磁环7和所述轴向铁芯5之间且分别与二者相接，所述第二永磁体22位于所述导磁环7和所述轴向铁芯5之间且分别与二者相接；所述磁钢固定架12能够对所述永磁体2的径向内侧进行固定和支撑。

本发明通过将磁悬浮轴承的永磁体设置为包括位于导磁环的轴向一侧的第一永磁体和位于轴向另一侧的第二永磁体，使得形成分块的永磁体结构设计，使得轴向一侧的偏置磁场由第一永磁体提供，轴向另一侧的偏置磁场由第二永磁体提供，使得轴向两边的偏置磁场分别由独立的两个永磁体分别提供，使得偏置磁场不会因为间隙的减小而发生波动，从而使得轴向两侧的偏置磁场更为均匀；通过磁钢固定架还能对分块永磁体的径向内侧进行固定和支撑，从而提高对分块永磁体的支撑固定和定位作用，因此能够进一步地使得偏置磁场更为稳定，使得偏置磁场的分布更加均匀，轴向磁轴承出力负载稳定；并且将第一永磁体和第二永磁体分别与导磁环和轴向铁芯相接，使得永磁体安装在导磁环7和铁芯之间，使得偏置磁场直接通过永磁体处而形成回流，防止永磁体与轴向铁芯之间的间隙存在而形成漏磁的现象发生，可隔绝偏置磁场与轴向控制磁场漏磁、轴向偏置磁场不均，轴承出力不稳的情况。

为解决原有三自由度轴承径向与轴向控制绕组安装困难、轴向占用空间大、磁场漏磁、磁场不均的现象，本提案书提出一种新型三自由度磁悬浮轴承结构：

如图3新型三自由度悬浮系统所示，左、右两侧的永磁体产生径向-轴向偏置磁场3在轴向铁芯5、径向铁芯10与轴承转子11的气隙中产生偏置磁场。轴向控制绕组6通入控制电流产生轴向控制磁场4，调节轴向气隙中的偏置磁通，实现转轴的轴向悬浮控制；径向控制绕组8通入控制电流产生径向控制磁场9，调节径向气隙中的偏置磁通，实现转轴的径向悬浮控制。轴向控制绕组6与径向控制绕组8分开装配，可有效解决绕组由于绕线体积过大，轴向绕组与径向绕组安装困难的问题与三自由度轴承轴向占用空间大，转轴长度长，极限转速低的现状。轴向骨架支撑环1辅助轴向控制绕组6安装固定，采用不导磁材料，及分块永磁体设计，可解决永磁体2、轴向控制绕组6产生的轴向控制磁场在导磁环7与轴向铁芯5之间漏磁及轴向偏置磁场左右不均的现象。

本发明提出一种新型三自由度永磁偏置磁悬浮轴承，解决技术问题：

1.左、右偏置磁场不均、轴向控制磁场于导磁环与轴向铁芯之间漏磁，轴承出力受限与不稳；

2.轴向控制绕组与径向控制绕组集成，绕线体积大，轴向绕组与径向绕组安装困难；

3.三自由度轴承轴向占用空间大，转轴长度长，极限转速低。

有益效果：

1.如图4、5的轴向绕组支撑环与磁钢固定架的结构设计，实现永磁体分块设计，有益效果：磁钢固定架结构设计，辅助永磁体分块结构安装，支撑环为不导磁材料，永磁体分块可分别对前、后轴向轴承提供轴向偏置磁场，共同给径向轴承提供径向偏置磁场，可隔绝偏置磁场与轴向控制磁场漏磁、轴向偏置磁场不均，轴承出力不稳的情况；

2.如图4所示，新型的轴向绕组骨架13与轴向骨架支撑环1结构设计，实现轴向控制绕组与径向控制绕组分离设计，有益效果：轴向单独依靠隔磁支撑环与轴向铁芯上的轴向绕组过线孔16引线，轴向骨架固定在支撑环的轴向骨架安装孔14上，使轴向与径向绕组安装便利，绕线体积减小，三自由度轴承轴向占用空间小，转轴长度短，极限转速高。

本发明提供的新型三自由度永磁偏置磁悬浮轴承发明点在于：

1.一种新型三自由度磁悬浮轴承结构设计，永磁体分块产生的轴向偏置磁场分布均匀，轴向磁轴承出力负载稳定，径向与轴向控制绕组安装便捷，悬浮系统轴向空间占用空间小，转轴长度短，极限转速高；

2.磁钢固定架结构设计与支撑环不导磁设计，永磁体分块，可有效解决偏置磁场与轴向控制磁场在导磁环与轴向铁芯之间漏磁、轴向偏置磁场不均，轴承出力不稳的现状；

3.轴向绕组骨架与隔磁支撑环结构设计，使轴向控制绕组与径向控制绕组分离设计，可有效解决安装绕组处轴向体积过大，轴向与径向绕组安装困难、三自由度轴承结构轴向占用空间大、转轴长度长，极限转速低的现状。

在一些实施方式中，所述磁钢固定架12包括第一磁钢固定架121和第二磁钢固定架122，所述第一磁钢固定架121能够与所述第一永磁体21配合以对所述第一永磁体21的径向内侧进行固定和支撑，所述第二磁钢固定架122能够与所述第二永磁体22配合以对所述第二永磁体22的径向内侧进行固定和支撑。这是本发明的磁钢固定架的优选结构形式，即磁钢固定架包括与轴向一侧的第一永磁体配合的第一磁钢固定架，以及与轴向另一侧的第二永磁体配合的第二磁钢固定架，能够分别对第一和第二两个永磁体均起到定位和固定支撑的作用，进一步稳定偏置磁场，使得磁场分布更加均匀，轴向磁轴承出力负载更加稳定。

在一些实施方式中，所述磁钢固定架12包括环形主体123和凸出部124，所述凸出部124设置在所述环形主体123的径向外周且朝径向外侧凸出，所述凸出部124为多个，多个所述凸出部124沿所述环形主体123的周向方向间隔设置，且相邻两个凸出部124之间形成容纳空间，所述永磁体2为多个且沿圆周方向间隔设置，所述永磁体与所述容纳空间一一对应卡设。这是本发明的磁钢固定架的进一步优选结构形式，通过环形主体能够通过环形主体的外周对永磁体的内周进行支撑，通过凸出部的设置能够形成容纳空间，以对永磁体的周向两侧进行卡设，从而进一步起到固定永磁体的有效作用，提高对永磁体的稳固作用，进一步提高偏置磁场的稳定性，使得偏置磁场分布更加均匀。

在一些实施方式中，沿所述环形主体123的轴向方向以贯穿所述凸出部124的轴向两端的方式在所述凸出部124上设置有固定架安装孔125，通过所述固定架安装孔125能够将所述凸出部124固定到所述导磁环7上。本发明还通过凸出部上设置的固定架安装孔能够通过其中穿设比如螺钉等紧固件将磁钢固定架固定到导磁环上，从而再通过磁钢固定架对永磁体起到牢固的固定和限位的作用，保证偏置磁场的稳定性和均匀性。

在一些实施方式中，还包括轴承转子11和径向铁芯10，在径向截面内，所述轴向铁芯5成“凹”状，所述径向铁芯10、所述永磁体2和所述导磁环7均位于所述轴向铁芯5围成的空间内，所述轴承转子11位于所述轴向铁芯5的径向内侧的凹口处，所述径向铁芯10位于所述轴承转子11的径向外侧，所述导磁环7位于所述径向铁芯10的径向外侧。这是本发明的磁悬浮轴承的进一步优选结构形式，轴向铁芯围成容纳比如径向铁芯、轴承转子等结构的空间。

在一些实施方式中，还包括径向控制绕组8和轴向控制绕组6，所述径向控制绕组8绕设在所述径向铁芯10上，所述轴向控制绕组6位于所述导磁环7的径向外侧。本发明通过径向控制绕组和轴向控制绕组设置在不同的位置，能够使得相对于现有技术的将径向绕组和轴向绕组均设置在径向铁芯上而言，能够有效减小对轴向空间的占用，从而有效地减小轴向方向的空间，使得结构更为紧凑。

在一些实施方式中，还包括轴向绕组骨架13，所述轴向绕组骨架13设置在所述导磁环7的径向外周，且所述轴向绕组骨架13为环形结构，其径向外周设置有开口朝向径向外侧的环形槽131，所述轴向控制绕组6设置于所述环形槽131内。本发明通过轴向绕组骨架的设置能够对轴向控制绕组起到有效的支撑作用，并且有效保证轴向绕组和径向绕组分别位于导磁环的径向外周和径向内侧，有效地减小了空间的占用，减小了空间占用率。

在一些实施方式中，还包括轴向骨架支撑环1，所述轴向骨架支撑环1设置在所述导磁环7的径向外周，所述轴向绕组骨架13包括第一轴向绕组骨架132和第二轴向绕组骨架133，所述第一轴向绕组骨架132连接在所述轴向骨架支撑环1的轴向一端，所述第二轴向绕组骨架133连接在所述轴向骨架支撑环1的轴向另一端，以通过所述轴向骨架支撑环1对所述第一轴向绕组骨架132和所述第二轴向绕组骨架133进行支撑；所述第一轴向绕组骨架132和第二轴向绕组骨架133上分别绕设有轴向控制绕组6。

本发明还通过新型的轴向绕组骨架与轴向骨架支撑环的结构设计，能够实现轴向控制绕组与径向控制绕组的分离设计，使得轴向控制绕组与径向控制绕组不必都设在径向铁芯上，使得两个轴向控制绕组被安装在导磁环的一侧，使得空间很狭小，因此能够将磁轴承的轴向跨距/空间做的很大，体积很大；本发明的轴向控制绕组设在导磁环的径向外侧、径向控制绕组设在导磁环的径向内侧，能够使得轴向长度缩小，减小磁轴承体积，径向与轴向控制绕组安装便捷，悬浮系统轴向空间占用空间小，转轴长度短，极限转速高。

在一些实施方式中，所述轴向骨架支撑环1上以贯穿其轴向两侧端面的形式设置有轴向骨架安装孔14，所述第一轴向绕组骨架132上设置有第一凸起132a，所述第二轴向绕组骨架133上设置有第二凸起133a，所述第一凸起132a与所述轴向骨架安装孔14相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔14中，同时所述第二凸起133a与所述轴向骨架安装孔14相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔14中。本发明还通过轴向骨架安装孔，第一凸起和第二凸起，使得两个凸起均能插设进入轴向骨架安装孔内，通过轴向骨架支撑环起到对两个轴向绕组骨架的有效固定和支撑的作用。

在一些实施方式中，所述第一凸起132a的顶端以朝远离所述第二凸起133a的方向开设有沉孔132b，所述第二凸起133a在插设进入所述轴向骨架安装孔14中后还能插设进入所述沉孔132b中。本发明还通过第一凸起上开设的沉孔，使得第二凸起在插设进入轴向骨架安装孔后再能进一步插设进入沉孔中(优选过盈配合)，能够进一步增强对两个轴向绕组骨架的固定效果。

在一些实施方式中，所述导磁环7的外周面上设置有环形凸起71，所述环形凸起71的轴向一端形成第一台阶72，轴向另一端形成第二台阶73，所述轴向骨架支撑环1的径向内周还朝径向内侧方向凸出形成第三台阶15，所述第三台阶15能与所述第二台阶73卡接配合，所述第一轴向绕组骨架132能与所述轴向骨架支撑环1的轴向一端抵接和/或与所述第一台阶72抵接，所述第二轴向绕组骨架133能与所述轴向骨架支撑环1的轴向另一端抵接。本发明还通过导磁环上开设的环形凸起，从而形成第一和第二台阶，轴向骨架支撑环的径向内周凸出形成第三台阶，使得第三台阶与第二台阶卡设，从而能够通过第二台阶对轴向骨架支撑环起到轴向限位的作用，再通过第一和第二轴向绕组骨架分别与轴向骨架支撑环的端面抵接，最终形成对两个轴向绕组骨架的轴向限位和定位的作用和效果。

在一些实施方式中，所述轴向铁芯5包括第一轴向铁芯51和第二轴向铁芯52，所述第一轴向铁芯51和所述第二轴向铁芯52沿所述轴承转子11的轴向分布且对接，所述第一轴向铁芯51的内部具有第一空腔，所述第二轴向铁芯52的内部具有第二空腔，所述第一轴向铁芯51与所述第二轴向铁芯52对接后使得所述第一空腔与所述第二空腔相对接形成容纳腔，所述永磁体2、所述导磁环7、所述磁钢固定架12、所述轴承转子11和所述径向铁芯10均位于所述容纳腔中。本发明通过轴向铁芯的分体式设计，能够使得将所有的部件被组装在两个轴向铁芯围成的容纳腔内部，形成一个完整的磁悬浮轴承的产品结构，能够应用于不同的转轴上进行磁悬浮支撑作用。

如图5所示，径向绕组嵌入径向铁芯，通过整形与浸漆实现径向绕组固定安装，构成径向铁芯10，加热导磁环7，径向轴承组件热套于导磁环内，与导磁环内壁凸台紧密贴合，导磁环冷却后，实现径向轴承组件固定安装，磁钢固定架12通过螺钉安装在导磁环7两侧，永磁体2通过强胶粘粘于导磁环两侧，磁钢固定架12辅助导磁环7固定安装，构成总径向轴承组件；轴向绕组缠绕于轴向骨架内侧构成前、后轴向绕组组件，分别安装于轴向骨架支撑环1两侧，通过轴向骨架上的凸台卡扣、浸漆工艺，实现前、后轴向绕组组件与轴向绕组支撑环一体化，构成总轴向绕组；加热前轴向铁芯，依次套入总轴向绕组、总径向轴承组件，前轴向铁芯内侧存在台阶定位，总轴向绕组支撑环与凸台紧密贴合，实现固定安装，支撑环内侧存在台阶定位，总径向轴承组件与台阶紧密贴合，通过螺钉锁紧实现固定安装，构成三自由度前轴承组件，依次向压缩机内部装配三自由度前轴承组件、轴承转子组件、后轴向铁芯，构成三自由度磁悬浮轴承，实现对转轴三自由度的悬浮控制。

如图5所示，本发明的三自由度轴承的控制逻辑：

其中，永磁体产生轴向-径向偏置磁场，分别于径向与轴向气隙中形成偏置磁场强度，转轴位于中心时，磁轴承对称径向与轴向气隙中的磁场强度相同，转轴稳定悬浮，转轴径向偏移中心时，磁轴承对称径向气隙的磁场强度不同，转轴持续径向偏移，直至失稳，需通过径向控制绕组，产生径向控制磁场调节径向气隙的磁场强度，使转轴反向偏移，直至中心，实现径向稳定悬浮，轴向控制逻辑相同，实现三自由度轴承的稳定悬浮。

本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的磁悬浮轴承。

本发明还提供一种空调器，其包括前述的压缩机。

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 (14)

1.一种磁悬浮轴承，其特征在于：包括：

轴向铁芯(5)、永磁体(2)、导磁环(7)和磁钢固定架(12)，所述永磁体(2)包括位于所述导磁环(7)的轴向一侧的第一永磁体和位于所述导磁环(7)的轴向另一端的第二永磁体(22)，所述第一永磁体(21)位于所述导磁环(7)和所述轴向铁芯(5)之间且分别与二者相接，所述第二永磁体(22)位于所述导磁环(7)和所述轴向铁芯(5)之间且分别与二者相接；所述磁钢固定架(12)能够对所述永磁体(2)的径向内侧进行固定和支撑。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述磁钢固定架(12)包括第一磁钢固定架(121)和第二磁钢固定架(122)，所述第一磁钢固定架(121)能够与所述第一永磁体(21)配合以对所述第一永磁体(21)的径向内侧进行固定和支撑，所述第二磁钢固定架(122)能够与所述第二永磁体(22)配合以对所述第二永磁体(22)的径向内侧进行固定和支撑。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述磁钢固定架(12)包括环形主体(123)和凸出部(124)，所述凸出部(124)设置在所述环形主体(123)的径向外周且朝径向外侧凸出，所述凸出部(124)为多个，多个所述凸出部(124)沿所述环形主体(123)的周向方向间隔设置，且相邻两个凸出部(124)之间形成容纳空间，所述永磁体(2)为多个且沿圆周方向间隔设置，所述永磁体与所述容纳空间一一对应卡设。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

沿所述环形主体(123)的轴向方向以贯穿所述凸出部(124)的轴向两端的方式在所述凸出部(124)上设置有固定架安装孔(125)，通过所述固定架安装孔(125)能够将所述凸出部(124)固定到所述导磁环(7)上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

还包括轴承转子(11)和径向铁芯(10)，在径向截面内，所述轴向铁芯(5)成“凹”状，所述径向铁芯(10)、所述永磁体(2)和所述导磁环(7)均位于所述轴向铁芯(5)围成的空间内，所述轴承转子(11)位于所述轴向铁芯(5)的径向内侧的凹口处，所述径向铁芯(10)位于所述轴承转子(11)的径向外侧，所述导磁环(7)位于所述径向铁芯(10)的径向外侧。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

还包括径向控制绕组(8)和轴向控制绕组(6)，所述径向控制绕组(8)绕设在所述径向铁芯(10)上，所述轴向控制绕组(6)位于所述导磁环(7)的径向外侧。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

还包括轴向绕组骨架(13)，所述轴向绕组骨架(13)设置在所述导磁环(7)的径向外周，且所述轴向绕组骨架(13)为环形结构，其径向外周设置有开口朝向径向外侧的环形槽(131)，所述轴向控制绕组(6)设置于所述环形槽(131)内。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

还包括轴向骨架支撑环(1)，所述轴向骨架支撑环(1)设置在所述导磁环(7)的径向外周，所述轴向绕组骨架(13)包括第一轴向绕组骨架(132)和第二轴向绕组骨架(133)，所述第一轴向绕组骨架(132)连接在所述轴向骨架支撑环(1)的轴向一端，所述第二轴向绕组骨架(133)连接在所述轴向骨架支撑环(1)的轴向另一端，以通过所述轴向骨架支撑环(1)对所述第一轴向绕组骨架(132)和所述第二轴向绕组骨架(133)进行支撑；所述第一轴向绕组骨架(132)和第二轴向绕组骨架(133)上分别绕设有轴向控制绕组(6)。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述轴向骨架支撑环(1)上以贯穿其轴向两侧端面的形式设置有轴向骨架安装孔(14)，所述第一轴向绕组骨架(132)上设置有第一凸起(132a)，所述第二轴向绕组骨架(133)上设置有第二凸起(133a)，所述第一凸起(132a)与所述轴向骨架安装孔(14)相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔(14)中，同时所述第二凸起(133a)与所述轴向骨架安装孔(14)相对且能插设进入所述轴向骨架安装孔(14)中。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述第一凸起(132a)的顶端以朝远离所述第二凸起(133a)的方向开设有沉孔(132b)，所述第二凸起(133a)在插设进入所述轴向骨架安装孔(14)中后还能插设进入所述沉孔(132b)中。

11.根据权利要求8所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述导磁环(7)的外周面上设置有环形凸起(71)，所述环形凸起(71)的轴向一端形成第一台阶(72)，轴向另一端形成第二台阶(73)，所述轴向骨架支撑环(1)的径向内周还朝径向内侧方向凸出形成第三台阶(15)，所述第三台阶(15)能与所述第二台阶(73)卡接配合，所述第一轴向绕组骨架(132)能与所述轴向骨架支撑环(1)的轴向一端抵接和/或与所述第一台阶(72)抵接，所述第二轴向绕组骨架(133)能与所述轴向骨架支撑环(1)的轴向另一端抵接。

12.根据权利要求5-11中任一项所述的磁悬浮轴承，其特征在于：

所述轴向铁芯(5)包括第一轴向铁芯(51)和第二轴向铁芯(52)，所述第一轴向铁芯(51)和所述第二轴向铁芯(52)沿所述轴承转子(11)的轴向分布且对接，所述第一轴向铁芯(51)的内部具有第一空腔，所述第二轴向铁芯(52)的内部具有第二空腔，所述第一轴向铁芯(51)与所述第二轴向铁芯(52)对接后使得所述第一空腔与所述第二空腔相对接形成容纳腔，所述永磁体(2)、所述导磁环(7)、所述磁钢固定架(12)、所述轴承转子(11)和所述径向铁芯(10)均位于所述容纳腔中。

13.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1-12中任一项所述的磁悬浮轴承。

14.一种空调器，其特征在于：包括权利要求13所述的压缩机。

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