高速磁悬浮转子轴向检测装置及离心压缩机的制作方法

本发明涉及离心压缩机及其配件技术领域，尤其涉及一种高速磁悬浮转子轴向检测装置以及包括该高速磁悬浮转子轴向检测装置的离心压缩机。

背景技术：

高速磁悬浮转子轴向检测装置是离心压缩机和高速鼓风机等装置中的中部结构，如图1所示，高速磁悬浮转子轴向检测装置包括磁悬浮主轴1，在磁悬浮主轴1上设置有台阶状的主轴轴肩11，在主轴轴肩11上依次套设有径向轴承转子组件2、传感器3和轴向检测环4，其中，传感器3上设置有径向检测探头5和轴向检测探头6。

该结构的缺陷包括：一、轴向检测环4沿其轴线方向呈台阶状，以便于将轴向检测环4安装在磁悬浮主轴1上、对轴向检测环4进行轴向定位，导致磁悬浮主轴1的固有频率降低、临界转速降低，当前轴承转子组件尺寸和后轴承转子组件尺寸相同、采用相同控制策略时轴向检测环4的台阶状结构会导致左端径向轴承控制精度差于右端径向轴承控制精度；二、轴向检测环4加工精度要求严格，加工难度大；三、当需要将磁悬浮转子(即，整个转子)拆出时，因传感器3的位置原因必须先将轴向检测环4拆除、然后才能将磁悬浮转子拆出，增加了磁悬浮转子拆出的工作量，拆装不方便。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种磁悬浮主轴拆装方便的高速磁悬浮转子轴向检测装置。

本发明的另一个目的在于提出一种工作状态稳定的离心压缩机。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种高速磁悬浮转子轴向检测装置，包括磁悬浮主轴，在所述磁悬浮主轴上设置有台阶状的主轴轴肩，在所述主轴轴肩上套设有径向轴承转子组件，在所述主轴轴肩上、且位于所述径向轴承转子组件的外侧依次设置有轴向检测环和传感器。

特别是，所述轴向检测环为圆环状结构，所述轴向检测环与所述磁悬浮主轴固定连接。

特别是，在所述主轴轴肩的外侧套设筒状的由非导磁性材料制成对的隔磁套，在所述隔磁套的外侧沿磁悬浮主轴的轴向依次设置有所述径向轴承转子组件、所述轴向检测环和所述传感器；所述传感器与所述隔磁套之间留有间隙，所述传感器的朝向所述隔磁套的内壁上设置有径向检测探头。

进一步，所述轴向检测环和所述隔磁套为一个整体结构。

特别是，所述磁悬浮主轴由导磁性材料制成。

特别是，所述传感器和所述轴向检测环之间留有间隙，在所述传感器的朝向所述轴向检测环的侧面上设置有轴向检测探头。

特别是，所述轴向检测环和所述磁悬浮主轴由非导磁性材料制成。

特别是，所述轴向检测环热装在所述磁悬浮主轴上。

特别是，所述轴向检测环朝向所述传感器的侧面垂直于所述磁悬浮主轴的轴线。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种离心压缩机，包括上述的高速磁悬浮转子轴向检测装置。

本发明高速磁悬浮转子轴向检测装置的轴向检测环位于传感器和径向轴承转子组件之间，可以直接从壳体中拆出磁悬浮主轴而无需先将轴向检测环拆除以拆除传感器；将轴向检测环安装在磁悬浮主轴后可以使用外圆磨床对轴向检测环的外侧面(朝向传感器的侧面)进行精磨，保证轴向检测环的检测面(外侧面，朝向传感器的侧面)与磁悬浮主轴轴线的垂直度，降低了轴向检测环的加工难度，提高了检测的精确度。

本发明离心压缩机包括上述的高速磁悬浮转子轴向检测装置，磁悬浮主轴在壳体中拆装方便、拆装效率高，整机工作状态稳定。

附图说明

图1是现有高速磁悬浮转子轴向检测装置的剖视图；

图2是本发明优选实施例一提供的高速磁悬浮转子轴向检测装置的剖视图；

图3是本发明优选实施例二提供的第一种高速磁悬浮转子轴向检测装置的剖视图；

图4是本发明优选实施例二提供的第二种高速磁悬浮转子轴向检测装置的剖视图。

图中：

1、磁悬浮主轴；2、径向轴承转子组件；3、传感器；4、轴向检测环；5、径向检测探头；6、轴向检测探头；7、隔磁套；8、端面；11、主轴轴肩。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供一种高速磁悬浮转子轴向检测装置。如图2所示，该高速磁悬浮转子轴向检测装置包括磁悬浮主轴1，在磁悬浮主轴1上设置有台阶状的主轴轴肩11，在主轴轴肩11上套设有径向轴承转子组件2，在主轴轴肩11上、且位于径向轴承转子组件2的外侧依次设置有轴向检测环4和传感器3。其中，传感器3可以为电涡流传感器；轴向检测环4和磁悬浮主轴1由非导磁性材料制成，分别用来隔绝电机转子磁场及径向轴承转子组件2磁场对传感器3上探头的影响；径向轴承转子组件2与磁悬浮主轴1过盈装配。

将现有结构中轴向检测环4位于传感器3的外侧改为位于传感器3的内侧，可以直接从壳体中拆出磁悬浮主轴1而无需先将轴向检测环4拆除以拆除传感器3；将轴向检测环4安装在磁悬浮主轴1后，可以使用外圆磨床对轴向检测环4的外侧面(朝向传感器3的侧面)进行精磨，保证轴向检测环4的检测面(外侧面，朝向传感器3的侧面)与磁悬浮主轴1轴线的垂直度，降低了轴向检测环4的加工难度。

当轴向检测环4改为套设在主轴轴肩11上后轴向检测环4可以设计为圆环状结构，轴向检测环4与磁悬浮主轴1固定连接，优选为轴向检测环4热装在磁悬浮主轴1上。通过调整轴向检测环4的轴向位置、圆环状结构这种设计能改善磁悬浮主轴1的模态节点，提高磁悬浮主轴1的固有频率和临界转速，高速旋转时磁悬浮主轴1前端扰动小，可提高轴承的控制精度，令磁悬浮主轴1结构更加紧凑。

磁悬浮主轴1在其轴向和径向都有一定的移动范围，只有当磁悬浮主轴1在其轴向或径向的移动量达到该移动范围最大值时才需要对磁悬浮主轴1的位置进行调整。

相应地，传感器3和轴向检测环4之间留有间隙，在传感器3的朝向轴向检测环4的侧面上设置有轴向检测探头6；因轴向检测环4与磁悬浮主轴1是固定连接的、两者的相对位置是固定不变的，所以当轴向检测探头6检测到轴向检测环4的侧面距离过近时将发出信号。传感器3与磁悬浮主轴1之间留有间隙，在传感器3的朝向磁悬浮主轴1的内壁上设置有径向检测探头5，当径向检测探头5检测到磁悬浮主轴1的外侧面距离过近时将发出信号。

在上述结构的基础上，将磁悬浮主轴1的端面8作为动平衡去重面，以去重作为动平衡校正手段，对高速电机转子进行动平衡校正。

优选实施例二：

本优选实施例提供一种高速磁悬浮转子轴向检测装置，其结构与优选实施例一基本相同，其不同之处在于，如图3所示，在主轴轴肩11的外侧套设筒状的由非导磁性材料制成对的隔磁套7，在隔磁套7的外侧沿磁悬浮主轴1的轴向依次设置有径向轴承转子组件2、轴向检测环4和传感器3；传感器3与隔磁套7之间留有间隙，传感器3的朝向隔磁套7的内壁上设置有径向检测探头5。

此结构中磁悬浮主轴1可以由导磁性材料制成，隔磁套7能屏蔽电机转子磁场对传感器3及径向轴承转子组件2的影响，起到屏蔽电机转子磁场的作用。此结构中磁悬浮主轴1还可以由非导磁性材料制成，保证磁悬浮主轴1通用性更强(在因某种原因拆除隔磁套7后不需要因材料问题更换磁悬浮主轴1)。

还可以如图4所示，轴向检测环4和隔磁套7为一个整体结构，简化装配难度；在轴向检测环4和隔磁套7一体件加工之初就可以保证轴向检测环4的检测面与磁悬浮主轴1轴线的垂直度，无需在轴向检测环4安装完毕后再对其朝向传感器3的侧面进行精磨加工，降低加工能度。

优选实施例三：

本优选实施例提供一种离心压缩机，包括如优选实施例一或二所述的高速磁悬浮转子轴向检测装置，磁悬浮主轴在壳体中拆装方便、拆装效率高，整机工作状态稳定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。