CN101482144A - 一种消除磁场耦合的磁力轴承及其制造方法 - Google Patents

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王晓光
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Abstract

消除磁场耦合的磁力轴承是由四个磁铁铁芯(1)、四个线圈(7)、两个隔磁环(5)、四个铆钉(4)组成，两个隔磁环利用其止口与磁铁铁芯外圆配合，分别置于磁铁铁芯两侧将磁铁铁芯夹紧，通过铆钉(4)将隔磁环和磁铁铁芯铆接为一体，在四个磁铁铁芯(1)上用漆包线分别缠绕有一个线圈(7)，形成整个的磁力轴承。该磁力轴承的四个磁铁铁芯由多片硅钢片叠合而成，均为“E”字形结构，其两端均留有半圆槽(2)，铆钉(4)通过该半圆槽限制各硅钢片之间的周向位置。本发明采用了四个磁铁铁芯和四个线圈，它们之间用非导磁材料的隔磁环和铆钉铆接成为一体，各个磁铁铁芯之间互不接触，因此消除了磁力轴承的磁场耦合。

Description

一种消除磁场耦合的磁力轴承及其制造方法
技术领域
本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种消除磁场耦合的磁力轴承及其制造方法。
背景技术
磁力轴承是利用电磁力将转了悬浮于空间、使转子和定子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承。磁力轴承与普通轴承相比，磁力轴承主要有无接触、无润滑、可对转子位置进行控制等优点。
为了提高磁力轴承工作性能，有必要消除磁场耦合。经检索，目前有下述专利文献。
中国专利“无磁场耦合的电磁轴承”(公告号CN2783023)是一种实用新型专利，其从原理上实现各电磁铁间以及各电磁铁与轴承座间的无磁场耦合，但没有具体提出其制造方法及工艺。无磁场耦合的电磁轴承，其结构是：它在磁铁铁芯和轴承座之间设有非导磁材料隔磁层。该种电磁铁各电磁铁间的磁场无相互耦合，控制电路能分别对每一电磁铁实施更准确的无磁场耦合干扰的控制。该电磁轴承由于结构的问题，其缺陷是：所公布的磁铁铁芯是″C″字形结构，仅从原理上提出一种磁力轴承无磁场耦合的可行性，没有提出其具体的制造工艺及装配，比如如何保证其四个磁铁铁芯的同心度等问题。
中国专利“径向磁悬浮轴承结构的制造工艺”(公告号CN1962114)是一种发明专利，其制造工艺是先通过模具将硅钢片冲压成∏型结构，然后将∏型硅钢片叠合成磁极，将四个相同的磁极组叠片均布成一个圆，用上下夹板将叠片固定得到径向磁悬浮轴承定子。该轴承的制造工艺存在的缺陷是：一是其同心度通过夹具来保证，其同心度受到夹具精度的限制；二是在装配过程中有过位；三是制造工艺复杂，不易保证较高的同心度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对常规磁力轴承磁极之间存在磁路耦合的缺陷，为解除各磁极相互间的磁路耦合，本发明不仅提出一种解除磁场耦合的磁力轴承结构，而且提出其具体的制造方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其结构是：由四个磁铁铁芯、四个线圈、两个隔磁环、四个铆钉组成。两个隔磁环利用其止口与磁铁铁芯外圆配合，分别置于磁铁铁芯两侧将磁铁铁芯夹紧，通过铆钉将隔磁环和磁铁铁芯铆接为一体。在每个磁铁铁芯上用漆包线缠绕有一个线圈，形成整个的磁力轴承。
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其由包括制造硅钢片、制造磁铁铁芯及制造磁力轴承的方法制成。
本发明与上述现有技术相比，主要有以下的显著效果：
1.制造工艺不一样：
与上述的“径向磁悬浮轴承结构的制造工艺”所公布的制造工艺不同。本发明公布的制造工艺是通过专用模具冲压或线切割制造，将硅钢片制造成初始整体式硅钢片，然后叠合成磁铁铁芯，两个隔磁环利用其止口与磁铁铁芯外圆配合，分别置于磁铁铁芯两侧将磁铁铁芯夹紧，通过铆钉将隔磁环和磁铁铁芯之铆接为一体，其作用是使磁铁铁芯、隔磁环、铆钉成为一个不可分离的整体，以保证各磁铁铁芯具有准确的相互位置和同心度，然后在磨床上用隔磁环外圆定位把磁铁铁芯的内圆磨削到所要求的尺寸，使初始整体式硅钢片磁铁铁芯分成四块独立的、不相连的“E”字形磁铁铁芯，这样就保证了其同心度，然后在磁铁铁芯上绕制线圈、浸漆并烘干。其线圈的绕制及其后处理与电机线圈的绕制及其后处理相同。
2.与上述的“径向磁悬浮轴承结构的制造工艺”所公布的制造工艺相比，本发明制造工艺简单，容易操作。
3.结构不同：本发明磁铁铁芯采用“E”字形结构，而上述的“无磁场耦合的电磁轴承”所公布磁铁铁芯是“C”字形结构。
4.由于四个独立的磁铁铁芯之间彼此分离，因此各磁铁铁芯磁场间无相互耦合，控制电路能分别对每一磁铁铁芯实施更准确的控制，降低磁力轴承的控制难度，提高磁力转子的控制精度。
附图说明
图1为本发明磁力轴承装配示意图。
图2为本发明隔磁环示意图。
图3为本发明“E”字形定子硅钢片示意图。
图4为本发明初始整体式硅钢片示意图。
图中：1.磁铁铁芯；2.半圆槽；3.内圆；4.铆钉；5.隔磁环；6.支耳；7.线圈。
具体实施方式
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其结构如图1所示：由四个磁铁铁芯1、四个线圈7、两个隔磁环5、四个铆钉4组成，四个磁铁铁芯1均是“E”字形结构。其中：两个隔磁环利用其止口与磁铁铁芯外圆配合，分别置于磁铁铁芯两侧将磁铁铁芯夹紧，通过铆钉将隔磁环和磁铁铁芯铆接为一体，每个磁铁铁芯上用漆包线缠绕有一个线圈7，形成整个的磁力轴承。
所述的隔磁环5，其结构如图2所示：在其内圆上均布四个支耳6，每个支耳6上有一个用于铆钉连接的圆孔；并在隔磁环5的一面设计一个用于与磁铁铁芯的外圆配合的止口结构。
所述的隔磁环5和铆钉4可由非导磁性材料制成，该材料是铜或者非导磁不锈钢。
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其制造方法是采用包括以下步骤的方法：
a.制造硅钢片：通过模具或线切割设备制造初始整体式硅钢片，其结构相当于四个“E”字形硅钢片的内圆3分别向内侧延长2～3mm(见图4)，使之成为一个整体。
b.制造磁铁铁芯1：将初始整体式硅钢片叠合成半成品的磁铁铁芯，其两侧面分别用一个隔磁环5夹紧，铆钉4通过隔磁环两端的半圆槽2限制各硅钢片之间的周向位置，使各硅钢片在圆周方向上对齐，并用铆钉4使之铆接为一体形成磁铁铁芯1；
c.制造磁力轴承：以铆接为一体的磁铁铁芯1上的隔磁环外圆定位，在磨床上磨削掉步骤a中所述向内侧延长部分，使之各自断开成为四个独立的“E”字形结构的磁铁铁芯1(见图3)；然后在各磁铁铁芯1上用漆包线分别缠绕一个线圈7，形成整个的磁力轴承。
采用上述制造方法能够保证四个磁铁铁芯的同心度要求
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其与常规磁力轴承的不同之处在于：由于采用四个磁铁铁芯，并且这四个磁铁铁芯之间用非导磁材料的铆钉铆接，其余相邻部分是空气(非导磁)，因此其彼此之间无磁场耦合；另外磁铁铁芯和轴承座之间是隔磁环，因此也阻隔了其与轴承座之间的磁场耦合，所以该解耦磁力轴承控制电路能分别对每一磁铁铁芯实施更准确的控制，降低磁力轴承的控制难度，提高磁力轴承的控制精度，同时可以简化控制电路结构，便于实施，利于降低成本。
本发明提供的消除磁场耦合的磁力轴承，其工作过程与常规磁力轴承的工作过程相同。

Claims (6)

1.一种消除磁场耦合的磁力轴承，其特征是由四个磁铁铁芯(1)、四个线圈(7)、两个隔磁环(5)、四个铆钉(4)组成，其中：两个隔磁环利用其止口与磁铁铁芯外圆配合，分别置于磁铁铁芯两侧将磁铁铁芯夹紧，通过铆钉将隔磁环和磁铁铁芯铆接为一体，每个磁铁铁芯上用漆包线缠绕有一个线圈(7)，形成整个的磁力轴承。
2.根据权利要求1所述的磁力轴承，其特征是所述的隔磁环(5)的结构是：在其内圆上均布四个支耳(6)，每个支耳(6)上有一个用于铆钉连接的圆孔；并在隔磁环(5)的一面设计一个用于与磁铁铁芯的外圆配合的止口结构。
3.根据权利要求2所述的磁力轴承，其特征是所述的隔磁环(5)由非导磁性材料制成。
4.根据权利要求1所述的磁力轴承，其特征是所述的铆钉(4)由非导磁性材料制成。
5.根据权利要求3或4所述的磁力轴承，其特征是所述的非导磁性材料是铜或者非导磁不锈钢。
6.一种消除磁场耦合的磁力轴承的制造方法，其特征是采用包括以下步骤的方法：
a.制造硅钢片：通过模具或线切割设备割制造硅钢片，制造初始整体式硅钢片，其结构相当于四个“E”字形硅钢片的内圆(3)分别向内侧延长2～3mm，使之成为一个整体；
b.制造磁铁铁芯(1)：将初始整体式硅钢片叠合成半成品的磁铁铁芯，其两侧面分别用一个隔磁环(5)夹紧，铆钉(4)通过隔磁环两端的半圆槽(2)限制各硅钢片之间的周向位置，使各硅钢片在圆周方向上对齐，并用铆钉(4)使之铆接为一体；
c.制造磁力轴承：以铆接为一体的磁铁铁芯(1)上的隔磁环外圆定位，在磨床上磨削掉所述内侧延长部分，使之各自断开成为四个独立的“E”字形结构的磁铁铁芯，然后在各磁铁铁芯上用漆包线分别缠绕一个线圈(7)，形成整个的磁力轴承。
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