CN209083815U - 定子组件、吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构及空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，包括转子组件和定子组件；定子组件包括轴向铁芯、第一磁性件和线圈，轴向铁芯上设有第一环形槽和第二环形槽，第一磁性件设置在第一环形槽内，线圈设置在第二环形槽内；转子组件设有第二磁性件和第三磁性件，第二磁性件和第三磁性件分别与第一磁性件在轴向和径向上形成斥力；线圈通电后在转子组件和定子组件之间产生吸力。采用本实用新型的技术方案，简化了轴向铁芯的结构，使现有的轴向铁芯加工更容易，节省了零件加工成本，简化了轴向铁芯与环形磁钢之间的装配关系。

Description

定子组件、吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构及空气压缩机

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，具体涉及一种永磁与电磁混合提供吸斥力的磁悬浮轴向轴承结构。

背景技术

现有技术中的混合式磁悬浮轴向轴承如图1所示，包括前轴向轴承定子1、第一线圈骨架2、第一线圈3、磁钢固定架4、后轴向轴承定子5、磁钢6、轴向轴承定子铁芯7、铁芯定位环8、转子推力盘91、转子9、第二线圈10、第二线圈骨架11。如图2所示，为去除了前轴向轴承定子1和轴向磁钢骨架4的轴向混合磁悬浮轴承左视图。

装配时，首先将第一线圈3绕到第一线圈骨架2上，制成线圈组件。接着将线圈组件安装到轴向定子铁芯7上，然后将铁芯定位环8装进加热过的后轴向轴承定子5中，接着将之前装好的轴向定子铁芯组件，包括第一线圈骨架2、第一线圈3、轴向轴承定子铁芯7、第二线圈10、第二线圈骨架11；放入加热装好的后轴向轴承定子5和铁芯定位环8内，冷却后，再将磁钢6放入轴向定子铁芯 7与后轴向轴承定子5之间的正多边形环状缝隙中。然后，使用轴向磁钢固定架 4将磁钢6进行轴向限位。再将前轴向轴承定子1与转子推力盘91，转子9组合，完成了上述磁悬浮轴承的结构的组装，就可以实现混合式轴向轴承在轴向悬浮的功能。

但是现有技术方案中铁芯定位环10和后轴向轴承定子5之间需要热装后轴向轴承定子5和铁芯定位环8与轴向铁芯组件，包括第一线圈骨架2、第一线圈 3、轴向轴承定子铁芯7、第二线圈10、第二线圈骨架11之间需热装，热装后零件会发生变形，热装不成功导致零件报废。并且现有技术方案中后轴向轴承定子5、轴向轴承铁芯7与磁钢配合的面需加工成多边形，加工工艺复杂。

发明内容

现有技术中存在的磁悬浮轴承中的零部件尤其是定子结构复杂，装配过程中需要热装，而热装时，零件容易发生变形。

针对现有技术中存在的的磁悬浮轴向轴承结构的零部件复杂且装配过程复杂，本发明提供了一种定子组件，一种定子组件，包括轴向铁芯、第一磁性件和线圈，轴向铁芯上设有第一环形槽和第二环形槽，第一环形槽内放置第一磁性件，第二环形槽内放置线圈。

进一步地，轴向铁芯为圆柱形，轴向铁芯设有内阶梯孔，内阶梯孔包括第一孔和第二孔；第一孔与转子配合，第一孔的侧壁上设有第一环形槽，第二孔的侧壁上设有第二环形槽。

进一步地，轴向铁芯一体铸造成型。

根据上述提供的一种结构简单、装配简单的定子组件，本发明又提出一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构。吸斥力是指既可以提供吸力，又可以提供斥力，吸力和斥力共同作用；混合式是指永磁和电磁的混合。

一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构包括转子组件和定子组件，定子组件包括轴向铁芯、第一磁性件和线圈，轴向铁芯上设有第一环形槽和第二环形槽，第一磁性件设置在第一环形槽内，线圈设置在第二环形槽内；转子组件设有第二磁性件和第三磁性件，第二磁性件和第三磁性件分别与第一磁性件在轴向和径向上形成斥力；线圈通电后在转子组件和定子组件之间产生吸力。

进一步地，转子组件包括转子止推盘，转子止推盘由第一轴和第二轴组成，第一轴上设有第三环形槽，第二磁性件放置在第三环形槽内；第三磁性件套设在第二轴上。

进一步地，第一、第二和第三磁性件为永磁体。

进一步地，第一磁性件和/或第二磁性件和/或第三磁性件为环形磁钢。

进一步地，第一磁性件和/或第二磁性件和/或第三磁性件为由磁钢组成的磁环。

进一步地，转子止推盘上的第三环形槽与轴向铁芯上的第一环形槽相对设置，第一磁性件与第二磁性件相互靠近的部分磁极相同。

进一步地，第三磁性件抵靠在转子止推盘的第二轴的轴肩上，第三磁性件与第一磁性件相互靠近的部分磁极相同。

进一步地，转子止推盘的第一轴的轴面与轴向铁芯的第二孔的端面相对，转子止推盘的第二轴设于轴向铁芯的第二孔内，转子止推盘的第二轴的端面与轴向铁芯的第一孔的端面相对。

进一步地，定子组件与外部机壳固定，转子组件与转子装配，定子组件、转子组件安装简单，只需要将磁性件安装到环形槽内即可，不需要热装。

进一步地，转子组件的第二磁性件、第三磁性件与定子组件的第一磁性件之间产生斥力，定子组件的通电的环形线圈使转子组件与定子组件之间形成吸力；转子在上述转子组件与定子组件之间的吸力和斥力之间保持悬浮状态。

本发明还提供了一种空气压缩机，采用上述种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构。

采用本发明的技术方案，简化了轴向铁芯的结构，使现有的轴向铁芯加工更容易，节省了零件加工成本，简化了轴向铁芯与环形磁钢之间的装配关系；永磁体代替线圈提供轴向、径向偏置力，代替了线圈的偏置电流，从而减小线圈电流，降低轴承电流损耗；永磁体做为保护轴承使用，轴向与径向永磁体之间都为斥力，而且距离越近斥力越大，有效防止磁悬浮系统在停机过程因悬浮不稳定而导致碰撞。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中混合式磁悬浮轴向轴承的主视图。

图2是现有技术中混合式磁悬浮轴向轴承的俯视图。

图3是本发明一实施例一种定子组件的示意图。

图4是本发明一实施例吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构的示意图。

图5是本发明一实施例吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构的磁路局部放大图。

图6是本发明另外一个实施例采用磁钢环代替环形磁钢的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

前轴向轴承定子 1

第一线圈骨架 2

第一线圈 3

磁钢固定架 4

后轴向轴承定子 5

磁钢 6

轴向轴承定子铁芯 7

铁芯定位环 8

转子 9

转子推力盘 91

第二线圈 10

第二线圈骨架 11

转子止推盘 12

第三环形槽 121

第一轴 122

第二轴 123

轴肩 124

第二环形磁钢 13

第一环形磁钢 14

第三环形磁钢 15

轴向铁芯 16

第一环形槽 161

第二环形槽 162

第一孔 163

第二孔 164

线圈 17

磁钢环 18

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一

请参见图3，为本发明一种定子组件的实施例，其包括轴向铁芯16、第一磁性件14和线圈17，轴向铁芯16为圆柱形，轴向铁芯16设有内阶梯孔，内阶梯孔包括第一孔163和第二孔164；第一孔163与转子9配合，第二孔164的侧壁上设有第一环形槽161，第一孔163的侧壁上设有第二环形槽162；第一环形槽161内放置第一磁性件14，第二环形槽162内放置线圈17。轴向铁芯16可以通过铸造一体成型。

请参见图4，一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构包括转子组件和定子组件，定子组件包括轴向铁芯16、第一环形磁钢14和线圈17，轴向铁芯16上设有第一环形槽161和第二环形槽162，第一环形磁钢14设置在第一环形槽161 内，线圈17设置在第二环形槽162内；转子组件设有第二环形磁钢13和第三环形磁钢15，第二环形磁钢13和第三环形磁钢15分别与第一环形磁钢14在轴向和径向上形成斥力；线圈通电后在转子组件和定子组件之间产生吸力。

转子组件包括转子止推盘12，转子止推盘12由第一轴122和第二轴123组成阶梯轴，第一轴122上设有第三环形槽121，第二环形磁钢13放置在第三环形槽121内；第三环形磁钢15套设在第二轴123上。

转子止推盘12上的第三环形槽121与轴向铁芯16上的第一环形槽161相对设置，第一环形磁钢14靠近第一环形槽161底部为S级，远离第一环形槽161 底部的为N级；第二环形磁钢13靠近第三环形槽121底部的为S级，第二环形磁钢13远离第三环形槽121底部的为N级,第一环形磁钢14与第二环形磁钢 13均为N级相对，产生斥力。

第三环形磁钢15抵靠在转子止推盘12的第二轴123的轴肩124上，第三环形磁钢15靠近第二轴123的一级为N级，远离第二轴123的一级为S级，第三环形磁钢15的S级与第一环形磁钢14的S级相对，产生斥力。

转子止推盘12的第一轴122的轴面与轴向铁芯16的第二孔164的端面相对，转子止推盘12的第二轴123伸入轴向铁芯16的第二孔164内，转子止推盘12 的第二轴123的端面与轴向铁芯16的第一孔163的端面相对。定子组件与外部机壳固定，转子组件与转子9装配。

请参见图5，线圈17不通电时，转子止推盘12与轴向铁芯16在轴向方向上靠近时，第一环形磁钢14和第二环形磁钢13之间产生斥力，且转子止推盘 12与轴向铁芯16在轴向方向上越靠近，斥力越大。转子止推盘12与轴向铁芯 16在径向方向上靠近时，第一环形磁钢14与第三环形磁钢15之间，在产生斥力，且转子止推盘12与轴向铁芯16在径向方向上越靠近，斥力越大。

线圈17通电后，在转子止推盘12与轴向铁芯16之间产生吸力。当转子止推盘12与轴向铁芯16距离越近时，由线圈产生的吸引力越大，斥力与吸引力共同作用，使转子9轴向悬浮在中心位置。

实施例二

请参见图6，与实施例一的区别在于，本实施例中的第二环形磁钢13、第一环形磁钢14和第三环形磁钢15由磁钢环18代替，磁钢环18是由单个的小磁钢放置在环形框架内组成的。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (14)

1.一种定子组件，其特征在于：包括轴向铁芯、第一磁性件和线圈，所述轴向铁芯上设有第一环形槽和第二环形槽，所述第一环形槽内放置第一磁性件，所述第二环形槽内放置线圈。

2.根据权利要求1所述的一种定子组件，其特征在于：所述轴向铁芯为圆柱形，所述轴向铁芯设有内阶梯孔，所述内阶梯孔包括第一孔和第二孔；所述第一孔与转子配合，所述第一孔的侧壁上设有第一环形槽，所述第二孔的侧壁上设有第二环形槽。

3.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于：所述轴向铁芯一体铸造成型。

4.一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，包括转子组件和定子组件；其特征在于：所述定子组件包括轴向铁芯、第一磁性件和线圈，所述轴向铁芯上设有第一环形槽和第二环形槽，所述第一磁性件设置在所述第一环形槽内，所述线圈设置在所述第二环形槽内；所述转子组件设有第二磁性件和第三磁性件，所述第二磁性件和所述第三磁性件分别与所述第一磁性件在轴向和径向上形成斥力；所述线圈通电后在所述转子组件和所述定子组件之间产生吸力。

5.根据权利要求4所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述转子组件包括转子止推盘，所述转子止推盘由第一轴和第二轴组成，所述第一轴上设有第三环形槽，所述第二磁性件放置在第三环形槽内；所述第三磁性件套设在第二轴上。

6.根据权利要求4或5所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述第一、第二和第三磁性件为永磁体。

7.根据权利要求6所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述第一磁性件和/或第二磁性件和/或第三磁性件为环形磁钢。

8.根据权利要求6所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述第一磁性件和/或第二磁性件和/或第三磁性件为由磁钢组成的磁环。

9.根据权利要求6所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述转子止推盘上的第三环形槽与轴向铁芯上的第一环形槽相对设置，所述第一磁性件与第二磁性件相互靠近的部分磁极相同。

10.根据权利要求6所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述第三磁性件抵靠在转子止推盘的第二轴的轴肩上，所述第三磁性件与第一磁性件相互靠近的部分磁极相同。

11.根据权利要求5所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述转子止推盘的第一轴的轴面与轴向铁芯的第二孔的端面相对，所述转子止推盘的第二轴设于轴向铁芯的第二孔内，所述转子止推盘的第二轴的端面与轴向铁芯的第一孔的端面相对。

12.根据权利要求4所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述定子组件与外部机壳固定，所述转子组件与转子装配。

13.根据权利要求4所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构，其特征在于：所述转子组件的第二磁性件、第三磁性件与定子组件的第一磁性件之间产生斥力，所述定子组件的通电的环形线圈使所述转子组件与所述定子组件之间形成吸力；所述转子在上述转子组件与定子组件之间的吸力和斥力之间保持悬浮状态。

14.一种空气压缩机，其特征在于，采用权利要求4-13所述的一种吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构。