磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器制造技术

本申请提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。该磁悬浮轴承包括径向轴承，径向轴承包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子铁芯，转子组件套设在定子组件的内周侧，定子铁芯的轴向方向的中部设置有用于产生偏置磁场的第一永磁体，第一永磁体径向充磁，定子铁芯的内周壁第一端设置有控制第一控制磁极，用于控制转子组件沿第一直线往复运动，定子铁芯的内周壁第二端设置有第二控制磁极，用于控制转子组件沿第二直线往复运动，第一直线与第二直线位于第一平面内，第一平面垂直于定子铁芯的中心轴线。根据本申请的磁悬浮轴承，能够避免在对磁悬浮轴承进行多自由度控制时，多自由度的控制磁场相互耦合，控制逻辑复杂的问题。

Magnetic Bearing, Motor, Compressor and Air Conditioner

【技术实现步骤摘要】
磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器
本申请属于电机
，具体涉及一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。
技术介绍
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。现有技术中公开了一种永磁偏置径向磁轴承结构，径向充磁永磁环通过定子、副气隙、转子、主气隙形成闭合回路，建立偏置磁场，控制绕组通过主磁极建立闭合回路控制磁场，控制主气隙处的偏置磁通，实现对转轴径向两自由度控制。然而，径向两自由度同时控制时，两自由度的控制磁场相互耦合，控制逻辑复杂；径向两自由度控制绕组单一，当某一绕组出现故障时，对应径向自由度的控制将失效，如在高速被支撑件高速旋转时发生故障，将造成严重后果，系统可靠性低。
技术实现思路
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器，能够避免在对磁悬浮轴承进行多自由度控制时，多自由度的控制磁场相互耦合，控制逻辑复杂的问题。为了解决上述问题，本申请提供一种磁悬浮轴承，包括径向轴承，径向轴承包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子铁芯，转子组件套设在定子组件的内周侧，定子铁芯的轴向方向的中部设置有用于产生偏置磁场的第一永磁体，第一永磁体径向充磁，定子铁芯的内周壁第一端设置有控制第一控制磁极，第一控制磁极用于控制转子组件沿第一直线往复运动，定子铁芯的内周壁第二端设置有第二控制磁极，第二控制磁极用于控制转子组件沿第二直线往复运动，第一直线与第二直线位于第一平面内，第一平面垂直于定子铁芯的中心轴线。优选地，第一直线沿水平方向延伸，第二直线沿竖直方向延伸。优选地，第一永磁体、定子铁芯、第一控制磁极和转子组件之间形成控制转子组件沿第一直线往复运动的第一控制磁场，第一控制磁场位于第一永磁体的第一端；第一永磁体、定子铁芯、第二控制磁极和转子组件之间形成控制转子组件沿第二直线往复运动的第二控制磁场，第二控制磁场位于第一永磁体的第二端。优选地，第一控制磁极包括设置在定子铁芯第一端端部的第一铁芯和绕设在第一铁芯上的第一线圈，两个第一铁芯位于定子铁芯的同一直径的两端，第一铁芯从定子铁芯的内周壁径向向定子铁芯的中心轴线凸出。优选地，两个第一线圈相互独立控制。优选地，第二控制磁极包括设置在定子铁芯第二端端部的第二铁芯和绕设在第二铁芯上的第二线圈，两个第二铁芯位于定子铁芯的同一直径的两端，第二铁芯从定子铁芯的内周壁径向向定子铁芯的中心轴线凸出。优选地，两个第二线圈相互独立控制。优选地，第二铁芯与定子铁芯一体成型。优选地，第一永磁体包括四个环形段，四个环形段沿定子铁芯的内周侧周向均匀分布，其中两个相对的环形段位于第一直线上，另外两个相对的环形段位于第二直线上。优选地，第一永磁体位于定子铁芯的中部，第一控制磁极和第二控制磁极与第一永磁体之间的轴向间距相同。优选地，定子铁芯的内周壁上固定设置有固定架，固定架上设置有固定槽，第一永磁体固定设置在固定槽内。优选地，定子铁芯内还设置有止挡环，固定架轴向止挡在止挡环上。优选地，定子铁芯包括内铁芯和位于内铁芯两端的控制磁极段，至少一个控制磁极段与内铁芯分体设置。优选地，定子组件还包括壳体，壳体套设在定子铁芯外周，壳体的两端分别设置有轴向限位结构，定子铁芯通过轴向限位结构轴向限位在壳体内。优选地，轴向限位结构包括设置在壳体第一端的止挡凸缘和设置在壳体第二端的轴向挡板，内铁芯和控制磁极段均轴向限位在止挡凸缘和轴向挡板之间。优选地，止挡凸缘与壳体一体成型，轴向挡板可拆卸地固定连接在壳体的第二端。优选地，磁悬浮轴承还包括轴向轴承，轴向轴承套设在径向轴承外周。优选地，轴向轴承的两端与径向轴承的两端齐平。优选地，轴向轴承的两端分别设置有止推盘。优选地，磁悬浮轴承包括两个沿轴向间隔设置的径向轴承，轴向轴承套设在其中一个径向轴承的外周。优选地，第一控制磁极和第二控制磁极相互独立。根据本申请的另一方面，提供了一种电机，包括磁悬浮轴承，磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。根据本申请的另一方面，提供了一种压缩机，包括磁悬浮轴承，磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。根据本申请的另一方面，提供了一种空调器，包括磁悬浮轴承，磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承。本申请提供的磁悬浮轴承，包括径向轴承，径向轴承包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子铁芯，转子组件套设在定子组件的内周侧，定子铁芯的轴向方向的中部设置有用于产生偏置磁场的第一永磁体，第一永磁体径向充磁，定子铁芯的内周壁第一端设置有控制第一控制磁极，第一控制磁极用于控制转子组件沿第一直线往复运动，定子铁芯的内周壁第二端设置有第二控制磁极，第二控制磁极用于控制转子组件沿第二直线往复运动，第一直线与第二直线位于第一平面内，第一平面垂直于定子铁芯的中心轴线。该磁悬浮轴承中，径向轴承在第一永磁体第一端的定子铁芯上设置第一控制磁极，在第一永磁体第二端的定子铁芯上设置第二控制磁极，且第一控制磁极单独用于控制第一直线上的往复运动，第二控制磁极单独用于控制第二直线上的往复运动，第一直线和第二直线相互垂直，这就保证了第一控制磁极对于转子组件的运动控制与第二控制磁极对于转子组件的运动控制互不相干，控制转子组件在第一直线和第二直线上的运动的控制磁路之间不会发生耦合，因此能够根据需求提供不同大小的第一直线方向的吸力与第二直线方向的吸力，便于系统控制，控制逻辑更加简单，提高磁悬浮径向控制系统的稳定性与可靠性。附图说明图1为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承剖视结构示意图；图2为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承立体结构示意图；图3为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承分解结构示意图；图4为本申请实施例的磁悬浮轴承的轴向轴承剖视结构示意图；图5为本申请实施例的磁悬浮轴承的轴向轴承立体结构示意图；图6为本申请实施例的磁悬浮轴承的轴向轴承分解结构示意图图7为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承和轴向轴承组合结构示意图；图8为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承和轴向轴承组合结构立体图；图9为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承和轴向轴承组合结构分解图；图10为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承竖直方向运动控制的磁路图；图11为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承水平方向运动控制的磁路图；图12为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承的左视结构图；图13为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承的右视结构图；图14为本申请实施例的磁悬浮轴承的轴向轴承的磁路图；图15为本申请实施例的磁悬浮轴承的径向轴承和轴向轴承组合结构的磁路图；图16为本申请实施例的磁悬浮轴承的多自由度悬浮结构示意图。附图标记表示为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮轴承，其特征在于，包括径向轴承(1)，所述径向轴承(1)包括定子组件(2)和转子组件(3)，所述定子组件(2)包括定子铁芯(4)，所述转子组件(3)套设在所述定子组件(2)的内周侧，所述定子铁芯(4)的轴向方向的中部设置有用于产生偏置磁场的第一永磁体(5)，所述第一永磁体(5)径向充磁，所述定子铁芯(4)的内周壁第一端设置有控制第一控制磁极，所述第一控制磁极用于控制所述转子组件(3)沿第一直线往复运动，所述定子铁芯(4)的内周壁第二端设置有第二控制磁极，所述第二控制磁极用于控制所述转子组件(3)沿第二直线往复运动，所述第一直线与所述第二直线位于第一平面内，所述第一平面垂直于所述定子铁芯(4)的中心轴线。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮轴承，其特征在于，包括径向轴承(1)，所述径向轴承(1)包括定子组件(2)和转子组件(3)，所述定子组件(2)包括定子铁芯(4)，所述转子组件(3)套设在所述定子组件(2)的内周侧，所述定子铁芯(4)的轴向方向的中部设置有用于产生偏置磁场的第一永磁体(5)，所述第一永磁体(5)径向充磁，所述定子铁芯(4)的内周壁第一端设置有控制第一控制磁极，所述第一控制磁极用于控制所述转子组件(3)沿第一直线往复运动，所述定子铁芯(4)的内周壁第二端设置有第二控制磁极，所述第二控制磁极用于控制所述转子组件(3)沿第二直线往复运动，所述第一直线与所述第二直线位于第一平面内，所述第一平面垂直于所述定子铁芯(4)的中心轴线。2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一直线沿水平方向延伸，所述第二直线沿竖直方向延伸。3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一永磁体(5)、所述定子铁芯(4)、所述第一控制磁极和所述转子组件(3)之间形成控制所述转子组件(3)沿第一直线往复运动的第一控制磁场，所述第一控制磁场位于所述第一永磁体(5)的第一端；所述第一永磁体(5)、所述定子铁芯(4)、所述第二控制磁极和所述转子组件(3)之间形成控制所述转子组件(3)沿第二直线往复运动的第二控制磁场，所述第二控制磁场位于所述第一永磁体(5)的第二端。4.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一控制磁极包括设置在所述定子铁芯(4)第一端端部的第一铁芯(6)和绕设在所述第一铁芯(6)上的第一线圈(7)，两个所述第一铁芯(6)位于所述定子铁芯(4)的同一直径的两端，所述第一铁芯(6)从所述定子铁芯(4)的内周壁径向向所述定子铁芯(4)的中心轴线凸出。5.根据权利要求4所述的磁悬浮轴承，其特征在于，两个所述第一线圈(7)相互独立控制。6.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第二控制磁极包括设置在所述定子铁芯(4)第二端端部的第二铁芯(8)和绕设在所述第二铁芯(8)上的第二线圈(9)，两个所述第二铁芯(8)位于所述定子铁芯(4)的同一直径的两端，所述第二铁芯(8)从所述定子铁芯(4)的内周壁径向向所述定子铁芯(4)的中心轴线凸出。7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承，其特征在于，两个所述第二线圈(9)相互独立控制。8.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第二铁芯(8)与所述定子铁芯(4)一体成型。9.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一永磁体(5)包括四个环形段，所述四个环形段沿所述定子铁芯(4)的内周侧周向均匀分布，其中两个相对的所述环形段位于第一直线上，另外两个相对的环形段位于第二直线上。10.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建明，胡余生，陈彬，张小波，张芳，龚高，吴瑞，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44