磁性軸承及其制造方法和包括這種磁性軸承的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁性軸承。本發明還涉及一種包括這種磁性軸承的裝置。本發明還涉及一種用于制造這種磁性軸承的方法。
【背景技術】
[0002]以已知的方式，磁性軸承可以集成到旋轉裝置，諸如飛輪、渦輪分子栗、渦輪膨脹機、渦輪壓縮機、鼓風機、主軸、冷卻器等。例如，飛輪被設計用來存儲旋轉能量。配備有傳統軸承的飛輪的旋轉速率被限制到幾千RPM(每分鐘轉數)，而安裝有磁性軸承的飛輪可達到十萬RPM。
[0003]W0-A-2008/039256公開了磁性軸承的一個例子，其包括致動器和傳感器。由電磁體形成的致動器被設計為支撐和定位旋轉設備，諸如旋轉軸。傳感器被設計為控制致動器的操作。磁性軸承還包括用于傳輸能量或信號的電線。
[0004]通常，磁性致動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。今天，制造這種磁性軸承的方法包括手動操作。磁性線圈被手動地卷繞在線圈保持器上。此夕卜，磁性線圈之間的電連接是手動完成的。此外，磁性軸承的不同組成部分的裝配是手動完成的。因此，采用這些方法來制造磁性軸承的勞動時間和成本都不能完全令人滿意，特別是對于高產量來說。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種改進的磁性軸承。
[0006]為此，本發明涉及一種磁性軸承，其包括:磁性底座；安裝在磁性底座上的至少三個致動器線軸(bobbins);以及與致動器線軸相關聯的磁性傳感器。根據本發明，在致動器線軸和磁性傳感器中的至少一個磁性系統共同包括:線圈保持器；卷繞在線圈保持器上的線圈；以及集成到線圈保持器并且設計用于插入至少一根導線的連接器設備。
[0007]由于本發明，制造磁性軸承的勞動時間和成本被降低。連接器設備被直接地集成到線圈保持器，從而使導線更容易插入并且使磁性系統更容易彼此連接。優選地，所述連接器設備被構造為避免焊接操作。磁性軸承的總體制造過程更簡單并且更快捷。
[0008]有利地，所述線圈可在自動繞線機中自動地卷繞到線圈保持器上，在所述自動繞線機中，構成線圈的導線已插入到連接器內。與手動卷繞相比，自動卷繞減少了制造磁性軸承的勞動時間，并且增加了高產量的可行性。此外，自動卷繞提高了致動器和傳感器的電特性和磁特性的重復性。
[0009]根據本發明有利但不是強制性的其它方面，這種磁性軸承可包括以下特征中的一個或幾個:
[0010]-線圈保持器支撐單個線圈。特別地，致動器線軸的線圈保持器支撐單個線圈。
[0011]-線圈保持器包括兩個平行板和一個中心部分，所述線圈被卷繞在兩平行板之間的中心部分上。
[0012]-線圈保持器包括兩個橫向部分，每個橫向部分支撐一個線圈。特別地，磁性傳感器的線圈保持器支撐兩個線圈。
[0013]-線圈保持器包括連接所述兩個橫向部分的鉸鏈。
[0014]-線圈保持器的每個橫向部分包括兩個平行板和一個中心部分，線圈被卷繞在兩平行板之間的中心部分上。
[0015]-磁性軸承包括:致動器子組件，其包括設置有至少三個致動器角(horn)的磁性底座，每個致動器角接收屬于致動器線軸中的一個的致動器線圈；以及傳感器子組件，其設置有至少三個傳感器角，每個傳感器角接收屬于磁性傳感器中的一個的傳感器線圈。
[0016]-傳感器子組件包括支撐所述磁性傳感器的檢測環和接收所述檢測環的支架。
[0017]-磁性致動器的線圈保持器包括凹部，其在線圈內延伸并且接收電磁體。
[0018]-線圈保持器包括用于接收連接器設備的插槽。
[0019]-線圈保持器由塑料材料制成。
[0020]-連接器設備是絕緣體位移連接器。
[0021]-連接器設備是連體(siamese)絕緣體位移連接器，包括用于插入不同導線的相似的相對連接部分。
[0022]-連接器設備包括直引腳和用于插入導線的連接部分。
[0023]-磁性軸承包括四對致動器線軸。
[0024]-磁性軸承是徑向作用(active)磁性軸承。
[0025]-磁性軸承是軸向作用磁性軸承。
[0026]本發明還涉及一種包括上文提到的磁性軸承的裝置，例如飛輪、渦輪分子栗、渦輪膨脹機、渦輪壓縮機、鼓風機、主軸或冷卻器。
[0027]本發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:
[0028](a)將沒有線圈的線圈保持器定位在自動繞線機中；
[0029](b)將指定為形成線圈或多個線圈的導線的第一端插入到線圈保持器內；
[0030](c)將所述導線繞線圈保持器自動地卷繞，以形成線圈或多個線圈；
[0031](d)將導線的第二端插入到線圈保持器內；以及
[0032](e)將連接器設備結合到線圈保持器，使得導線自動地插入連接器設備內。
[0033]優選地，所述制造方法還至少包括以下步驟:
[0034](f)對磁性軸承的每個致動器線軸和/或每個磁性傳感器執行步驟(a)至(e);
[0035](g)將致動器線軸安裝到磁性底座上以形成致動器子組件；以及
[0036](h)將致動器子組件與傳感器子組件組裝，以形成磁性軸承。
【附圖說明】
[0037]下面參照附圖對本發明進行解釋，附圖僅作為說明性示例，并不限制本發明的目的。在附圖中:
[0038]-圖1是根據本發明的徑向型磁性軸承的透視圖；
[0039]-圖2是圖1的磁性軸承的分解透視圖，包括致動器子組件、傳感器子組件和兩個蓋部分；
[0040]-圖3是更大比例的圖2致動器子組件的透視圖，其包括磁性致動器線軸；
[0041]-圖4是更大比例的圖3磁性致動器線軸的另一透視圖；
[0042]-圖5是更大比例的圖2傳感器子組件的透視圖，其包括磁性傳感器線軸；
[0043]-圖6是組裝好的圖5傳感器子組件沿箭頭VI的仰視圖。
[0044]-圖7和圖8是更大比例的圖5和圖6磁性傳感器線軸的不同透視圖；
[0045]-圖9是示出連接器設備的沿圖6的IX-1X線的局部剖視圖；以及
[0046]-圖10是類似于圖9的剖視圖，其示出了連接器設備的第二實施例。
【具體實施方式】
[0047]圖1至圖9示出了根據本發明的磁性軸承I及其構成元件。更精確地，圖1至圖9示出了徑向作用磁性軸承I的靜態部分，而為了簡單起見未示出轉子部分。
[0048]如圖1和圖2中所示，磁性軸承I定心在中心軸線Xl上，并且包括致動器子組件
2、傳感器子組件3和兩個蓋部分8。磁性軸承I具有模塊化結構，這使得其制造過程更簡單并且更迅速。磁性軸承I還包括用于傳送能量或信號的電線90。子組件2或3被構造為在磁性軸承I的內部形成磁回路。
[0049]致動器子組件2包括磁性致動器底座10，所述磁性致動器底座設置有徑向向內突出的致動器角16。致動器子組件2還包括安裝在致動器角16周圍的磁性致動器線軸20。致動器子組件2對每個致動器角16包括一個致動器線軸20。所述傳感器子組件3包括檢測環4，所述檢測環包括設置有徑向向內突出的傳感器角46的磁性傳感器底座40。檢測環4還包括安裝在傳感器角46周圍的磁性傳感器線軸30。檢測環4對每兩個傳感器角46包括一個傳感器線軸30。傳感器子組件3還包括接收檢測環4的支架5。蓋部分8設置有用于裝配磁性軸承I的聯鎖腿9。
[0050]如圖3和圖4所示，磁性致動器底座10包括定心在軸線Xl上的環12。底座10包括設置在環12內用于接收致動器線軸20的四個存放處(lodgments) 14。兩個角16在各存放處14中從環12朝向軸線Xl延伸。換句話說，底座10包括沿環12并且圍繞軸線Xl分布的八個角16。每個角16具有朝向軸線Xl的彎曲內表面18。共同地，表面18位于定心在軸線Xl上的圓柱體上，并限定用于接收磁性軸承I的轉子部分的空間。底座10優選地由形成獨特的磁性材料塊的Fe-Si層疊金屬堆疊制成。底座10被加工以形成環12、存放處
14、角16和表面18。因此，角16與環12—體地形成。
[0051]每個致動器線軸20包括線圈保持器21和卷繞在保持器21上的磁性線圈22。保持器21由絕緣塑料材料制成，優選地是用30%的玻璃纖維(PA66G