軸向磁懸浮軸承用定心裝置及軸向磁懸浮軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軸承結(jié)構(gòu)技術(shù)，尤其涉及一種軸向磁懸浮軸承用定心裝置及軸向磁懸浮軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮軸承也稱磁力軸承，是一種高性能軸承，它利用可控電磁場將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮于預(yù)先給定的位置。由于轉(zhuǎn)子和定子不存在機(jī)械接觸，因此磁懸浮軸承具有無機(jī)械磨損、無需潤滑的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種高速、真空和超凈的環(huán)境中。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有的一種永磁偏置軸向磁力軸承的原理示意圖。該軸向軸承主要為轉(zhuǎn)子提供穩(wěn)定的懸浮軸向力，即磁極al6、al8對推力盤al2產(chǎn)生正、反方向的軸向拉力，使得轉(zhuǎn)子在平衡位置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而到穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的效果。但在該技術(shù)方案中，磁鋼a20與推力盤al2之間的間隙a21處會產(chǎn)生影響轉(zhuǎn)子平衡的徑向力，理想狀態(tài)下，如果轉(zhuǎn)子運(yùn)行在平衡位置上，該徑向力對轉(zhuǎn)子作用的合力為0，而當(dāng)磁鋼a20與推力盤al2的同軸度裝配精度不良，則該徑向力在轉(zhuǎn)子運(yùn)行在平衡位置時(shí)會形成持續(xù)的干擾力，帶來激發(fā)出轉(zhuǎn)子固頻而裝置發(fā)生共振的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]如圖2所示，為現(xiàn)有的一種空調(diào)用軸向磁力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖，其出力原理與圖1一致。該軸向磁力軸承包括前軸向鐵芯b2、后軸向鐵芯b3、磁鋼b4、軸向鐵芯b5、線圈b7、軸b6和推力盤bl。其軸向鐵芯b5內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子外圓的同軸度依靠磁鋼b4的上下兩面與軸向鐵芯b5外圓、后軸向鐵芯b3內(nèi)圓配合形成。由于磁鋼b4需要裝配在軸向鐵芯b5與后軸向鐵芯b3中間，裝配時(shí)會預(yù)留一定的間隙，這樣就會造成軸向組件裝配好后，軸向鐵芯b5存在偏心現(xiàn)象，產(chǎn)生徑向干擾力，進(jìn)而存在激發(fā)轉(zhuǎn)子固頻而共振的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，依靠磁鋼b4定位時(shí)，磁鋼b4的強(qiáng)磁會干擾測量設(shè)備，將無法測量后軸向鐵芯b3的外圓面與軸向鐵芯b5的內(nèi)圓面的同軸度，進(jìn)而無法再次修配該同軸度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提出一種軸向磁懸浮軸承用定心裝置及軸向磁懸浮軸承，能夠消除軸向磁懸浮軸承在轉(zhuǎn)子處于平衡位置運(yùn)行時(shí)因裝配偏心而引入的徑向干擾力。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種軸向磁懸浮軸承用定心裝置，包括磁極外殼和設(shè)置在所述磁極外殼內(nèi)的軸向鐵芯，其中還包括:軸向鐵芯定位環(huán)，所述軸向鐵芯定位環(huán)的徑向外圓面頂靠在所述磁極外殼的徑向內(nèi)圓面上，所述軸向鐵芯定位環(huán)的徑向內(nèi)圓面頂靠在所述軸向鐵芯的徑向外表面上，以實(shí)現(xiàn)所述軸向鐵芯的徑向定位。
[0007]進(jìn)一步的，所述磁極外殼包括前軸向鐵芯和后軸向鐵芯，所述前軸向鐵芯與所述后軸向鐵芯相扣合，形成能夠容納所述軸向鐵芯和所述軸向鐵芯定位環(huán)的容納空間，所述軸向鐵芯定位環(huán)的徑向外圓面頂靠在所述前軸向鐵芯的徑向內(nèi)圓面或者所述后軸向鐵芯的徑向內(nèi)圓面。
[0008]進(jìn)一步的，所述軸向鐵芯定位環(huán)的一側(cè)軸向端面頂靠在所述磁極外殼的一個(gè)內(nèi)側(cè)壁面上，所述軸向鐵芯通過外圓周上設(shè)置的凸臺頂靠在所述軸向鐵芯定位環(huán)的另一側(cè)軸向端面上，以實(shí)現(xiàn)所述軸向鐵芯的軸向定位。
[0009]進(jìn)一步的，所述凸臺設(shè)置在所述軸向鐵芯靠近所述軸向鐵芯定位環(huán)一側(cè)的外圓周上，所述凸臺的徑向圓周面作為所述軸向鐵芯的徑向外表面頂靠在所述軸向鐵芯定位環(huán)的徑向內(nèi)圓面上，所述凸臺與所述軸向鐵芯的外圓周面之間的臺階面頂靠所述軸向鐵芯定位環(huán)的另一側(cè)軸向端面。
[0010]進(jìn)一步的，還包括磁鋼保持架和多個(gè)磁鋼，所述磁鋼保持架設(shè)置在所述軸向鐵芯和所述磁極外殼之間的間隙中，所述多個(gè)磁鋼沿所述磁鋼保持架的圓周方向嵌設(shè)在所述磁鋼保持架內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步的，所述軸向鐵芯定位環(huán)采用非導(dǎo)磁材料制成。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種軸向磁懸浮軸承，包括線圈絕緣骨架、纏繞在所述線圈絕緣骨架上的控制線圈和推力盤，其中還包括前述的軸向磁懸浮軸承用定心裝置。
[0013]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型在軸向磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)中增加了軸向鐵芯定位環(huán)，依靠軸向鐵芯和軸向鐵芯定位環(huán)以及磁極外殼之間的過盈裝配來確保軸向鐵芯與推力盤的裝配同軸度，進(jìn)而消除了軸向磁懸浮軸承在平衡位置時(shí)的徑向干擾力，實(shí)現(xiàn)對軸向鐵芯的徑向定位。
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0015]圖1為現(xiàn)有的一種永磁偏置軸向磁力軸承的原理示意圖。
[0016]圖2為現(xiàn)有的一種空調(diào)用軸向磁力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型軸向磁懸浮軸承的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型軸向磁懸浮軸承實(shí)施例的裝配流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]考慮到現(xiàn)有軸向磁懸浮軸承的軸向鐵芯內(nèi)圓與推力盤外圓之間的同軸度難以滿足工作需要，主要原因在于該同軸度需要依靠磁鋼的裝配間隙確定，而該間隙依靠磁鋼加工的精度確定，而這又受限于磁鋼加工精度難以進(jìn)一步提高。因此，發(fā)明人在軸向磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)中增加了軸向鐵芯定位環(huán)，依靠軸向鐵芯和軸向鐵芯定位環(huán)以及磁極外殼之間頂靠關(guān)系來確保軸向鐵芯與推力盤的裝配同軸度，進(jìn)而消除了軸向磁懸浮軸承在平衡位置時(shí)的徑向干擾力，實(shí)現(xiàn)對軸向鐵芯的徑向定位。
[0021]如圖3所示，為本實(shí)用新型軸向磁懸浮軸承的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，軸向磁懸浮軸承包括線圈絕緣骨架3、纏繞在所述線圈絕緣骨架3上的控制線圈4和推力盤7以及軸向磁懸浮軸承用定心裝置。其中，軸向磁懸浮軸承用定心裝置包括磁極外殼和設(shè)置在磁極外殼內(nèi)的軸向鐵芯8，軸向磁懸浮軸承用定心裝置還包括軸向鐵芯定位環(huán)6，該軸向鐵芯定位環(huán)6的徑向外圓面頂靠在磁極外殼的徑向內(nèi)圓面上，軸向鐵芯定位環(huán)6的徑向內(nèi)圓面頂靠在軸向鐵芯8的徑向外表面上，這樣就能夠依靠軸向鐵芯定位環(huán)6和磁極外殼的配合面以及軸向鐵芯8與軸向鐵芯定位環(huán)6的配合面的共同作用，來實(shí)現(xiàn)軸向鐵芯8的徑向定位，確保軸向鐵芯8的內(nèi)圓面與磁極外殼的裝配同軸度。
[0022]加之磁懸浮精度通常在5個(gè)微米之內(nèi)，轉(zhuǎn)子在平衡位置的徑向干擾力主要來自裝配誤差，而且推力盤7為旋轉(zhuǎn)部件，裝入后磁懸浮將其穩(wěn)定懸浮后，推力盤與磁極外殼的同軸度就可以保證。因此在確保了軸向鐵芯8的內(nèi)圓面與磁極外殼的裝配同軸度后，就能夠保證軸向轉(zhuǎn)子工作在平衡位置時(shí)軸向鐵芯8的內(nèi)圓面與推力盤7的外圓面的同軸度，使軸向磁懸浮軸承工作時(shí)引入的徑向間隙ql均勻，避免轉(zhuǎn)子在平衡位置時(shí)持續(xù)的徑向干擾力的產(chǎn)生，避免共振風(fēng)險(xiǎn)，確保轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)行。
[0023]在圖3中，磁極外殼包括前軸向鐵芯1和后軸向鐵芯5，前軸向鐵芯1與所述后軸向鐵芯5相扣合，形成能夠容納軸向鐵芯8和所述軸向鐵芯定位環(huán)6的容納空間。圖3中的后軸向鐵芯5具有更深的容腔，因此軸向鐵芯定位環(huán)6可以設(shè)置在后軸向鐵芯5—側(cè)，并使軸向鐵芯定位環(huán)6的徑向外圓面頂靠在后軸向鐵芯5的徑向內(nèi)圓面。在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以使軸向鐵芯定位環(huán)6設(shè)置在前軸向鐵芯1 一側(cè)，并使軸向鐵芯定位環(huán)6的徑向外圓面頂靠在所述前軸向鐵芯1的徑向內(nèi)圓面。
[0024]軸向鐵芯定位環(huán)6的一側(cè)軸向端面可以頂靠在磁極外殼的一個(gè)內(nèi)側(cè)壁面上，例如圖3中后軸向鐵芯5的內(nèi)側(cè)壁面上，而軸向鐵芯8通過外圓周上設(shè)置的凸臺頂靠在軸向鐵芯定位環(huán)6的另一側(cè)軸向端面上，以實(shí)現(xiàn)軸向鐵芯8的軸向定位。這樣通過軸向鐵芯定位環(huán)6與后軸向鐵芯5在軸向和徑向上的配合，以及軸向鐵芯定位環(huán)6與軸向鐵芯8在軸向和徑向上的配合，來實(shí)現(xiàn)軸向鐵芯8相對于后軸向鐵芯5的軸向和徑向的定心?，F(xiàn)有的軸向磁懸浮軸承中軸向鐵芯和推力盤工作時(shí)如果各自內(nèi)外圓的同軸度不良，即便永磁偏置的徑向工作承載力(由徑向氣隙ql產(chǎn)生)與軸向工作承載力(由軸向氣隙q2和q3共同作用產(chǎn)生)的耦合量已知，因偏心仍然會造成耦合量失穩(wěn)，增加控制軸向轉(zhuǎn)子的控制難度，甚至無法啟動。而本實(shí)施例的軸向磁懸浮軸承通過確保裝配同軸度來盡可能的降低偏心量，可以減少因裝配偏心所引入的軸向控制耦合量，提高整機(jī)效率。<