CN219345050U

CN219345050U - 一种轴向力平衡控制系统和装置

Info

Publication number: CN219345050U
Application number: CN202320376477.4U
Authority: CN
Inventors: 张舒月; 吕小莲; 严红丽; 王波; 陈在斌
Original assignee: Chuzhou University
Current assignee: Chuzhou University
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2033-02-28

Abstract

本实用新型涉及一种轴向力平衡控制系统和装置，该轴向力平衡控制系统包括平衡组件、数据采集卡、控制单元以及功率放大器，本实用新型利用压电陶瓷材料具有压电效应而能够产生膨胀变形和向外的压力的原理，通过控制单元和功率放大器对压电陶瓷执行器施加对应的电压信号的方式，可以根据实际需要产生外力来抵消叶片式旋转机械原有的轴向力，从而能够避免转子的来回窜动，进而能够避免造成系统器械震动而引起的轴承和其他零部件的疲劳和损坏，有利于旋转机械的稳定运行。

Description

一种轴向力平衡控制系统和装置

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械技术领域，特别是涉及一种叶片式旋转机械轴向力平衡控制系统和装置。

背景技术

泵、压缩机、膨胀机等叶轮机械在国民经济尤其是整个工业体系中占据十分重要的地位。工作状态下，叶轮处流体的动量变化会对转子产生轴向冲击。同时叶轮吸入口与叶轮背面的压力差也会加剧这一轴向作用。流体密度大、转子转速高，或者电机功率较大时，轴向作用力将会达到较大水平。如果不采取平衡措施，转子在轴向力的作用下来回窜动，造成系统器械震动，引起轴承和其他零部件的疲劳和损坏，不利于旋转机械的稳定运行。因此如何平衡轴向力一直是旋转器械在设计和实际运行中不得不考虑的重要问题。

抵消叶轮轴系轴向载荷的方法有多种，如设计平衡叶片、平衡孔、平衡盘或平衡鼓等。其中，平衡叶片是在叶轮后盖板背面对称安置叶片。正常工作时，叶轮两侧叶片产生的压差方向相反，原本的轴向力得到一定程度的平衡。然而这种情况下，轴向力的平衡是以牺牲器械的效率作为代价。而且平衡的程度取决于平衡叶片的尺寸和叶顶间隙，平衡力度越强，器械的效率越容易受影响。平衡孔是在靠近轮毂处的叶轮轮盖上钻通孔，通过泄露叶轮处的流体，减小轴向力。平衡盘位于末级叶轮之后，随转子一起旋转。平衡盘后有空腔，并依靠径向和轴向间隙将叶轮处的流体导入空腔内，使得空腔内压力和叶轮处压力接近，从而达到平衡效果。平衡盘利用转子轴向窜动自动调节间隙大小，从而调节平衡力大小。

上述方式都是通过改造转动部件实现平衡轴向力，本质上是将叶轮处的工作介质泄露或者导入叶轮后，抵消由于压差带来的轴向力。不可避免的，这些平衡轴向力的方式都会造成机械效率的损失。往往平衡的程度越大，效率降低越多。另外一方面，平衡的效果严重依赖于工程师经验，且随着实时运行状态发生动态变化。现实应用中仅仅是小部分轴向力得到平衡，平衡的程度难以得到保证。

实用新型内容

本实用新型的一目的是，提供一种轴向力平衡控制系统和装置，该控制系统能够在不影响原旋转机械工作效率和运行稳定性的前提下，抵消旋转过程中产生的所有轴向力，以解决现有平衡轴向力的方式都会造成机械效率的损失以及平衡程度难以得到保证的技术问题。

本实用新型在一方面提供了一种轴向力平衡控制系统，用于平衡叶片式旋转机械的轴向力，包括：

平衡组件，其整体呈中心对称的环状结构，包括支架、设置在支架上的压力传感器以及安装在压力传感器上的压电陶瓷执行器，所述压力传感器用于测量和记录压力信号，所述压电陶瓷执行器用于利用压电效应产生变形而抵消轴向力；

数据采集卡，其电连接于所述压力传感器，用于压力信号的采集；

控制单元，其电连接于所述数据采集卡，用于接收所述数据采集卡采集的数据，并基于所述数据采集卡采集的数据输出对应的电压控制信号；

功率放大器，其电连接于所述控制单元和所述压电陶瓷执行器，用于基于所述控制单元输出的电压控制信号驱动所述压电陶瓷执行器。

在本实用新型的一实施例中，所述平衡组件包括两个以上所述压力传感器，所述支架为环形支架，所述环形支架均匀布置有两个以上螺纹孔，用于安装对应的所述压力传感器。

在本实用新型的一实施例中，所述压力传感器的为圆柱状结构，且底部设置有凹槽，用于安装所述压电陶瓷执行器。

在本实用新型的一实施例中，所述压电陶瓷执行器的数学模型采用以下公式进行描述：

F＝kΔl-nd₃₃ku (1)

公式(1)中，F为压电陶瓷执行器产生的作用力，Δl为执行器的膨胀长度，n为压电陶瓷叠片的数量，d₃₃为执行器的介电常数，u为控制电压，k为执行器刚度，k采用下述公式进行计算：

公式(2)中，l为压电陶瓷执行器的长度，A为压电陶瓷执行器的横截面积,s是压电陶瓷材料系数。

本实用新型在另一方面还提供了一种轴向力平衡控制系统的控制方法，包括步骤：

S310、首先不给压电陶瓷执行器施加任何电压信号，控制叶片式旋转机械按预设时间正常运行，并读取多个压力传感器的读数，取其平均值，记录，标记为轴向力f；

S320、在正常运行的预设时间范围内，寻找最大的轴向力，并将其标记为f₀；以及

S330、通过控制单元和功率放大器逐渐增大传递给压电陶瓷执行器的电压，直到压力传感器测得的轴向力超过f₀至一定数值范围时，保持该电压值，便可实现叶片式旋转机械的轴向力的平衡。

在本实用新型的一实施例中，在步骤S310和步骤S320中，预设时间为5～10分钟，在步骤S330中，所述一定数值范围为110％*f₀～120％*f₀。

在本实用新型的一实施例中，在步骤S310之前还包括步骤：

S100、估算轴向力：首先采用经验公式或者数值仿真的方法估算旋转机械轴向力的范围，以选择合适量程范围的压力传感器和压电陶瓷执行器；和

S200、测试或标定压电陶瓷执行器性能：通过说明书或者测试的手段获知公式F＝kΔl-nd₃₃ku(1)中的参数k、n、d₃₃。

本实用新型在另一方面还提供了一种轴向力平衡装置，包括壳体、安装在壳体的中心孔内的转子、分别设置在所述转子两端的第一轴承和第二轴承以及所述轴向力平衡控制系统，其中所述壳体包括靠近于叶轮端的第一壳体、靠近于电机端的第二壳体以及设置在所述第一壳体和所述第二壳体之间的中间壳体，所述轴向力平衡控制系统的平衡组件安装在所述第一壳体和所述第一轴承之间。

在本实用新型的一实施例中，所述第一壳体包括设置在叶轮和所述中间壳体之间的第一挡板和自所述第一挡板向所述壳体的轴向向内延伸的第二挡板，所述第一挡板用于限制所述平衡组件和所述第一轴承的轴向位移，所述第二挡板用于限制所述平衡组件和所述第一轴承的径向位移；所述第二壳体包括与所述第一挡板相对的第三挡板和弯折延伸自所述第三挡板的第四挡板，所述第三挡板用于约束所述第二轴承的径向自由度，所述第四挡板用于限制所述转子和所述第二轴承的轴向位移。

在本实用新型的一实施例中，所述平衡组件的压电陶瓷执行器在径向方向上与所述第一挡板的内侧间隙配合，在轴向方向上与所述第二挡板通过螺栓形成螺纹连接。

本实用新型的轴向力平衡控制系统和装置，利用压电陶瓷材料具有压电效应而能够产生膨胀变形和向外的压力的原理，通过控制单元和功率放大器对压电陶瓷执行器施加对应的电压信号的方式，即通过电压实现实时和定量的压力，因此可以产生用户想要的外力，以抵消掉叶片式旋转机械原有的轴向力，这样可以避免转子的来回窜动。本实用新型的控制系统能够在不影响原旋转机械工作效率和运行稳定性的前提下，抵消旋转过程中产生的所有轴向力。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

附图说明

图1为本实用新型的一优选实施例的轴向力平衡控制系统的结构示意框图。

图2和图3为本实用新型的上述优选实施例的轴向力平衡控制方法的流程框图。

图4为本实用新型的上述优选实施例的轴向力平衡装置的剖视示意图。

附图标号说明：壳体11；第一壳体111；第一挡板1111；第二挡板1112；中间壳体112；第二壳体113；第三挡板1131；第四挡板1132；叶轮12；转子13；第一轴承14；第二轴承15；电机驱动件16；平衡组件17；支架171；压力传感器172；压电陶瓷执行器173；螺栓18；数据采集卡19；控制单元20；功率放大器21。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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实用新型中的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型的一优选实施例的一种轴向力平衡控制系统的结构被具体阐明。

具体地，本实用新型的所述轴向力平衡控制系统主要包括两部分结构，一部分是机械装置，一部分是控制系统，其中机械装置部分为实现平衡的主要部件，即平衡组件17，包括支架171、设置在支架171上的压力传感器172以及安装在压力传感器172上的压电陶瓷执行器173，所述压力传感器172用于测量和记录压力信号，所述压电陶瓷执行器173用于利用压电效应产生变形而抵消轴向力。

控制系统部分包括数据采集卡19、控制单元20以及功率放大器21，其中数据采集卡19电连接于所述压力传感器172，用于压力信号的采集；控制单元20电连接于所述数据采集卡19，用于接收所述数据采集卡19采集的数据，并基于所述数据采集卡19采集的数据输出对应的电压控制信号；功率放大器21电连接于所述控制单元20和所述压电陶瓷执行器173，用于基于所述控制单元20输出的电压控制信号驱动所述压电陶瓷执行器173。

值得一提的是，所述平衡组件17包括两个以上所述压力传感器172，所述支架171为环形支架，所述环形支架均匀布置有两个以上螺纹孔，用于安装对应的所述压力传感器172。

还值得一提的是，所述压力传感器172的为圆柱状结构，且底部设置有凹槽，用于安装所述压电陶瓷执行器173。

在这一具体实施例中，所述平衡组件17包括四个压力传感器172，所述环形支架均匀布置有四个螺纹孔，四个压力传感器172的圆形底面均设置有螺栓，各压力传感器172通过对应的螺栓与所述环形支架上的螺纹孔形成螺纹连接。

本实用新型基于的原理为：压电陶瓷材料具有压电效应，即该材料在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。反之，通过施加定向电压，也会产生膨胀变形，并因此产生向外的压力。由于压力可通过电压实现实时和定量的控制，因此可以产生用户想要的外力，以抵消掉旋转机械原有的轴向力，这样可以避免转子13的来回窜动，从而能够避免造成系统器械震动而引起的轴承和其他零部件的疲劳和损坏，有利于旋转机械的稳定运行。

本实用新型实际中所用压电陶瓷执行器173一般采用多个相同的陶瓷层串联组成，具体的数量由要压电陶瓷的性能以及所需要平衡的轴向力的大小决定。

在这一具体实施例中，本实用新型选用品牌为PIEZOSYSYTEM，型号为PSt1000/10/60的高压型压电陶瓷执行器，工作电压为0～1000V，由铅-锆-钛(PZT)陶瓷制成。在最大电压的作用下，高压型压电陶瓷执行器偏转60μm。

应该理解的是，在本实用新型的一些实施例中，本实用新型也可以采用其他品牌、型号以及工作参数的压电陶瓷执行器173，本实用新型对此不作限制。

压电陶瓷执行器173的数学模型一般可用下述公式进行描述：

F＝kΔl-nd₃₃ku (1)

公式(1)中，F为压电陶瓷执行器173产生的作用力，Δl为执行器的膨胀长度，n为压电陶瓷叠片的数量，d₃₃为执行器的介电常数，u为控制电压，k为执行器刚度，通常采用下述公式进行计算：

公式(2)中，l为压电陶瓷执行器的长度，A为压电陶瓷执行器的横截面积,s是压电陶瓷材料系数，可通过实验测得，这里取值为5.69e-11m²/N。

可以理解的是，用于给压电陶瓷执行器173施加电压的控制系统是必须的。如图1所示，控制系统包括功率放大器21、数据采集卡19和控制单元20。

在这一具体实施例中，压力传感器172的型号为KISTLER 9001A，用于测量和记录的压力信号。压电陶瓷执行器173由TREK PZD700A的功率放大器21驱动，允许电流为±100mA。本实施案例采用NATIONAL INSTRUMENTS类型NI PCI-6259的高速数据采集卡19进行压力信号的采集。采集后的数据传递给控制单元20，通过MATLAB Simulink进行监测显示和实时控制。控制单元20包括两部分，一部分是程序，本实施例基于matlab/SIMULINK完成程序编写，另一部分是硬件，用于存储和运行程序，本实施案例采用的硬件是Dspace。

应该理解的是，在本实用新型的一些实施例中，本实用新型采用的控制单元20还可以为SIMULINK和dSPACE，理论上也可以采用DSP或者FPGA等，也就是说，本实用新型的具体实施例中涉及的部件的具体品牌和型号都仅作举例说明，不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，数据采集卡19采集的数据通过控制单元20一系列的运算后，将信号输出给功率放大器21，经调整为合适范围的电压信号，最终传递给压电陶瓷执行器173。

在本实用新型的这一具体实施例中，本实用新型的所述轴向力平衡控制系统的控制方法如下：

①估算轴向力

首先采用经验公式或者数值仿真的方法估算旋转机械轴向力的范围，以选择合适量程范围的压力传感器172和压电陶瓷执行器173。

②测试或标定压电陶瓷执行器173性能

通过说明书或者测试的手段获知公式F＝kΔl-nd₃₃ku(1)中的除u，F和Δl外的其他所有参数，即获知参数k、n、d₃₃。

③平衡轴向力的实施步骤

首先不给压电陶瓷执行器173施加任何电压信号，旋转机械正常运行5分钟，读取四个压力传感器172的读数，取其平均值，记录，标记为轴向力f。在正常运行的5分钟范围内，寻找最大的轴向力，并将其标记为f₀。

然后，Matlab/SIMULINK逐渐增大传递给压电陶瓷执行器173的电压，直到压力传感器172测得的轴向力略大于f₀，比如为110％*f₀。保持该电压值，便可实现轴向力的平衡。

最后，直到旋转机械因转速、流量等发生较大变化，则重复上述操作。

也就是说，本实用新型在另一方面还提供了一种轴向力平衡控制方法，如图2和图3所示，所述轴向力平衡控制方法包括步骤：

S100、估算轴向力：首先采用经验公式或者数值仿真的方法估算旋转机械轴向力的范围，以选择合适量程范围的压力传感器172和压电陶瓷执行器173；和

S200、测试或标定压电陶瓷执行器173性能：通过说明书或者测试的手段获知公式F＝kΔl-nd₃₃ku(1)中的参数k、n、d₃₃。

S300、平衡轴向力：

S310、首先不给压电陶瓷执行器173施加任何电压信号，控制叶片式旋转机械按预设时间正常运行，并读取多个压力传感器172的读数，取其平均值，记录，标记为轴向力f；

S330、通过控制单元20和功率放大器21逐渐增大传递给压电陶瓷执行器173的电压，直到压力传感器172测得的轴向力超过f₀至一定数值范围时，保持该电压值，便可实现叶片式旋转机械的轴向力的平衡。

应该理解的是，在步骤S310和步骤S320中，预设时间可以为5～10分钟，可根据实际需求进行设定；在步骤S330中，所述一定数值范围为110％*f₀～120％*f₀。

应该理解的是，本实用新型的所述轴向力平衡控制系统和控制方法主要用于平衡或抵消叶片式旋转机械的轴向力，但本实用新型对该轴向平衡控制系统的具体应用不作限制，也就是说，该轴向平衡控制系统也可以用于其他会产生轴向力的旋转机械的轴向力平衡，本实用新型对此不作限制。

如图4所示，本实用新型在另一方面还提供了一种轴向力平衡装置。在本实用新型这一具体实施例中，图4示意了旋转机械卧式放置，并将叶轮12朝向右侧时的状态。

可以理解的是，无论该机械是泵、压缩机或者透平膨胀机，正常工作时，受到的轴向力方向通常朝右，即从电机指向叶轮12。这种情况下，如图4所示，本实用新型的一种轴向力平衡装置的具体结构被阐明。

具体地，所述轴向力平衡装置包括壳体、安装在壳体的中心孔内的转子13、分别设置在所述转子13两端的第一轴承14和第二轴承15以及所述轴向力平衡控制系统，其中所述壳体11包括靠近于叶轮端的第一壳体111、靠近于电机端的第二壳体112以及设置在所述第一壳体111和所述第二壳体112之间的中间壳体112，所述轴向力平衡控制系统的平衡组件17安装在所述第一壳体111和所述第一轴承14之间。

值得一提的是，所述壳体11采用强度较大的合金材料制成，如不锈钢304。

还值得一提的是，所述第一轴承14和所述第二轴承15可以为滚动轴承或滑动轴承，本实用新型对此不作限制。

进一步地，所述第一壳体111包括设置在叶轮12和所述中间壳体112之间的第一挡板1111和自所述第一挡板1111向所述壳体11的轴向向内延伸的第二挡板1112，所述第一挡板1111用于限制所述平衡组件17和所述第一轴承14的轴向位移，以防止所述平衡组件17和所述第一轴承14向叶轮端移动；所述第二挡板1112用于限制所述平衡组件17和所述第一轴承14的径向位移。

进一步地，所述中间壳体112用于放置和固定电机驱动件16，其中电机驱动件16分别位于所述转子13的两侧。

进一步地，所述第二壳体112包括与所述第一挡板1111相对的第三挡板1131和弯折延伸自所述第三挡板1131的第四挡板1132，所述第三挡板1131用于约束所述第二轴承15的径向自由度，所述第四挡板1132用于限制所述转子13和所述第二轴承15的轴向位移。

值得一提的是，所述转子13在左右两侧轴承处采用阶梯形式，分别用于左右轴向移动限位。

特别地，在这一具体实施例中，所述平衡组件17整体呈中心对称的环状结构，主要包括三部分：支架171、压力传感器172和压电陶瓷执行器173。所述支架171采用合金材料，如304不锈钢。所述支架171的左侧落在所述第一轴承14的外侧保持架上且与所述第一轴承14在轴向方向过渡配合，所述支架171的外径和所述第一壳体111在径向方向间隙配合。

特别地，在这一具体实施例中，所述支架171为环形支架，所述环状支架171均匀分布有四个螺纹孔，用于固定所述压力传感器172。采用4个性能一样的压力传感器172，放置在环状支架171底面，朝向一致。所述压力传感器172的外形为小直径圆柱状。所述压力传感器172左侧的圆形底面设置有螺栓，通过所述支架171上的螺纹孔和所述支架171形成连接。所述压力传感器172的右侧圆形底面上设置有凹槽，用于固定所述压电陶瓷执行器173。在径向方向上，所述压电陶瓷执行器173的外侧和所述第一壳体111的内侧间隙配合；在轴向方向上，所述压电陶瓷执行器173和所述第一壳体111通过连接件形成螺纹连接，其中连接件为螺栓18。

更具体地，所述平衡组件17的压电陶瓷执行器173在径向方向上与所述第一壳体111的所述第一挡板1111的内侧间隙配合，在轴向方向上与所述第一壳体111的所述第二挡板1112通过螺栓18形成螺纹连接。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)原平衡装置需要对转子13部件进行改造，本实用新型只需要在定子或者机壳上安装环形套件，结构简单，安装方便，不会影响旋转机械的运行情况。

(2)原平衡装置一般通过泄露工作介质抵消轴向力，大大降低了工作效率，本实用新型通过自主控制电压信号实现轴向力的平衡，不会影响工作效率。

(3)原平衡装置只能平衡掉一部分轴向力，只是对轴向窜动和撞击起到改善作用。本实用新型可完全抵消轴向力。

本实用新型的轴向力平衡控制系统和装置，利用压电陶瓷材料具有压电效应而能够产生膨胀变形和向外的压力的原理，通过控制单元20和功率放大器21对压电陶瓷执行器173施加对应的电压信号的方式，即通过电压实现实时和定量的压力，因此可以产生用户想要的外力，以抵消掉叶片式旋转机械原有的轴向力，这样可以避免转子13的来回窜动，从而能够避免造成系统器械震动而引起的轴承和其他零部件的疲劳和损坏，有利于旋转机械的稳定运行。

总的来讲，本实用新型提供了一种能够在不影响原旋转机械工作效率和运行稳定性的前提下，抵消旋转过程中产生的所有轴向力的轴向力平衡控制系统和装置。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种轴向力平衡控制系统，其特征在于，用于平衡叶片式旋转机械的轴向力，包括：

2.根据权利要求1所述的轴向力平衡控制系统，其特征在于，所述平衡组件包括两个以上所述压力传感器，所述支架为环形支架，所述环形支架均匀布置有两个以上螺纹孔，用于安装对应的所述压力传感器。

3.根据权利要求1所述的轴向力平衡控制系统，其特征在于，所述压力传感器的为圆柱状结构，且底部设置有凹槽，用于安装所述压电陶瓷执行器。

4.根据权利要求1所述的轴向力平衡控制系统，其特征在于，所述压电陶瓷执行器的数学模型采用以下公式进行描述：

F＝kΔl-nd₃₃ku (1)

5.一种轴向力平衡装置，其特征在于，包括壳体、安装在壳体的中心孔内的转子、分别设置在所述转子两端的第一轴承和第二轴承以及根据权利要求1至4中任一项所述的轴向力平衡控制系统，其中所述壳体包括靠近于叶轮端的第一壳体、靠近于电机端的第二壳体以及设置在所述第一壳体和所述第二壳体之间的中间壳体，所述轴向力平衡控制系统的平衡组件安装在所述第一壳体和所述第一轴承之间。

6.根据权利要求5所述的轴向力平衡装置，其特征在于，所述第一壳体包括设置在叶轮和所述中间壳体之间的第一挡板和自所述第一挡板向所述壳体的轴向向内延伸的第二挡板，所述第一挡板用于限制所述平衡组件和所述第一轴承的轴向位移，所述第二挡板用于限制所述平衡组件和所述第一轴承的径向位移；所述第二壳体包括与所述第一挡板相对的第三挡板和弯折延伸自所述第三挡板的第四挡板，所述第三挡板用于约束所述第二轴承的径向自由度，所述第四挡板用于限制所述转子和所述第二轴承的轴向位移。

7.根据权利要求6所述的轴向力平衡装置，其特征在于，所述平衡组件的压电陶瓷执行器在径向方向上与所述第一挡板的内侧间隙配合，在轴向方向上与所述第二挡板通过螺栓形成螺纹连接。