CN216200118U - 磁悬浮电机和磁悬浮离心式压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力装置技术领域，具体提供了一种磁悬浮电机和磁悬浮离心式压缩机。本实用新型旨在解决现有磁悬浮电机的保护轴承因与其接触的转轴转速过高而使滚子容易被卡死，进而导致磁悬浮电机工作噪音较大的问题。为此，本实用新型的磁悬浮电机包括机壳、转轴、径向磁悬浮轴承、轴向推力轴承和耐磨环。其中，转轴可转动地设置在机壳内。径向磁悬浮轴承位于机壳的内侧并且与机壳固定连接。轴向推力轴承位于机壳的内侧并且与机壳固定连接。耐磨环位于机壳的内侧，并用于承载静止的转轴。本实用新型克服了现有磁悬浮电机因保护轴承的滚子在转轴的作用下被卡死的问题，降低了磁悬浮电机的工作噪音，使磁悬浮电机的工作噪音得到了有效控制。

Description

磁悬浮电机和磁悬浮离心式压缩机

技术领域

本实用新型属于动力装置技术领域，具体提供了一种磁悬浮电机和磁悬浮离心式压缩机。

背景技术

磁悬浮电机和使用其的磁悬浮离心式压缩机经常被应用到冰箱、空调等制冷、制热设备上。磁悬浮电机主要包括机壳、设置在机壳内并且与机壳固定连接的定子、设置在定子内的转轴、用于支撑转轴旋转的径向磁悬浮轴承和用于保持转轴轴向位置的轴向推力轴承。磁悬浮电机还包括设置在机壳内的保护轴承，该保护轴承用于承载静止的转轴，以避免转轴与径向磁悬浮轴承接触，从而保护径向磁悬浮轴承。在磁悬浮电机工作时，径向磁悬浮轴承通电使转轴与保护轴承分离，并悬浮起来。

在磁悬浮电机断电或电流电压不稳时，高速旋转的转轴会失去浮力与保护轴承接触，并因此驱动保护轴承的内圈高速旋转。由于转轴在失去浮力之前的转速较高，使得保护轴承在刚与转轴接触时会获得很高的转速，甚至短时间会超过保护轴承的临界工作转速，使保护轴承的内圈与滚子之间的滚动接触变成滑动接触。而内圈与滚子之间的滑动接触会使保护轴承在很短的时间内温升较大，使保护轴承的润滑脂失效、碳化，甚至导致保护轴承的滚子被卡死，出现较大的工作噪音。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于，解决现有磁悬浮电机的保护轴承因与其接触的转轴转速过高而使滚子容易被卡死，进而导致磁悬浮电机工作噪音较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种磁悬浮电机，包括：

机壳；

转轴，其设置有沿其径向向外延伸的推盘；

径向磁悬浮轴承，其与所述机壳固定连接并且沿所述转轴的径向设置在所述机壳与所述转轴之间；

轴向推力轴承，其与所述机壳固定连接并且沿所述转轴的轴向设置在所述机壳与所述推盘之间；

耐磨环，其沿所述转轴的径向设置在所述机壳与所述转轴之间，所述耐磨环与所述机壳之间的径向间隙和所述耐磨环与所述转轴之间的径向间隙之和小于所述径向磁悬浮轴承与所述转轴之间的间隙。

可选地，所述耐磨环与所述机壳之间具有第一环形间隙，所述的磁悬浮电机还包括设置在所述机壳与所述耐磨环之间的多个阻尼器，多个所述阻尼器沿所述耐磨环的圆周方向等间距分布。

可选地，所述耐磨环与所述转轴之间具有第二环形间隙。

可选地，所述耐磨环与所述转轴套接在一起。

可选地，所述耐磨环包括耐磨内环和加强外环，所述耐磨环通过所述耐磨内环与所述转轴抵接，所述耐磨环通过所述加强外环与所述阻尼器抵接。

可选地，所述阻尼器包括：

外套筒；

内套筒，其设置在所述外套筒内并将所述外套筒的内部空间分割为环形腔和柱形腔，所述内套筒的侧壁设置有沿其轴向分布的多个阻尼孔；

活塞，其可滑动地设置在所述内套筒内；

活塞杆，其与所述活塞固定连接；

弹簧，所述弹簧的一端与所述活塞抵接，所述弹簧的另一端与所述外套筒或所述内套筒抵接；

阻尼液，其填充在所述外套筒内并能够通过所述阻尼孔在所述环形腔和所述柱形腔之间流动。

可选地，所述阻尼孔的直径自所述内套筒的第一端至所述内套筒的第二端依次增大；并且/或者，所述内套筒上所述阻尼孔的分布密度自所述内套筒的第一端至所述内套筒的第二端依次增大。

可选地，所述阻尼器靠近所述耐磨环的一端设置有滚轮，以使所述阻尼器通过所述滚轮与所述耐磨环滚动接触。

可选地，所述耐磨环是采用石墨和/或巴氏合金制成的环形构件。

此外，本实用新型还提供了一种磁悬浮离心式压缩机，包括前述技术方案中任一项所述的磁悬浮电机。

基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型前述的技术方案中，通过将现有磁悬浮电机的保护轴承替换成耐磨环，克服了现有磁悬浮电机因保护轴承的滚子在转轴的作用下被卡死的问题，进而降低了磁悬浮电机的工作噪音，使磁悬浮电机的工作噪音得到了有效控制，提升了用户的使用体验。

进一步，通过使耐磨环与机壳之间形成第一环形间隙，并在机壳与耐磨环之间设置多个阻尼器，使得耐磨环在被转轴撞击时能够随着转轴的移动发生相应的位移，并因此压缩阻尼器，从而降低了转轴对耐磨环的撞击力度，进一步降低了磁悬浮电机的工作噪音。同时，被压缩的阻尼器还能够吸收耐磨环产生的震动，从而有效地保护了耐磨环，提升了耐磨环的使用寿命。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，后文将参照附图来描述本实用新型的部分实施例。本领域技术人员应当理解的是，同一附图标记在不同附图中所标示的部件或部分相同或类似；本实用新型的附图彼此之间并非一定是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型一些实施例中磁悬浮电机的结构示意图；

图2是图1中磁悬浮电机A部的放大图；

图3是本实用新型一些实施例中阻尼器相对于耐磨环的分布示意图；

图4是本实用新型一些实施例中阻尼器的结构示意图；

图5是本实用新型另一些实施例中磁悬浮电机的局部(对应于图1中的A部)结构示意图；

图6是本实用新型又一些实施例中耐磨环的结构示意图。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，该一部分实施例旨在用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。基于本实用新型提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，磁悬浮电机包括机壳1、转轴2、径向磁悬浮轴承3、轴向推力轴承4、耐磨环5、可选的阻尼器6和可选的螺纹构件7。其中，转轴2可转动地设置在机壳1内。径向磁悬浮轴承3位于机壳1的内侧并且与机壳1固定连接，径向磁悬浮轴承3用于给转轴2提供径向上的磁力，以使转轴2在径向上磁悬浮在机壳1内。轴向推力轴承4位于机壳1的内侧并且与机壳1固定连接，轴向推力轴承4用于给转轴2提供轴向上的磁力，以使转轴2在轴向上磁悬浮在机壳1内。耐磨环5位于机壳1的内侧，并用于承载静止的转轴2，以避免转轴2与径向磁悬浮轴承3接触，从而保护径向磁悬浮轴承3不被转轴2损坏。阻尼器6设置在机壳1与耐磨环5之间，用于吸收耐磨环5的振动。螺纹构件7以螺纹连接方式安装到机壳1上并与阻尼器6抵接，螺纹构件7用于调节阻尼器6与耐磨环5之间的距离和预紧力。

本领域技术人员能够理解的是，本实用新型通过将现有磁悬浮电机的保护轴承替换成耐磨环5，克服了现有磁悬浮电机因保护轴承的滚子在转轴2的作用下被卡死的问题，进而降低了磁悬浮电机的工作噪音，使磁悬浮电机的工作噪音得到了有效控制，提升了用户的使用体验。尤其是提升了用户对应用本实用新型磁悬浮电机的产品(例如冰箱、空调、冷柜、冰柜等)的使用体验。

继续参阅图1和图2，耐磨环5与机壳1之间具有第一环形间隙81，耐磨环5与转轴2之间具有第二环形间隙82。该第一环形间隙81用于允许耐磨环5在径向上相对于机壳1移动，以压缩阻尼器6，使阻尼器6吸收耐磨环5的震动。第二环形间隙82用于使正在转动的转轴2不与耐磨环5接触。

进一步，第一环形间隙81与第二环形间隙82之和小于径向磁悬浮轴承3与转轴2之间的间隙，以确保转轴2不会与径向磁悬浮轴承3接触。

继续参阅图1和图2，机壳1上设置有多个安装孔11，该安装孔11用于容纳阻尼器6的至少一部分，并且用于安装螺纹构件7。在磁悬浮电机装配的过程中，先将阻尼器6插入到安装孔11中，再将螺纹构件7拧入到安装孔11中。优选地，每一个安装孔11内都安装有一个阻尼器6和一个螺纹构件7。

进一步，为了实现螺纹构件7的安装与固定，安装孔11的至少一部分为螺纹孔，以使螺纹构件7通过该螺纹孔与机壳1固定到一起。

此外，在能够将阻尼器6安装到安装孔11内并且能够与耐磨环5抵接的情况下，本领域技术人员也可以根据需要，在本实用新型的其他实施例中，将阻尼器6和螺纹构件7设置为一个整体，或者省去螺纹构件7的设置，并在阻尼器6上设置外螺纹。进一步，本领域技术人员还可以根据需要，将安装孔11设置为从机壳1的内侧开口的沉孔，并使阻尼器6从机壳1的内部安装到安装孔11内，只是如此一来势必会增加加工难度和装配难度。

继续参阅图1和图2，转轴2设置有沿其径向向外延伸的推盘21。在转轴2的轴向上，推盘21的两侧分别设置有一个轴向推力轴承4。该两个轴向推力轴承4用于给推盘21提供轴向上的磁力，以使推盘21在该磁力的作用下与两个轴向推力轴承4均不接触。

进一步，在本实用新型中，耐磨环5是采用石墨和/或巴氏合金制成的环形构件。此外，本领域技术人员也可以根据需要，选用其他任意可行的耐磨材料制作耐磨环5，例如二硫化钼、氮化硼、氮化硅、聚四氟乙烯等。优选地，用于制作耐磨环5的材料还具有自润滑功能，例如石墨和氟化石墨。

如图1至图3所示，阻尼器6优选地为沿其自身轴向可伸缩的杆式阻尼器。进一步，阻尼器6为多个，并且多个阻尼器6沿耐磨环4的圆周方向等间距分布。优选地，阻尼器6的数量为偶数。

在本实用新型中，阻尼器6可以是纯弹簧式的阻尼器，也可以气压式的阻尼器，还也可以是液压式的阻尼器。在本实用新型的优选实施例中，阻尼器6为液压式的阻尼器。下面参照图4来对该液压式的阻尼器6的结构进行详细说明。

如图4所示，阻尼器6包括外套筒61、内套筒62、活塞63、活塞杆64、弹簧65、阻尼液(图中未示出)和可选的滚轮66。其中，阻尼液被填充在外套筒61内，可以是任意可行的液体，例如水、油液等。

继续参阅图4，内套筒62设置在外套筒61内并将外套筒61的内部空间分割为环形腔611和柱形腔612，内套筒62的侧壁设置有沿其轴向分布的多个阻尼孔621。填充在外套筒61内的阻尼液能够通过阻尼孔621在环形腔611与柱形腔612之间流动。

可选地，阻尼孔321的直径自内套筒62的第一端(图4中内套筒62的下端)至内套筒62的第二端(图4中内套筒62的上端)依次增大；并且/或者，内套筒62上阻尼孔621的分布密度自内套筒62的第一端(图4中内套筒62的下端)至内套筒62的第二端(图4中内套筒62的上端)依次增大。

本领域技术人员能够理解的是，阻尼孔321前述的直径特征和密度特征，使阻尼液在阻尼器6刚被压缩(或压缩量较小)时能够在环形腔611与柱形腔612之间快速流动，使阻尼器6产生较小的阻尼力，做出快速而灵敏的响应，吸收耐磨环5轻微的震动；以及使阻尼液在阻尼器6被压缩量较大时能够在环形腔611与柱形腔612之间缓慢流动，使阻尼器6产生较大的阻尼力，吸收耐磨环5强烈的震动，以尽可能地吸收耐磨环5的震动。

继续参阅图4，活塞63可滑动地设置在内套筒62内；活塞杆64与活塞63固定连接；弹簧65的一端与活塞63抵接，弹簧65的另一端与外套筒61抵接，或者，本领域技术人员也可以根据需要，使弹簧65的另一端与内套筒62抵接。

继续参阅图4，滚轮66设置在活塞杆64远离内活塞632的一端，以使阻尼器6通过滚轮66与耐磨环5滚动接触。在高速转动的转轴2与耐磨环5接触并因此带动耐磨环5转动时，滚轮66能够减小耐磨环5与阻尼器6之间的摩擦阻力，防止阻尼器6被耐磨环5摩擦损坏。

基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在径向磁悬浮轴承3给转轴2提供的磁力不足以支撑转轴2悬浮时，转轴2会撞击到耐磨环5上，使得耐磨环5随着转轴2的撞击而发生相应的位移，并因此压缩阻尼器6，使阻尼器6吸收耐磨环5产生的震动，从而有效地保护了耐磨环5，防止耐磨环5发生径向上的形变，提升了耐磨环5的使用寿命。

图5是本实用新型另一些实施例中磁悬浮电机的局部(对应于图1中的A部)结构示意图。

如图5所示，在本实用新型的另一些实施例中，与前文所描述实施例不同的是，耐磨环5与转轴2套接在一起，并随同转轴2一起转动。换句话说，耐磨环5与转轴2之间的第二环形间隙82为0。

本领域技术人员能够理解的是，通过将耐磨环5套接在转轴2上，能够有效地避免耐磨环5发生径向上的形变。

在实用新型的其他实施例中，为了尽可能地避免耐磨环5因转轴2的撞击而发生径向上的形变，本领域技术人员也可以根据需要，省去阻尼器6和螺纹构件7的设置，并使耐磨环5在径向上与机壳1抵接，即，耐磨环5与机壳1之间的第一环形间隙81为0。

图6是本实用新型又一些实施例中耐磨环5的结构示意图。

如图6所示，为了提升耐磨环5的强度和使用寿命，在本实用新型的又一些实施例中，耐磨环5包括耐磨内环51和加强外环52，耐磨环5通过耐磨内环51与转轴2抵接，耐磨环5通过加强外环52与阻尼器6抵接。其中，耐磨内环51是采用石墨、巴氏合金、二硫化钼、氮化硼、氮化硅、聚四氟乙烯等耐磨材料制成的环形构件；加强外环52是采用45号钢、锰钢、4Cr5MoSiV钢等高强度材料制成的环形构件。

此外，虽然图中并未示出，但是本实用新型还提供了一种磁悬浮离心式压缩机，该磁悬浮离心式压缩机包括离心式压缩机和前文所描述的磁悬浮电机。该离心式压缩机包括壳体和设置在壳体内的叶轮，该壳体与磁悬浮电机的机壳1固定连接，该叶轮与磁悬浮电机的转轴2同轴固定连接。

进一步，本实用新型的磁悬浮电机和磁悬浮离心式压缩机可以被应用到冰箱、冰柜、冷柜、空调等制冷、制热设备上。

至此，已经结合前文的多个实施例描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本实用新型技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本实用新型的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括：

机壳；

转轴，其设置有沿其径向向外延伸的推盘；

径向磁悬浮轴承，其与所述机壳固定连接并且沿所述转轴的径向设置在所述机壳与所述转轴之间；

轴向推力轴承，其与所述机壳固定连接并且沿所述转轴的轴向设置在所述机壳与所述推盘之间；

耐磨环，其沿所述转轴的径向设置在所述机壳与所述转轴之间，所述耐磨环与所述机壳之间的径向间隙和所述耐磨环与所述转轴之间的径向间隙之和小于所述径向磁悬浮轴承与所述转轴之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述耐磨环与所述机壳之间具有第一环形间隙，

所述的磁悬浮电机还包括设置在所述机壳与所述耐磨环之间的多个阻尼器，多个所述阻尼器沿所述耐磨环的圆周方向等间距分布。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述耐磨环与所述转轴之间具有第二环形间隙。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述耐磨环与所述转轴套接在一起。

5.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述耐磨环包括耐磨内环和加强外环，所述耐磨环通过所述耐磨内环与所述转轴抵接，所述耐磨环通过所述加强外环与所述阻尼器抵接。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述阻尼器包括：

外套筒；

内套筒，其设置在所述外套筒内并将所述外套筒的内部空间分割为环形腔和柱形腔，所述内套筒的侧壁设置有沿其轴向分布的多个阻尼孔；

活塞，其可滑动地设置在所述内套筒内；

活塞杆，其与所述活塞固定连接；

弹簧，所述弹簧的一端与所述活塞抵接，所述弹簧的另一端与所述外套筒或所述内套筒抵接；

阻尼液，其填充在所述外套筒内并能够通过所述阻尼孔在所述环形腔和所述柱形腔之间流动。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述阻尼孔的直径自所述内套筒的第一端至所述内套筒的第二端依次增大；并且/或者，

所述内套筒上所述阻尼孔的分布密度自所述内套筒的第一端至所述内套筒的第二端依次增大。

8.根据权利要求2-5中任一项所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述阻尼器靠近所述耐磨环的一端设置有滚轮，以使所述阻尼器通过所述滚轮与所述耐磨环滚动接触。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的磁悬浮电机，其特征在于，

所述耐磨环是采用石墨和/或巴氏合金制成的环形构件。

10.一种磁悬浮离心式压缩机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的磁悬浮电机。

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