永磁偏置軸向磁軸承制造技術

本實用新型專利技術公開了一種磁軸承技術領域的永磁偏置軸向磁軸承，包括定子組件和轉子組件，所述的定子組件包括軸向定子、軸向控制繞組、隔磁體、導磁體、永磁體，所述的轉子組件包括轉軸和轉子鐵心，其中：軸向控制繞組繞于軸向定子的磁極上，轉子鐵心套裝于轉軸上，導磁體設于軸向定子內，其外端與軸向定子內端相連，隔磁體設于軸向定子內，其外端與軸向定子內側相連，永磁體貼附于導磁體的一側，其外端和隔磁體的內端面相接觸，轉子鐵心置于于軸向定子的內部。本實用新型專利技術結構簡單，臨界轉速高，功耗低，由于磁通都在軸向流通，與徑向懸浮力完全解耦，控制方便。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是ー種磁軸承
的混合磁軸承，尤其涉及的是ー種永磁偏置軸向磁軸承。
技術介紹
磁懸浮軸承又簡稱為磁軸承，是利用定子和轉子之間的磁力作用將轉子懸浮于空間，使定子和轉子之間沒有機械接觸的ー種新型高性能軸承。由于定、轉子之間不存在機械上的接觸，所以磁懸浮軸承的轉子可達到很高的運轉轉速，并且具有機械磨損小、能耗低、壽命長、無潤滑、無污染等優點，特別適合高速、真空和超潔凈等特殊的應用場合。目前，磁軸承按照磁力提供的方式分為以下幾種第一種是主動磁軸承，這種磁 軸承線圈中存在偏置電流，以提供偏置磁場，由控制電流流經控制繞組產生的控制磁通與偏置磁通進行疊加，從而產生可控的懸浮力，體積、重量和功耗都比較大。第二種是被動磁軸承，這種磁軸承的懸浮力完全由永磁體提供，其所需的控制器簡單，懸浮功耗小，但是剛度和阻尼都較小，一般運用于僅在ー個方向上支撐物體或者是減輕作用在傳統軸承上的負荷。第三種是混合磁軸承，這種磁軸承采用永磁材料替代主動磁軸承中的電磁鐵來產生偏置磁場，電磁鐵提供的只是平衡負載或干擾的控制磁場，大大降低了因偏置電流產生的功率損耗，電磁鐵所需的安匝數只是主動磁軸承的一半，縮小了磁軸承的體積，減輕了其重量，并提聞了承載能力。目前國際上研究的永磁偏置軸向磁軸承結構形式分為三種，一種是將永磁體置于轉子中，使安裝難度増大，限制其高速運行；第二種磁軸承將懸浮轉子置于定子的兩側，軸向長度長，臨界轉速低；第三種磁軸承中軸向控制磁通穿過永磁體，對永磁體呈明顯的去磁作用，漏磁較大，在高速、高效的應用場合受到限制。
技術實現思路
專利技術目的本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供了ー種結構簡單、控制方便的永磁偏置軸向磁軸承。技術方案本技術是通過以下技術方案實現的，本技術包括定子組件和轉子組件，所述的定子組件包括軸向定子、軸向控制繞組、隔磁體、導磁體、永磁體，所述的轉子組件包括轉軸和轉子鐵心，其中軸向控制繞組繞于軸向定子的磁極上，轉子鐵心套裝于轉軸上，導磁體設于軸向定子內，其外端與軸向定子內端相連，隔磁體設于軸向定子內，其外端與軸向定子內側相連，永磁體貼附于導磁體的ー側，其外端和隔磁體的內端面相接觸，轉子鐵心置于于軸向定子的內部。所述的轉子鉄心是圓盤形，圓盤的中心套接于轉軸上；為便于懸浮轉子的高速旋轉，所述的轉子鐵心是實心軟磁材料制成。本技術中，將永磁體位于定子上置于轉子鉄心兩側，結構較為簡單，控制方便，通過將轉子鉄心設計為薄片狀圓盤形，臨界轉速高。本技術工作時本技術的永磁偏置軸向磁軸承，利用位于轉子鐵心兩側的兩個相同的軸向充磁的環形永磁體來建立靜態偏置磁場，通過軸向定子、轉子鐵心和導磁體來形成閉合磁路，當轉子鐵心位于軸向平衡位置吋，由于結構的対稱性，環形永磁體產生的磁通在轉子鐵心的軸向端面的右面氣隙和左面氣隙處是相等的，此時左右吸力相等；假定此時轉子受到一水平向右的擾動力，則軸向控制繞組通以控制電流在軸向氣隙中產生控制磁通與偏置磁通疊加，左氣隙中磁場增強，右氣隙中控制磁場與偏置磁場方向相反，磁場減弱，在轉子鐵心上產生水平向左的懸浮力；若轉子受到向左的擾動力，則控制電流反向，形成的控制磁通反向與偏置磁通疊加，形成向右的懸浮力。有益效果與現有技術相比，本技術中磁通都在軸向流通，不會對徑向懸浮 有影響，與徑向懸浮力彼此解耦。轉子鐵心主要用作偏置磁路，這種圓盤狀的轉子鐵心，不但能大為縮短磁軸承的軸向長度，提高轉子的臨界轉速，同時，也能縮短軸向控制磁通的磁路，降低軸向勵磁磁通的損耗。軸向定子的磁極位于導磁體之上，能縮短整個軸承的軸向長度。同吋，該磁軸承利用永磁體產生偏置磁通，還具有功耗小，軸向長度短的優點，在飛輪儲能、空調壓縮機、渦輪分子泵等高速應用場合具有廣闊的應用前景，將其利用于航空航天和艦艇等國防領域則更具有重要意義。附圖說明圖I是本技術的結構示意圖；圖2是本技術的磁路原理圖。具體實施方式下面對本技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本技術的保護范圍不限于下述的實施例。如圖I所示，本實施例包括定子組件和轉子組件，其中定子組件設于轉子組件的外周。定子組件包括軸向定子I、軸向控制繞組2、隔磁體3、導磁體4和永磁體5，轉子組件包括轉子鐵心6和轉軸7，軸向控制繞組2繞于軸向定子I的磁極上，轉子鐵心6套裝于轉軸7上，隔磁體3設于軸向定子I和導磁體4內，隔磁體3的外端與軸向定子I的內端面相接觸，導磁體4也設于軸向定子內，導磁體4的外端與軸向定子I的內端面相接觸，永磁體5貼附于導磁體4的一側且和隔磁體3的內端面相接觸，轉子鐵心6設于軸向定子I、隔磁體3、永磁體5的內部；轉子鐵心6是圓盤形，圓盤的中心套接于轉軸7上，軸向定子I設于圓盤的外端。軸向定子I的內端面和隔磁體3及導磁體4相接觸，兩個完全相同的軸向充磁的環形永磁體5采用釹鐵硼制成，在轉子鐵心6的兩側均設有隔磁體3、導磁體4及環形永磁體5，每個環形永磁體5貼附于與其同側的隔磁體3和導磁體4的內部；兩個隔磁體3完全相同均為環形，是用非導磁體制成；兩個導磁體4完全相同，只用偏置磁路，用實心軟磁材料制成圓盤狀。為便于懸浮轉子的高速旋轉，轉子鉄心6也采用實心軟磁材料制成，并套裝在轉軸7上，與軸向定子I和永磁體5形成軸向氣隙，與徑向懸浮力完全解耦。位于軸向定子I的磁極中的轉子鐵心6主要用作偏置磁路，可制成薄片圓盤狀，這種圓盤狀的轉子鐵心6，不但大為縮短了磁軸承的軸向長度，提高了轉子的臨界轉速，同時，也縮短了軸向控制磁通的磁路，降低了軸向勵磁磁通的損耗。軸向定子I的磁極位于隔磁體3和導磁體4之上，縮短了整個軸承的軸向長度。如圖2中實線所示，環形永磁體5產生偏置磁通，經軸向定子I的磁極、軸向氣隙、轉子鐵心6、導磁體4形成閉合磁路；如圖2中虛線所示，軸向控制磁通在軸向 定子I的磁扱、軸向氣隙、轉子鐵心6形成閉合回路。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種永磁偏置軸向磁軸承，包括定子組件和轉子組件，所述的定子組件包括軸向定子（1）、軸向控制繞組（2）、隔磁體（3）、導磁體（4）和永磁體（5），所述的轉子組件包括轉軸（7）和轉子鐵心（6），其特征在于：軸向控制繞組（2）繞于軸向定子（1）的磁極上，轉子鐵心（6）套裝于轉軸（7）上，隔磁體（3）和導磁體（4）設于軸向定子（1）內；永磁體（5）貼附于隔磁體（3）和導磁體（4）內，永磁體（5）的外端和隔磁體（1）的內端面相接觸并且一側與導磁體（4）相連；轉子鐵心（6）設于軸向定子（1）的內部并且軸向定子（1）設于轉子鐵心（6）的外端。

【技術特征摘要】
1.一種永磁偏置軸向磁軸承，包括定子組件和轉子組件，所述的定子組件包括軸向定子(I)、軸向控制繞組(2)、隔磁體(3)、導磁體(4)和永磁體(5)，所述的轉子組件包括轉軸(7)和轉子鐵心(6)，其特征在于軸向控制繞組(2)繞于軸向定子(I)的磁極上，轉子鐵心(6)套裝于轉軸(7)上，隔磁體(3)和導磁體(4)設于軸向定子(I)內；永磁體(5)貼附于隔磁體(3)和導磁體(4)內，永磁體(5)的外端和隔磁體(I)的內端面相接觸并且一側與導磁體(4)相連；轉子鐵心(6)設于軸向定子(I)的內部并且軸向定子(I)設于轉子鐵心(6)的夕卜端。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣汝根，趙旭升，
申請(專利權)人：南京化工職業技術學院，
類型：實用新型
國別省市：