永磁偏置軸向磁懸浮軸承及離心壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及磁懸浮軸承技術領域，特別是涉及一種永磁偏置軸向磁懸浮軸承及采用該軸承的離心壓縮機。
【背景技術】
[0002]混合型磁懸浮軸承采用永磁材料產生偏置磁場，能夠有效降低功率損耗，是磁懸浮軸承技術發展的一個重要方向。
[0003]目前的混合型軸向磁懸浮軸承一般包括主軸、轉子導磁鐵芯、定子導磁鐵芯、環形永磁體、右軸向磁極、控制繞組、左軸向磁極和推力盤，其利用軸向充磁的環形永磁體在左軸向間隙和右軸向間隙中建立偏置磁場，控制繞組產生的控制磁通與偏置磁場的磁通在左軸向間隙和右軸向間隙中疊加，從而實現軸向懸浮。當混合型磁懸浮軸承應用于軸向存在某一方向外力的場合，如離心壓縮機時，離心壓縮機的氣動部分會對主軸產生一個軸向的拉力，從而增加了軸承的軸向控制難度。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提供一種永磁偏置軸向磁懸浮軸承及離心壓縮機，有效降低了運行過程中的軸向控制難度。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種永磁偏置軸向磁懸浮軸承，包括
[0007]右軸向磁極；
[0008]左軸向磁極，所述左軸向磁極與所述右軸向磁極相連接；
[0009]定子導磁鐵芯，所述定子導磁鐵芯設置在所述右軸向磁極的右側或所述左軸向磁極的左側；
[0010]主軸，所述主軸設置在所述左軸向磁極、所述右軸向磁極與所述定子導磁鐵芯所形成的軸向開孔中；
[0011]推力盤，所述推力盤套裝在所述主軸上，所述推力盤與所述定子導磁鐵芯之間設置有第一軸向間隙；以及
[0012]永磁體，所述永磁體設置在所述定子導磁鐵芯與所述右軸向磁極之間或所述定子導磁鐵芯與所述左軸向磁極之間。
[0013]在其中一個實施例中，所述第一軸向間隙為0.1mm?1mm。
[0014]在其中一個實施例中，所述推力盤與所述左軸向磁極之間設置有第二軸向間隙，所述推力盤與所述右軸向磁極之間設置有第三軸向間隙。
[0015]在其中一個實施例中，所述第二軸向間隙為0.1mm?1臟，所述第三軸向間隙為0.1mm ?Imm0
[0016]在其中一個實施例中，所述主軸與所述定子導磁鐵芯之間互不接觸。
[0017]在其中一個實施例中，所述定子導磁鐵芯包括相互連接的軸向部和徑向部；所述徑向部與所述永磁體相接觸，所述軸向部與所述主軸平行。
[0018]在其中一個實施例中，所述軸向部在所述主軸上的垂直投影的面積為O。
[0019]在其中一個實施例中，所述軸向部在所述主軸上的垂直投影的面積大于0，且所述軸向部與所述主軸之間設置有第一徑向間隙。
[0020]在其中一個實施例中，所述第一徑向間隙大于等于5mm。
[0021]在其中一個實施例中，所述軸向部與所述右軸向磁極之間設置有第二徑向間隙。
[0022]在其中一個實施例中，所述第二徑向間隙大于等于5mm。
[0023]在其中一個實施例中，所述永磁偏置軸向磁懸浮軸承還包括控制繞組；
[0024]所述控制繞組設置在所述左軸向磁極、所述右軸向磁極和所述推力盤所圍設的內空間中，且所述控制繞組與所述左軸向磁極、所述右軸向磁極和所述推力盤均不接觸。
[0025]一種離心壓縮機，采用所述的永磁偏置軸向磁懸浮軸承。
[0026]本實用新型的有益效果如下:
[0027]本實用新型的永磁偏置軸向磁懸浮軸承，包括右軸向磁極、左軸向磁極、主軸、推力盤、定子導磁鐵芯和永磁體，永磁體的磁通通過右軸向磁極、左軸向磁極、推力盤和定子導磁鐵芯形成回路，從而構建偏置磁場。在定子導磁鐵芯和推力盤之間增設了一個軸向間隙，在永磁體的磁通下，該軸向間隙可以提供恒定存在的拉力，從而平衡了軸向方向的外力，降低了軸承的軸向控制難度。此外，本實用新型中去除了轉子導磁鐵芯，進而減少了裝配工序，簡化了本實用新型軸承的結構。本實用新型的離心壓縮機采用上述的永磁偏置軸向磁懸浮軸承，具有較高的工作效率和較長的使用壽命。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的永磁偏置軸向磁懸浮軸承一實施例的剖視圖；
[0029]圖2為圖1所示的永磁偏置軸向磁懸浮軸承的工作原理圖；
[0030]圖3為本實用新型的永磁偏置軸向磁懸浮軸承另一實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]以下對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0032]本實用新型中，所述的外端是指遠離主軸500的一端，內端是指靠近主軸500的一端；“左”、“右”等方位詞均是以圖1至圖3的擺放位置為參照；軸向是指與主軸500平行或重合的方向，徑向是指與主軸500垂直的方向。
[0033]參見圖1至圖3，本實用新型提供了一種永磁偏置軸向磁懸浮軸承(以下簡稱軸承)，其包括左軸向磁極300、右軸向磁極100、主軸500、推力盤600、定子導磁鐵芯200和永磁體700。其中，主軸500、定子導磁鐵芯200、推力盤600、左軸向磁極300和右軸向磁極100均可由實心軟磁材料制成；永磁體700可由稀土永磁材料制成，且永磁體700可為環形結構，也可為非環形結構。
[0034]其中，定子導磁鐵芯200設置在右軸向磁極100的右側；左軸向磁極300的右外端面310和右軸向磁極100的左外端面110相連接；主軸500設置在左軸向磁極300、右軸向磁極100和定子導磁鐵芯200所形成的軸向開孔400中；推力盤600套裝在主軸500上，且推力盤600與定子導磁鐵芯200之間設置有第一軸向間隙630 ;永磁體700設置在右軸向磁極100和定子導磁鐵芯200之間，永磁體700的磁通通過右軸向磁極100、左軸向磁極300、推力盤600和定子導磁鐵芯200形成回路。本實用新型的軸承中，推力盤600與左軸向磁極300之間還設置有第二軸向間隙610，推力盤600與右軸向磁極100之間還設置有第三軸向間隙620。
[0035]需要說明的是，在其他實施例中，定子導磁鐵芯200也可以設置在左軸向磁極300的左側，此時，永磁體700設置在定子導磁鐵芯200與左軸向磁極300之間。
[0036]此外，本實用新型的軸承還包括控制繞組800，其中，控制繞組800設置在左軸向磁極300、右軸向磁極100和推力盤600所圍設的內空間900中。一般地，控制繞組800由漆包線繞制而成。作為優選，控制繞組800與左軸向磁極300、右軸向磁極100和推力盤600均不接觸。該方式有效防止了控制繞組800的漆包線破損后與其他組件相接觸造成的短路等現象的發生，提高了軸承的安全性和可靠性。其中，控制繞組800可為多套，為了控制方便，優選為一套。
[0037]參見圖2，本實用新型的軸承的工作原理為:永磁體700的磁通(偏置磁通)通過右軸向磁極100、左軸向磁極300、推力盤600和定子導磁鐵芯200形成回路，并在第一軸向間隙630、第二軸向間隙610和第三軸向間隙620中建立靜態偏置磁場；控制繞組800通電后，控制繞組800的磁通(控制磁通)通過左軸向磁極300、右軸向磁極100和推力盤600形成回路，并在第二軸向間隙610和第三軸向間隙620中建立控制磁場。
[0038]當軸承未工作時，由于結構的不對稱性，永磁體700產生的偏置磁通在第二軸向間隙610中的磁通小于在第一軸向間隙630和第三軸向間隙620處的總磁通，此時，推力盤600左側受到的吸力小于右側受到的吸力，推力盤600會受到一個向右的軸向磁拉力，因此，推力盤600向右偏移，與右軸向磁極100的左內端面吸合；當應用該軸承的設備(如離心機)工作時，推力盤600還會受到一個向左的軸向外力(與上述的軸向磁拉力方向相反)，在控制繞組800的控制下，使得該軸向外力與上述的軸向磁拉力始終保持動態平衡，從而使推力盤600處于平衡位置。
[0039]如果推力盤600受到一個向左的軸向擾動外力，推力盤600就會偏離平衡位置向左側軸向運動，導致偏置磁場在第一軸向間隙630、第二軸向間隙610和第三軸向間隙620中的磁通量發生變化，即第二軸向間隙610減小，第二軸向間隙610中的偏置磁通量增加，第一軸向間隙630和第三軸向間隙620增大，第一軸向間隙630和第三軸向間隙620中的偏置磁通量減小；由于磁極面積一定時，磁場吸力與磁場磁通量的平方成正比，因此造成向左的吸力增加，向右的吸力減小，導致向右的磁拉力減小，從而推力盤600將無法回到平衡位置；此時，位移傳感器檢測出推力盤600的偏離平衡位置的位移量，控制器將這一位移信號轉換成控制電流，通入該控制電流的控制繞組800在第二軸向間隙610和第三軸向間隙620中建立控制磁場，第二軸向間隙610和第三軸向間隙620中的控制磁場與偏置磁場疊加，使得第二軸向間隙61