转子的混合磁悬浮装置制造方法及图纸

一种具有压缩机叶轮（2，3）的转子（1）的混合磁悬浮装置包括：永磁体（104，114），其集成到布置在转子（1）上的（2，3）附近的收缩环（8，18）；永磁体（124，134），其集成到与转子（1）共轴布置并与弹性材料（5，15）连接以限定被动径向的磁性轴承的固定环（23，33）；线圈(6，16)，其与磁性电枢（10，20）连接并面向垂直于所述转子（1）的转子部分（7，17）；以及被配置为用于检测转子（1）的轴向位置的轴向传感器（60，160）以及被配置为用于作为轴向传感器60，160）的输出量的函数馈电给线圈（6，16）的控制装置（200），用于产生轴向轴承力和电机转矩二者从而适于限定无轴向轴承的电机。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
转子的混合磁悬浮装置
本技术涉及一种转子的混合(hybrid)的磁悬浮装置(magneticsuspension)，所述转子具有在它的第一端处的第一压缩机叶轮和在它的第二端处的第二压缩机叶轮。本技术更具体地说然而并非仅应用于电助推的涡轮增压器，离心式汽车-压缩机，串联式汽车-压缩机，例如适合用于车辆的散热与空调装置的紧凑式电动压缩机。该车辆可包括特别的陆地车辆例如混合电动车辆(HEV)或电动车辆(EV)以及飞行器或其他种类的车辆。
技术介绍
传统的电动压缩机，例如用于车辆的散热和空调压缩机，典型地与电机有关。这样的电机驱动的压缩机的例子在专利文献US6183215B1中给出。这几类电机驱动的压缩机具有与润滑剂、制冷剂、低的工作速度、摩擦损失和不紧凑有关的许多缺点。主要的两类散热和空调电动压缩机用于HEV/EV车辆:旋转式的叶片式压缩机和振动式螺旋型压缩机(scroll type compressors)。这两类与电机有关的电动压缩机具有以下缺点:一润滑剂用于不同的机械部件，一需检查润滑油与制冷剂(例如卤代烷制冷剂R134a或最近使用的氢氟烯烃制冷剂HFO — 1234yf)的亲合性，—润滑剂应当仔细选择以保护电机绕组使之免受绝缘失效的风险，一需要油分离器和渗漏检测设备来避免EV/HEV车辆中的电力系统的污染，一传统的电动压缩机具有受到限制且不能超过每分钟10，000转的速度，一摩擦损失对电动压缩机的操作是不利的。此外，专利文献US2002/0040581A1公开了一种用于内燃机的废气涡轮增压器，所述内燃机具有布置在废气路线中的废气废气涡轮机和布置在进气道中并通过轴连接到涡轮机的压缩机，该压缩机包括同时形成电机的转子的压缩机叶轮。专利文献EP1201891A1进一步公开了一种具有电动助推的涡轮增压器，其将涡轮增压器的叶轮用作具有绕组的感应电机转子以产生磁场。
技术实现思路
因此，希望提供一种转子的悬浮装置和一种电动压缩机，其可解决这些问题中的大部分。本技术更特别地，虽然不专门地，用于汽车空调应用，因此进一步致力于提供一种考虑了在车辆中产生的高的振动水平并且尽可能紧凑的电动压缩机。本技术更具体地说致力于提供一种用于转子的悬浮装置，该悬浮装置没有增加转子的长度或质量，因此在转子动力学方面没有不利影响。此外，本技术致力于提供一种成本有效、不需维修且低摩擦力的悬浮装置系统，该悬浮装置系统不需要停靠轴承，其与可在五个轴线方向可操作的主动的(active)磁悬浮装置相反。本技术涉及转子的混合磁悬浮装置，所述转子具有在它的第一端处的第一压缩机叶轮和在它的第二端处的第二压缩机叶轮，其中它包括:一集成到第一和第二收缩环的至少第一和第二组永磁体，所述第一和第二收缩环分别布置在所述转子上的所述第一和第二压缩机叶轮附近，所述第一和第二组永磁体由与所述转子共轴的外面的非磁性环保持，一集成到第一和第二固定环的至少第三和第四组永磁体，所述第一和第二固定环分别与所述转子共轴布置且与所述第一和第二压缩机叶轮附近的弹性材料连接，以使得所述第三和第四组永磁体分别面向所述第一和第二组永磁体同时提供它们之间的间隙以限定被动(passive)径向的磁性轴承(magnetic bearing),一至少第一和第二线圈，其分别与所述第一和第二磁性电枢连接并面向垂直于所述转子定位的第一和第二转子部分，以及一配置为用于检测所述转子的轴向位置的轴向传感器，以及配置为用于作为所述轴向传感器的输出量的函数馈电给所述第一和第二线圈的控制装置，用于产生轴向轴承力和电机转矩二者从而适于限定无轴向轴承(axial bearingless)的电机。因为被动径向的磁性轴承不是完全稳定的，因此无轴向轴承的电机，除了它的正常功能之外，充当稳定器，弹性材料充当阻尼支撑件。根据特定的实施例，每个永磁体包括由导电材料例如铜或铝做成的至少一个插入件。由导电材料做成的插入件减小了轴向偏差。当偏差发生时，即如果转子和定子不在中心并且存在气隙变化，那么磁场变化不再为零且反向电流(场)感应在所述插入件中因而稳定所述力。根据具体实施例，由导电材料做成的插入件在沿着转子的纵轴方向上位于相同类型的两个单独的永磁体之间的中间位置。根据另一可能的实施例，由导电材料做成的两个插入件在沿着转子的纵轴方向上位于一单独的永磁体的两侧处。根据一具体实施例，第一和第二收缩环由单个空心筒构成。根据另一可能的实施例，第一和第二收缩环设计成限定一隔热件。无轴向轴承的电机可包括第一和第二转子部分，每个第一和第二转子部分由选为以下部分的部分做成，所述以下部分为:由导电和磁性合金做成的用于限定感应电机的部分、由永磁体做成的用于限定永磁电机的部分、或由硬磁材料做成的用于限定磁滞电机或磁阻电机的部分。根据特定的更具体地说适于串联式汽车-压缩机例如用于车辆的散热和空调(HVAC)系统的实施例，第一和第二转子部分分别位于第一和第二压缩机叶轮的第一和第二正面。根据另一特定的更具体地说适于电助推涡轮增压器的实施例，第一和第二转子部分分别位于盘状件的第一和第二正面上，所述盘状件垂直于转子一体地定位在第一和第二压缩机叶轮之间。【附图说明】图1是根据本技术的第一实施例的串联式压缩机的示意性的纵向剖视图；图2是根据本技术的第二实施例的串联式压缩机的示意性的纵向剖视图；图3是根据本技术的第三实施例的涡轮增压器的示意性的纵向剖视图；图4是根据本技术的第四实施例的涡轮增压器的示意性的纵向剖视图；图5是转子的透视图，所述转子示出将永磁体安装在其上的一可能的方法；图6和图7是转子的示意性的侧视图，所述转子示出将永磁体布置在其上的两种可能的方法；图8是转子的示意性的侧视图,所述转子示出将大于两圈(two rings)的永磁体布置在其上的例子；图9和图10是转子的示意性的侧视图，所述转子示出将具有导电插入件的永磁体布置在其上的两个可能的方法；图11和图12是转子的示意性的侧视图，所述转子示出将具有导电插入件的永磁体布置在其上的其他两种可能的方法；以及图13是转子的示意性的侧视图，所述转子示出将大于两圈的具有导电插入件的永磁体布置在其上的例子。【具体实施方式】将结合通过例子给出的优选实施例描述本技术。图1示出了装备有根据本技术的混合磁悬浮装置的串联式压缩机的例子。这样的串联式压缩机可例如被用于散热和空调(HVAC)系统，该系统可致力于混合的电动车辆(HEV)或电动车辆(EV)或用于飞行器或其他类型的车辆。转子轴I在它的第一端处耦接到第一压缩机叶轮2和在它的第二端处耦接到第二压缩机叶轮3。无轴向轴承的电机包括转子部分7，17，该转子部分垂直地转子轴I定位并且在图1的实施例中更具体地说分别位于第一和第二压缩机叶轮2，3的正面上。转子部分7，17每个可由以下部分的部分做成，该以下部分选自:由导电和磁性合金做成的用于限定感应电机的部分、由永磁体做成的用于限定永磁电机的部分、或由硬磁材料做成的用于限定磁滞电机或磁阻电机的部分。无轴向轴承的电机进一步包括定子，该定子包括磁性电枢10，20和面向各自的转子部分7，17的绕组6，16。通常而言，无轴向轴承的电机包括转子部分7，17和定子部分，所述转子部分例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子（1）的混合磁悬浮装置，所述转子具有在它的第一端处的第一压缩机叶轮（2）和在它的第二端部处的第二压缩机叶轮（3），其特征在于，它包括：－集成到第一和第二收缩环（8，18）的至少第一和第二组永磁体（4，14；104，114），所述第一和第二收缩环分别布置在所述转子（1）上的所述第一和第二压缩机叶轮（2，3）附近，所述第一和第二组永磁体（4，14；104，114）由与所述转子（1）共轴的外面的非磁性环（9，19）保持，－集成到第一和第二固定环（23，33）的至少第三和第四组永磁体（24，34；124，134），所述第一和第二固定环布置成分别与所述转子（1）共轴且与所述第一和第二压缩机叶轮（2，3）附近的弹性材料（5，15）连接，以使得所述第三和第四组永磁体（24，34；124，134）分别面向所述第一和第二组永磁体（4，14；104，114）同时提供它们之间的间隙以限定被动径向的磁性轴承，－至少第一和第二线圈（6，16），该至少第一和第二线圈分别与第一和第二磁性电枢（10，20）连接并分别面向垂直于所述所述转子（1）定位的第一和第二转子部分（7，17），以及－配置为用于检测所述转子（1）的轴向位置的轴向传感器（60，160）,以及配置为用于作为所述轴向传感器（60，160）的输出量的函数馈电给所述第一和第二线圈（6，16）的控制装置（200），用于既产生轴向轴承力又产生电机转矩从而适于限定无轴向轴承的电机。...

【技术特征摘要】
2012.12.26 EP 12306674.81.一种转子(1)的混合磁悬浮装置，所述转子具有在它的第一端处的第一压缩机叶轮(2)和在它的第二端部处的第二压缩机叶轮(3)，其特征在于，它包括: 一集成到第一和第二收缩环(8，18)的至少第一和第二组永磁体(4，14 ;104，114)，所述第一和第二收缩环分别布置在所述转子(1)上的所述第一和第二压缩机叶轮(2，3)附近，所述第一和第二组永磁体(4，14 ;104，114)由与所述转子(1)共轴的外面的非磁性环(9，19)保持， 一集成到第一和第二固定环(23，33)的至少第三和第四组永磁体(24，34;124，134)，所述第一和第二固定环布置成分别与所述转子(1)共轴且与所述第一和第二压缩机叶轮(2,3)附近的弹性材料(5，15)连接，以使得所述第三和第四组永磁体(24，34;124，134)分别面向所述第一和第二组永磁体(4，14 ；104,114)同时提供它们之间的间隙以限定被动径向的磁性轴承， 一至少第一和第二线圈(6,16),该至少第一和第二线圈分别与第一和第二磁性电枢(10，20)连接并分别面向垂直于所述所述转子(1)定位的第一和第二转子部分(7，17)，以及 一配置为用于检测所述转子(1)的轴向位置的轴向传感器(60，160)，以及配置为用于作为所述轴向传感器(60，160)的输出量的函数馈电给所述第一和第二线圈(6，16)的控制装置(200)，用于既产生轴向轴承力又产生电机转矩从而适于限定无轴向轴承的电机。2.根据权利要求1所述的混合磁悬浮装置，其特征在于，每个永磁体(104，124，114，134)包括由导电材料做成的至少一个插入件(12，122，112，132)。3.根据权利要求2所述的混合磁悬浮装置，其特征在于，所述导电材料包括选自铜和铝的材料之一。4.根据权利要求2或3所述的混合磁悬浮装置，其特征在于，由导电材料做成的所述插入件(12，122，112，13...

【专利技术属性】
技术研发人员：R拉特布，YA杜普伊斯，JF达西尔瓦，OY勒马钱德，EM萨拉亨，U施罗德，
申请(专利权)人：SKF磁性机械技术公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR