[发明专利]一种混合磁路磁悬浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴承。

背景技术

磁轴承又称主动磁悬浮轴承，是一种转子与定子之间没有机械接触的新型高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁悬浮轴承利用电磁力作用将转子悬浮于空间，定转子之间不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用高速、真空、超净等特殊环境。可广泛用于机械加工、涡轮机械、航空航天、石油石化、真空技术、能源、转子动力学特性辨识与测试等领域，被公认为极有前途的新型轴承。

传统的磁悬浮轴承的基本结构如图9所示，主要由定子和转子构成，定子包括定子铁心和控制线圈，控制线圈绕在定子铁心的齿上，其主要是基于电磁铁的工作原理，利用定转子之间的电磁吸引力使转子悬浮起来的，为此需要在定子控制线圈中通入较大的电流，从而轴承消耗的电功率大，线圈的发热严重；如要实现小电流产生大的悬浮力，必须要减小定转子之间的气隙，这就需要提高轴承的工作精度。同时，该种结构磁悬浮轴承的体积大、重量高。

发明内容

为了解决现有磁悬浮轴承的电功率大、体积大以及重量高的缺陷，本发明提出一种新型混合磁路磁悬浮轴承。

本发明所述的混合磁路磁悬浮轴承包括定子、转子和气隙，其特征在于定子由定子铁心、励磁线圈和励磁永磁体构成，定子铁心的端面为圆环形，在该定子侧壁内、沿转子运动方向开有四个端面为扇形的通孔，该四个通孔形状相同，并且以定子的中心轴为轴对称分布，相邻的两个通孔之间为定子齿，该定子齿沿圆周方向的宽度W_t满足条件：W_t＜πD_i/4，其中，D_i为定子铁心内径，每个定子齿上绕有励磁线圈，定子外壁至定子齿的齿根之间的部分为环形轭，定子的四个通孔与气隙之间的部分为永磁体聚磁轭，在每个聚磁轭的中间位置沿动子运动方向开有一通槽，并且该通槽径向贯穿所述永磁体聚磁轭，每个通槽内嵌入一块平板形永磁体，该永磁体平行充磁，且充磁方向沿定子圆周的切向方向，每相邻两块永磁体的充磁方向相反，转子为圆柱形或圆筒形，由导磁环与转轴构成，导磁环套在圆柱形或圆筒形转轴的外表面。

本发明还提供另一种混合磁路磁悬浮轴承，它包括定子、转子和气隙，定子包括定子铁心、励磁线圈和励磁永磁体，其特征在于，定子铁心内壁沿圆周方向均匀分布有四个定子齿，每个定子齿沿圆周方向的宽度W_t满足条件：W_t＜πD_i/4，其中，D_i为定子铁心内径，每个定子齿上绕有励磁线圈；每相邻两个定子齿之间的是定子铁心的凹槽，位于定子齿根部的定子铁心部分为导磁轭，位于相邻两个定子齿之间的定子铁心部分是永磁体聚磁轭，所述永磁体聚磁轭为镜像对称结构，每个永磁体聚磁轭的内侧壁上、沿其镜像对称面开有永磁体凹槽，该永磁体凹槽沿动子运动方向贯穿所述永磁体聚磁轭，在每个永磁体凹槽内嵌入有一块平板形永磁体，所述永磁体平行充磁，充磁方向为沿圆周的切向方向，并且相邻两个平板形永磁体的充磁方向相反，转子为圆柱形或圆筒形，由导磁环与转轴构成，导磁环套在圆柱形或圆筒形转轴的外面。

本发明所述的混合磁路磁悬浮轴承，通过将高性能的稀土永磁体2利用于磁悬浮轴承中，在轴承的磁路中产生直流磁通偏置，可以有效地减少电励磁的安匝数，减小轴承的体积、重量，降低轴承的损耗和温升，提高轴承的动态响应和控制精度。

本发明混合磁路磁悬浮轴承的损耗及温升低、控制特性好、体积小、重量轻，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明中具体实施方式一所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图2是具体实施方式二所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图3是具体实施方式四所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图4是具体实施方式五所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图5是具体实施方式八所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图6是具体实施方式九所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图7是具体实施方式十所述的磁悬浮轴承的径向剖面图。图8是图7的A-A剖面图。图9是传统的磁悬浮轴承的基本结构的径向剖面图。

具体实施方式