一種永磁偏磁軸向混合磁軸承制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開一種永磁偏磁軸向混合磁軸承，有兩個結(jié)構(gòu)相同且相對于吸力盤軸向?qū)ΨQ布置的定子盤，在每個定子盤的盤面上均沿徑向由外向內(nèi)具有一個外圓環(huán)形線圈槽、兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽、一個圓環(huán)形永磁體槽、一個內(nèi)圓環(huán)形線圈槽，兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽分別位于所述圓環(huán)形永磁體槽的徑向兩側(cè)；在每個內(nèi)、外圓環(huán)形線圈槽內(nèi)均設(shè)有控制線圈，在每個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽內(nèi)均嵌插有隔磁環(huán)，在每個圓環(huán)形永磁體槽內(nèi)均壓入有圓環(huán)形永磁體，每個圓環(huán)形永磁體均徑向充磁；靜態(tài)偏磁磁場由永磁材料產(chǎn)生，縮小磁軸承體積，降低功率放大器功耗，提高磁軸承承載能力；將圓環(huán)形永磁體嵌入在定子盤中間，保證了吸力盤的剛度，提供的偏磁磁場上下對稱、左右相等。?（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種非機械接觸磁軸承,特指一種永磁偏磁軸向混合磁軸承，適用于五自由度磁軸承系統(tǒng)、無軸承電機軸向定位和高速飛輪儲能系統(tǒng)等機械設(shè)備中旋轉(zhuǎn)部件的軸向無接觸懸浮支承。
技術(shù)介紹
自二十世紀七十年代磁軸承技術(shù)迅速發(fā)展以來，由于混合型磁懸浮軸承的偏磁磁場由永磁材料產(chǎn)生，電磁線圈只產(chǎn)生控制磁場，具有功耗低、體積小的優(yōu)點，從而成為研究熱點。徑向混合磁軸承的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，而單自由度軸向混合磁軸承的技術(shù)還不多見，特別是機械結(jié)構(gòu)及磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面設(shè)計還不太合理，普遍存在軸向混合磁軸承體積大、穩(wěn)定性差的缺點。為了從結(jié)構(gòu)上減小磁軸承軸向和徑向尺寸，減小磁軸承的體積、降低功率損耗，提高吸力盤的剛度，提高磁軸承的穩(wěn)定性，擴大磁軸承的應(yīng)用領(lǐng)域，就必須采用新的機械結(jié)構(gòu)和磁路結(jié)構(gòu)。中國專利公開號CN101038011、名稱為“三自由度交流混合磁軸承”，將徑向兩自由度和軸向單自由度結(jié)合起來，具有集成度高，體積小等優(yōu)點，但其缺陷是徑向力和軸向力之間存在耦合，增加了控制系統(tǒng)的難度。中國專利公開號CN101025198、名稱為“一種永磁偏磁軸向混合磁軸承”是一種軸向單自由度磁懸浮軸承，僅采用一個徑向充磁的園環(huán)形永磁體，轉(zhuǎn)子質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單，軸向控制繞組位于徑向定子兩側(cè)，增加了磁軸承的軸向長度，降低了懸浮轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有新的機械結(jié)構(gòu)和磁路結(jié)構(gòu)的永磁偏磁軸向混合磁軸承，結(jié)構(gòu)合理緊湊、體積小、重量輕、功耗低、穩(wěn)定性好和效率高，同時加工制造簡單，便于裝配，易于實現(xiàn)。本技術(shù)采用的技術(shù)方案是包括轉(zhuǎn)軸以及套裝在轉(zhuǎn)軸上的吸力盤和定子盤，其特征是有兩個結(jié)構(gòu)相同且相對于吸力盤軸向?qū)ΨQ布置的定子盤，兩個定子盤與吸力盤的外徑相等，在每個定子盤的盤面上均沿徑向由外向內(nèi)具有一個外圓環(huán)形線圈槽、兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽、一個圓環(huán)形永磁體槽、一個內(nèi)圓環(huán)形線圈槽，所述兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽分別位于所述圓環(huán)形永磁體槽的徑向兩側(cè)；每個定子盤的盤面上的槽槽口均朝向吸力盤；在每個內(nèi)、夕卜圓環(huán)形線圈槽內(nèi)均設(shè)有控制線圈，在每個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽內(nèi)均嵌插有隔磁環(huán)，在每個圓環(huán)形永磁體槽內(nèi)均壓入有圓環(huán)形永磁體，每個圓環(huán)形永磁體均徑向充磁；同一個定子盤上的兩控制線圈并聯(lián)；兩個定子盤上的相應(yīng)的控制線圈、隔磁環(huán)、永磁體各自相對于吸力盤在軸向上對稱；沿軸向上，每個定子盤外徑處與吸力盤之間均具有軸向主氣隙，每個定子盤內(nèi)徑處與吸力盤之間均具有軸向副氣隙；每個圓環(huán)形永磁體與吸力盤之間均具有軸向氣隙，沿徑向上，每個定子盤內(nèi)徑處與轉(zhuǎn)軸之間均具有徑向氣隙。本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是1、與傳統(tǒng)磁軸承由電磁鐵產(chǎn)生靜態(tài)偏磁磁場相比，本技術(shù)的靜態(tài)偏磁磁場由永磁材料產(chǎn)生，能縮小磁軸承體積，降低功率放大器功耗，減輕磁軸承的重量，提高磁軸承承載能力。2、本技術(shù)不占用徑向和軸向長度，提高了懸浮轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，增加了混合型磁懸浮軸承的應(yīng)用范圍。3、與傳統(tǒng)磁軸承將永磁體裝在轉(zhuǎn)子上，不易裝配且轉(zhuǎn)子剛度低相比，本技術(shù)將圓環(huán)形永磁體嵌入在定子盤中間，保證了吸力盤的剛度，提供的偏磁磁場上下對稱、左右相等，當吸力盤處于中間位置時，在偏磁磁場的作用下可以實現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮。4、與傳統(tǒng)磁軸承只能單一地在主氣隙施加主動控制相比，本技術(shù)采用的兩套電磁控制線圈產(chǎn)生的控制磁場上下對稱，主副氣隙都可以施加主動控制，當轉(zhuǎn)子偏移時，不容易產(chǎn)生偏心磁拉力。5、本技術(shù)在圓環(huán)形永磁體兩側(cè)加入了隔磁環(huán)，在結(jié)構(gòu)和磁路上均不存在耦合，簡化了控制系統(tǒng)，提高了混合磁軸承的穩(wěn)定性。附圖說明圖1為本技術(shù)永磁偏磁軸向混合磁軸承結(jié)構(gòu)的軸向截面圖及磁通回路示意圖。圖2為圖1中第一定子盤I不含有線圈41、42結(jié)構(gòu)的徑向截面縮小示意圖。圖3為圖1中第二定子盤2不含有線圈43、44結(jié)構(gòu)的徑向截面縮小示意圖。圖4為圖1中第二定子盤2含有線圈43、44結(jié)構(gòu)的徑向截面縮小示意圖。圖中1.第一定子盤；2.第二定子盤；3.轉(zhuǎn)軸，41、42、43、44.第一、第二、第三、第四控制線圈；45、47.第一、第二外圓環(huán)形線圈槽；46、48.第一、第二、內(nèi)圓環(huán)形線圈槽；51、52.第一、第二圓環(huán)形永磁體；53、54.第一、第二圓環(huán)形永磁體槽；61、62、63、64.第一、第二、第三、第四隔磁環(huán)；65、66、67、68.第一、第二、第三、第四圓環(huán)形隔磁環(huán)槽；71、72.第一、第二永磁體產(chǎn)生的靜態(tài)偏磁磁通回路；81、82、83、84.第一、第二、第三、第四控制線圈產(chǎn)生的主動控制磁通回路；9.軸向主氣隙；10.軸向副氣隙；11.徑向氣隙；12.吸力盤；13.軸向氣隙。.具體實施方式如圖1所示，本技術(shù)包括第一定子盤1、第二定子盤2、吸力盤12、轉(zhuǎn)軸3、兩個圓環(huán)形永磁體、四個隔磁環(huán)、四套控制線圈、兩個外圓環(huán)形線圈槽，兩個內(nèi)圓環(huán)形線圈槽、兩個圓環(huán)形永磁體槽以及四個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽。其中，第一定子盤1、第二定子盤2和吸力盤12均與轉(zhuǎn)軸3同軸心且套裝在轉(zhuǎn)軸3上，第一定子盤I和第二定子盤2的結(jié)構(gòu)相同，分別位于吸力盤12的軸向兩側(cè)并且相對于吸力盤12對稱布置。第一定子盤1、第二定子盤2與吸力盤12三者的外徑均相等。參見圖1和圖2，在第一定子盤I的盤面上沿徑向由外向內(nèi)依次地具有第一外圓環(huán)形線圈槽45、第一圓環(huán)形隔磁環(huán)槽65、第一圓環(huán)形永磁體槽53、第二圓環(huán)形隔磁環(huán)槽66、第一內(nèi)圓環(huán)形線圈槽46,其中布置在第一圓環(huán)形永磁體槽53徑向兩側(cè)的第一、第二圓環(huán)形隔磁環(huán)槽65、66與第一圓環(huán)形永磁體槽53之間的間距相等。依次地，在第一外圓環(huán)形線圈槽45中放置第一控制線圈41,在第一圓環(huán)形隔磁環(huán)槽65內(nèi)嵌插第一隔磁環(huán)61,在第一圓環(huán)形永磁體槽53內(nèi)壓入第一圓環(huán)形永磁體51，在第二圓環(huán)形隔磁環(huán)槽66內(nèi)嵌插第二隔磁環(huán)62，在第一內(nèi)圓環(huán)形線圈槽46放置第二控制線圈42。第一控制線圈41和第二控制線圈42并聯(lián)，用以產(chǎn)生控制磁通。參見圖1、圖3和圖4，在第二定子盤2的盤面上沿徑向由外向內(nèi)依次地具有第二外圓環(huán)形線圈槽47、第三圓環(huán)形隔磁環(huán)槽67、第二圓環(huán)形永磁體槽54、第四圓環(huán)形隔磁環(huán)槽68、第二內(nèi)圓環(huán)形線圈槽48，其中布置在第二圓環(huán)形永磁體槽54徑向兩側(cè)的第三、第四圓環(huán)形隔磁環(huán)槽67、68與第二圓環(huán)形永磁體槽54之間的間距相等。依次地，在第二外圓環(huán)形線圈槽47中放置第三控制線圈43，在第三圓環(huán)形隔磁環(huán)槽67內(nèi)嵌插第三隔磁環(huán)63，在第二圓環(huán)形永磁體槽54內(nèi)壓入第二圓環(huán)形永磁體52,在第二外圓環(huán)形隔磁環(huán)槽67內(nèi)嵌插第三隔磁環(huán)63，在第二內(nèi)圓環(huán)形線圈槽48內(nèi)放置第四控制線圈44。第三控制線圈43和第四控制線圈44并聯(lián)，用以產(chǎn)生控制磁通，與第一控制線圈41和第二控制線圈42相互獨立。第一定子盤I和第二定子盤2的盤面上具有的各個槽的槽口均朝向吸力盤12，并且第一定子盤I上沿徑向設(shè)置的控制線圈、隔磁環(huán)、永磁體與第二定子盤2上沿徑向設(shè)置的相應(yīng)的控制線圈、隔磁環(huán)、永磁體均相對于吸力盤12對稱。如圖1，沿軸向上，第一、第二定子盤1、2外徑處與吸力盤12之間均具有軸向主氣隙9，內(nèi)徑處與吸力盤12之間均具有軸向副氣隙10 ;第一、第二圓環(huán)形永磁體51、52與吸力盤12之間均具有軸向氣隙13,兩軸向氣隙13均為O. 45 mm ;沿徑向上,第一、第二定子盤1、本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種永磁偏磁軸向混合磁軸承，包括轉(zhuǎn)軸以及套裝在轉(zhuǎn)軸上的吸力盤和定子盤，其特征是：有兩個結(jié)構(gòu)相同且相對于吸力盤軸向?qū)ΨQ布置的定子盤，兩個定子盤與吸力盤的外徑相等，在每個定子盤的盤面上均沿徑向由外向內(nèi)具有一個外圓環(huán)形線圈槽、兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽、一個圓環(huán)形永磁體槽、一個內(nèi)圓環(huán)形線圈槽，所述兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽分別位于所述圓環(huán)形永磁體槽的徑向兩側(cè)；每個定子盤的盤面上的槽槽口均朝向吸力盤；在每個內(nèi)、外圓環(huán)形線圈槽內(nèi)均設(shè)有控制線圈，在每個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽內(nèi)均嵌插有隔磁環(huán)，在每個圓環(huán)形永磁體槽內(nèi)均壓入有圓環(huán)形永磁體，每個圓環(huán)形永磁體均徑向充磁；同一個定子盤上的兩控制線圈并聯(lián)；兩個定子盤上的相應(yīng)的控制線圈、隔磁環(huán)、永磁體各自相對于吸力盤在軸向上對稱；沿軸向上，每個定子盤外徑處與吸力盤之間均具有軸向主氣隙，每個定子盤內(nèi)徑處與吸力盤之間均具有軸向副氣隙；每個圓環(huán)形永磁體與吸力盤之間均具有軸向氣隙，沿徑向上，每個定子盤內(nèi)徑處與轉(zhuǎn)軸之間均具有徑向氣隙。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種永磁偏磁軸向混合磁軸承，包括轉(zhuǎn)軸以及套裝在轉(zhuǎn)軸上的吸力盤和定子盤，其特征是有兩個結(jié)構(gòu)相同且相對于吸力盤軸向?qū)ΨQ布置的定子盤，兩個定子盤與吸力盤的外徑相等，在每個定子盤的盤面上均沿徑向由外向內(nèi)具有一個外圓環(huán)形線圈槽、兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽、一個圓環(huán)形永磁體槽、一個內(nèi)圓環(huán)形線圈槽，所述兩個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽分別位于所述圓環(huán)形永磁體槽的徑向兩側(cè)； 每個定子盤的盤面上的槽槽口均朝向吸力盤；在每個內(nèi)、外圓環(huán)形線圈槽內(nèi)均設(shè)有控制線圈，在每個圓環(huán)形隔磁環(huán)槽內(nèi)均嵌插有隔磁環(huán)，在每個圓環(huán)形永磁體槽內(nèi)均壓入有圓環(huán)形永磁體，每個圓環(huán)形永磁體均徑向充磁；同一個定子盤上的兩控制線圈并聯(lián)；兩個定子盤上的相應(yīng)的控制線圈、隔磁環(huán)、永磁體各自相對于吸力盤在軸向上對稱；沿軸向上，每個定子盤外徑處...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周超，朱熀秋，魏杰，張維煜，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學，
類型：實用新型
國別省市：