磁性轴承及其制造方法和包括这种磁性轴承的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁性轴承。本发明还涉及一种包括这种磁性轴承的装置。本发明还涉及一种用于制造这种磁性轴承的方法。
【背景技术】
[0002]以已知的方式，磁性轴承可以集成到旋转装置，诸如飞轮、涡轮分子栗、涡轮膨胀机、涡轮压缩机、鼓风机、主轴、冷却器等。例如，飞轮被设计用来存储旋转能量。配备有传统轴承的飞轮的旋转速率被限制到几千RPM(每分钟转数)，而安装有磁性轴承的飞轮可达到十万RPM。
[0003]W0-A-2008/039256公开了磁性轴承的一个例子，其包括致动器和传感器。由电磁体形成的致动器被设计为支撑和定位旋转设备，诸如旋转轴。传感器被设计为控制致动器的操作。磁性轴承还包括用于传输能量或信号的电线。
[0004]通常，磁性致动器和传感器包括由铜线制成并卷绕在线圈保持器上的磁性线圈。今天，制造这种磁性轴承的方法包括手动操作。磁性线圈被手动地卷绕在线圈保持器上。此夕卜，磁性线圈之间的电连接是手动完成的。此外，磁性轴承的不同组成部分的装配是手动完成的。因此，采用这些方法来制造磁性轴承的劳动时间和成本都不能完全令人满意，特别是对于高产量来说。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种改进的磁性轴承。
[0006]为此，本发明涉及一种磁性轴承，其包括:磁性底座；安装在磁性底座上的至少三个致动器线轴(bobbins);以及与致动器线轴相关联的磁性传感器。根据本发明，在致动器线轴和磁性传感器中的至少一个磁性系统共同包括:线圈保持器；卷绕在线圈保持器上的线圈；以及集成到线圈保持器并且设计用于插入至少一根导线的连接器设备。
[0007]由于本发明，制造磁性轴承的劳动时间和成本被降低。连接器设备被直接地集成到线圈保持器，从而使导线更容易插入并且使磁性系统更容易彼此连接。优选地，所述连接器设备被构造为避免焊接操作。磁性轴承的总体制造过程更简单并且更快捷。
[0008]有利地，所述线圈可在自动绕线机中自动地卷绕到线圈保持器上，在所述自动绕线机中，构成线圈的导线已插入到连接器内。与手动卷绕相比，自动卷绕减少了制造磁性轴承的劳动时间，并且增加了高产量的可行性。此外，自动卷绕提高了致动器和传感器的电特性和磁特性的重复性。
[0009]根据本发明有利但不是强制性的其它方面，这种磁性轴承可包括以下特征中的一个或几个:
[0010]-线圈保持器支撑单个线圈。特别地，致动器线轴的线圈保持器支撑单个线圈。
[0011]-线圈保持器包括两个平行板和一个中心部分，所述线圈被卷绕在两平行板之间的中心部分上。
[0012]-线圈保持器包括两个横向部分，每个横向部分支撑一个线圈。特别地，磁性传感器的线圈保持器支撑两个线圈。
[0013]-线圈保持器包括连接所述两个横向部分的铰链。
[0014]-线圈保持器的每个横向部分包括两个平行板和一个中心部分，线圈被卷绕在两平行板之间的中心部分上。
[0015]-磁性轴承包括:致动器子组件，其包括设置有至少三个致动器角(horn)的磁性底座，每个致动器角接收属于致动器线轴中的一个的致动器线圈；以及传感器子组件，其设置有至少三个传感器角，每个传感器角接收属于磁性传感器中的一个的传感器线圈。
[0016]-传感器子组件包括支撑所述磁性传感器的检测环和接收所述检测环的支架。
[0017]-磁性致动器的线圈保持器包括凹部，其在线圈内延伸并且接收电磁体。
[0018]-线圈保持器包括用于接收连接器设备的插槽。
[0019]-线圈保持器由塑料材料制成。
[0020]-连接器设备是绝缘体位移连接器。
[0021]-连接器设备是连体(siamese)绝缘体位移连接器，包括用于插入不同导线的相似的相对连接部分。
[0022]-连接器设备包括直引脚和用于插入导线的连接部分。
[0023]-磁性轴承包括四对致动器线轴。
[0024]-磁性轴承是径向作用(active)磁性轴承。
[0025]-磁性轴承是轴向作用磁性轴承。
[0026]本发明还涉及一种包括上文提到的磁性轴承的装置，例如飞轮、涡轮分子栗、涡轮膨胀机、涡轮压缩机、鼓风机、主轴或冷却器。
[0027]本发明还涉及一种用于制造上文提到的磁性轴承的方法。所述制造方法至少包括以下步骤:
[0028](a)将没有线圈的线圈保持器定位在自动绕线机中；
[0029](b)将指定为形成线圈或多个线圈的导线的第一端插入到线圈保持器内；
[0030](c)将所述导线绕线圈保持器自动地卷绕，以形成线圈或多个线圈；
[0031](d)将导线的第二端插入到线圈保持器内；以及
[0032](e)将连接器设备结合到线圈保持器，使得导线自动地插入连接器设备内。
[0033]优选地，所述制造方法还至少包括以下步骤:
[0034](f)对磁性轴承的每个致动器线轴和/或每个磁性传感器执行步骤(a)至(e);
[0035](g)将致动器线轴安装到磁性底座上以形成致动器子组件；以及
[0036](h)将致动器子组件与传感器子组件组装，以形成磁性轴承。
【附图说明】
[0037]下面参照附图对本发明进行解释，附图仅作为说明性示例，并不限制本发明的目的。在附图中:
[0038]-图1是根据本发明的径向型磁性轴承的透视图；
[0039]-图2是图1的磁性轴承的分解透视图，包括致动器子组件、传感器子组件和两个盖部分；
[0040]-图3是更大比例的图2致动器子组件的透视图，其包括磁性致动器线轴；
[0041]-图4是更大比例的图3磁性致动器线轴的另一透视图；
[0042]-图5是更大比例的图2传感器子组件的透视图，其包括磁性传感器线轴；
[0043]-图6是组装好的图5传感器子组件沿箭头VI的仰视图。
[0044]-图7和图8是更大比例的图5和图6磁性传感器线轴的不同透视图；
[0045]-图9是示出连接器设备的沿图6的IX-1X线的局部剖视图；以及
[0046]-图10是类似于图9的剖视图，其示出了连接器设备的第二实施例。
【具体实施方式】
[0047]图1至图9示出了根据本发明的磁性轴承I及其构成元件。更精确地，图1至图9示出了径向作用磁性轴承I的静态部分，而为了简单起见未示出转子部分。
[0048]如图1和图2中所示，磁性轴承I定心在中心轴线Xl上，并且包括致动器子组件
2、传感器子组件3和两个盖部分8。磁性轴承I具有模块化结构，这使得其制造过程更简单并且更迅速。磁性轴承I还包括用于传送能量或信号的电线90。子组件2或3被构造为在磁性轴承I的内部形成磁回路。
[0049]致动器子组件2包括磁性致动器底座10，所述磁性致动器底座设置有径向向内突出的致动器角16。致动器子组件2还包括安装在致动器角16周围的磁性致动器线轴20。致动器子组件2对每个致动器角16包括一个致动器线轴20。所述传感器子组件3包括检测环4，所述检测环包括设置有径向向内突出的传感器角46的磁性传感器底座40。检测环4还包括安装在传感器角46周围的磁性传感器线轴30。检测环4对每两个传感器角46包括一个传感器线轴30。传感器子组件3还包括接收检测环4的支架5。盖部分8设置有用于装配磁性轴承I的联锁腿9。
[0050]如图3和图4所示，磁性致动器底座10包括定心在轴线Xl上的环12。底座10包括设置在环12内用于接收致动器线轴20的四个存放处(lodgments) 14。两个角16在各存放处14中从环12朝向轴线Xl延伸。换句话说，底座10包括沿环12并且围绕轴线Xl分布的八个角16。每个角16具有朝向轴线Xl的弯曲内表面18。共同地，表面18位于定心在轴线Xl上的圆柱体上，并限定用于接收磁性轴承I的转子部分的空间。底座10优选地由形成独特的磁性材料块的Fe-Si层叠金属堆叠制成。底座10被加工以形成环12、存放处
14、角16和表面18。因此，角16与环12—体地形成。
[0051]每个致动器线轴20包括线圈保持器21和卷绕在保持器21上的磁性线圈22。保持器21由绝缘塑料材料制成，优选地是用30%的玻璃纤维(PA66G