磁性軸承和其制造方法以及包括該磁性軸承的旋轉(zhuǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性軸承。本發(fā)明還涉及一種包括這樣的磁性軸承的旋轉(zhuǎn)裝置。本發(fā)明還涉及一種用于制造這樣的磁性軸承的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以已知的方式，磁性軸承可以集成到旋轉(zhuǎn)裝置，諸如飛輪、渦輪分子栗、渦輪膨脹機(jī)、渦輪壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、主軸、冷卻器等。例如，飛輪被設(shè)計(jì)用來存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)能量。配備有傳統(tǒng)軸承的飛輪的旋轉(zhuǎn)速率被限制到幾千RPM(revolut1ns per minute，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，而安裝有磁性軸承的飛輪可達(dá)到十萬RPM。
[0003]W0-A-2008/039256公開了磁性軸承的一個(gè)例子，其包括屬于同一中心自組件的致動(dòng)器和傳感器。磁性軸承還包括布置在中心子組件的兩側(cè)上的兩個(gè)支撐板。由電磁體形成的致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為支撐和定位旋轉(zhuǎn)設(shè)備，諸如旋轉(zhuǎn)軸。傳感器被設(shè)計(jì)為控制致動(dòng)器的操作。磁性軸承還包括用于傳輸能量或信號(hào)的電線。
[0004]今天，磁性軸承的不同組成部分的裝配是手動(dòng)完成的。通常，磁性致動(dòng)器和傳感器包括由銅線制成并卷繞在線圈保持器上的磁性線圈。用于制造這樣的磁性軸承的方法包括手動(dòng)操作。磁性線圈被手動(dòng)地卷繞在線圈保持器上。此外，磁性線圈之間的電連接是手動(dòng)完成的。因此，這些方法用來制造磁性軸承的勞動(dòng)時(shí)間和成本都不能完全令人滿意，特別是對(duì)于高產(chǎn)量來說。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的磁性軸承。
[0006]為此目的，本發(fā)明涉及一種適合于裝配旋轉(zhuǎn)裝置的磁性軸承。根據(jù)本發(fā)明中，磁性軸承包括:設(shè)有磁性基部和安裝在該磁性基部上的至少三個(gè)致動(dòng)器線軸(bobbins)的致動(dòng)器子組件，和設(shè)有與致動(dòng)器線軸相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)磁性傳感器的傳感器子組件。此外，在致動(dòng)器子組件和傳感器子組件中的至少一個(gè)子組件包括安裝在一起的至少三個(gè)扇區(qū)。此外，每個(gè)扇區(qū)包括:當(dāng)扇區(qū)屬于致動(dòng)器子組件時(shí)的至少一個(gè)致動(dòng)器線軸，或當(dāng)扇區(qū)屬于傳感器子組件時(shí)的至少一個(gè)磁性傳感器。
[0007]由于本發(fā)明，制造磁性軸承的勞動(dòng)時(shí)間和成本被降低。磁性軸承具有模塊化結(jié)構(gòu)，這使得其制造過程更簡(jiǎn)單并且更迅速。由于子組件中的至少一個(gè)包括多個(gè)扇區(qū)，磁性系統(tǒng)的安裝更容易并且可以自動(dòng)化。與手動(dòng)組裝相比，自動(dòng)卷繞減少了制造磁性軸承的勞動(dòng)時(shí)間，并增加了高產(chǎn)量的可行性。與單疊片堆疊相比，線軸可以更大，從而增加了磁性軸承的負(fù)載能力。
[0008]根據(jù)本發(fā)明有利但不是強(qiáng)制性的其它方面，這樣的磁性軸承可包括以下特征中的一個(gè)或幾個(gè):
[0009]-致動(dòng)器子組件包括安裝在一起的至少三個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)包括至少一個(gè)致動(dòng)器角(horn)和安裝在致動(dòng)器角上的致動(dòng)器線軸。
[0010]-致動(dòng)器子組件包括安裝在一起的四個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)圍繞磁性軸承的中心軸線延伸超過90度角。
[0011]-致動(dòng)器子組件的每個(gè)扇區(qū)包括由單個(gè)部件制成在一起的兩個(gè)致動(dòng)器角和安裝在致動(dòng)器角上的兩個(gè)致動(dòng)器線軸。
[0012]-每個(gè)磁性傳感器位于所述致動(dòng)器子組件的兩個(gè)扇區(qū)之間的連接處。
[0013]-每個(gè)磁性傳感器介于磁性軸承的中心軸線與致動(dòng)器子組件的扇區(qū)中的一個(gè)的中心之間。
[0014]-傳感器子組件包括安裝在一起的至少三個(gè)扇區(qū)并且每個(gè)包括至少一個(gè)磁性傳感器。
[0015]-傳感器子組件包括基部和中間支撐件，所述中間支撐件設(shè)有傳感器角并且緊固在基部與每個(gè)接收在傳感器角中的一個(gè)上的磁性傳感器之間。
[0016]-中間磁性支撐件包括主要部分和形成叉的兩個(gè)傳感器角。
[0017]-磁性軸承包括布置在致動(dòng)器子組件的兩側(cè)上的兩個(gè)傳感器子組件。
[0018]-磁性軸承僅包括布置在致動(dòng)器子組件的一側(cè)上的一個(gè)傳感器子組件。
[0019]-在磁性致動(dòng)器和磁性傳感器之中的至少一個(gè)磁性系統(tǒng)共同包括:線圈保持器;卷繞在線圈保持器上的線圈；和，集成到線圈保持器并且設(shè)計(jì)用于插入至少一根導(dǎo)線的連接器設(shè)備。
[0020]-線圈保持器支撐單個(gè)線圈。特別地，致動(dòng)器線軸的線圈保持器支撐單個(gè)線圈。
[0021]-線圈保持器包括兩個(gè)平行板和一個(gè)中心部分，所述線圈在兩平行板之間被卷繞在所述中心部分上。
[0022]-線圈保持器包括兩個(gè)橫向部分，其各自支撐一個(gè)線圈。特別地，磁性傳感器的線圈保持器支撐兩個(gè)線圈。
[0023]-線圈保持器的每個(gè)橫向部分包括兩個(gè)平行板和一個(gè)中心部分，線圈在兩平行板之間被卷繞在所述中心部分上。
[0024]-致動(dòng)器線軸的線圈保持器包括凹部，其在線圈內(nèi)延伸并且接收電磁體。
[0025]-磁性傳感器的線圈保持器包括凹部，其在線圈內(nèi)延伸并且接收傳感器角。
[0026]-連接器設(shè)備是絕緣體位移連接器，其設(shè)計(jì)為接收并自動(dòng)地約束至少一根導(dǎo)線
[0027]本發(fā)明還涉及一種包括上文提到的磁性軸承的旋轉(zhuǎn)裝置，例如飛輪、渦輪分子栗、渦輪膨脹機(jī)、渦輪壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、主軸或冷卻器。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于制造上文提到的磁性軸承的方法。所述制造方法至少包括以下步驟:
[0029](a)制造致動(dòng)器子組件；
[0030](b)制造傳感器子組件；和
[0031](C)組裝該致動(dòng)器子組件和傳感器子組件，以形成磁性軸承。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(a)和/或在步驟(b)的過程中，至少設(shè)置三個(gè)扇區(qū)以形成致動(dòng)器子組件或傳感器子組件，當(dāng)該扇區(qū)屬于致動(dòng)器子組件時(shí)，每個(gè)扇區(qū)包括至少一個(gè)磁性致動(dòng)器，或者，當(dāng)該扇區(qū)屬于傳感器子組件時(shí)，每個(gè)扇區(qū)包括至少一個(gè)磁性傳感器。
【附圖說明】
[0033]本發(fā)明現(xiàn)在將對(duì)應(yīng)附圖進(jìn)行解釋，其作為說明性示例，而沒有限制本發(fā)明的目的。在附圖中:
[0034]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的徑向磁性軸承的透視圖；
[0035]-圖2是圖1的磁性軸承的分解透視圖，其包括致動(dòng)器子組件、兩個(gè)傳感子組件(僅為其中一個(gè)呈現(xiàn)了傳感器)和印刷電路板；
[0036]-圖3是在組裝好的沒有傳感器和印刷電路板的磁性軸承以更大尺度的透視圖；
[0037]-圖4是圖3的磁性軸承沿箭頭IV的頂視圖；
[0038]-圖5是類似于圖4以更大尺度的視圖，其示出包括設(shè)有磁性致動(dòng)器線軸的四個(gè)扇區(qū)的致動(dòng)器子組件；
[0039]-圖6是類似于圖5以更大尺度的視圖，其僅示出致動(dòng)器子組件的一個(gè)扇區(qū)；
[0040]-圖7是類似于圖4以更大尺度的視圖，其示出包括基部、中間磁性支撐件和磁性傳感器線軸的傳感器子組件；
[0041 ]-圖8是圖7的傳感器子組件的透視圖；
[0042]-圖9是磁性傳感器線軸和它的磁性支撐件沿圖8上的箭頭IX的頂視圖；和
[0043]-圖10是在圖9上示出的磁性傳感器線軸和它的磁性支撐件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1至圖1O示出了根據(jù)本發(fā)明的磁性軸承I和它的構(gòu)成元件。更精確地，圖1至圖1O示出了徑向作用磁性軸承I的靜態(tài)部分，而為簡(jiǎn)單起見未示出轉(zhuǎn)子部分。
[0045]如圖1至圖4示，磁性軸承I定心在中心軸線Xl上，并且包括致動(dòng)器子組件2、傳感器子組件4和印刷電路板6。磁性軸承I還包括設(shè)計(jì)用于容納元件2、4和6的蓋部分，其出于簡(jiǎn)化目的而未呈現(xiàn)。磁性軸承I還包括用于傳送能量或信號(hào)的電線，其出于簡(jiǎn)化目的而未呈現(xiàn)。磁性軸承I具有模塊化結(jié)構(gòu)，這使得其制造過程更簡(jiǎn)單并且更迅速。子組件2或3被構(gòu)造為在磁性軸承I的內(nèi)部形成磁回路