CN107387561B - 一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，包括磁轴承底座、U形磁极铁芯、磁极线圈、头部压板和尾部压板，所述磁轴承底座上设有轴孔，在磁轴承底座的上端面且位于轴孔的圆周方向上均匀设有四个倾斜凹槽，所述U形磁极铁芯设于倾斜凹槽内，且U形磁极铁芯两侧边的磁极面均伸于轴孔内，两磁极线圈分别穿设于U形磁极铁芯的两侧边上，头部压板和尾部压板均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽的侧壁上，并将U形磁极铁芯固定于倾斜凹槽内，头部压板和尾部压板位于磁极线圈的上下两侧，并将磁极线圈定位于U形磁极铁芯上。本发明安装结构简单、零件数量少，且安装简单方便。
Description
技术领域：
本发明涉及一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构。
背景技术：
普通径向磁轴承的磁极大多是类似电机定子的平面叠压结构(如图1)，即采用相同形状的硅钢片冲片800水平叠压构成一整块磁极，线圈810绕设在硅钢片冲片800上，这类磁轴承的磁极外形是一个扁平的圆柱体，因而可以用旋转机械中常用的圆柱面定心、端面压紧的安装方式。但是倾斜磁极磁轴承的四个磁极呈四棱锥形排列，因而上述普通磁轴承磁极的安装方式不适合倾斜磁极磁轴承。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构。
本发明所采用的技术方案有：一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，包括磁轴承底座、U形磁极铁芯、磁极线圈、头部压板和尾部压板，所述磁轴承底座上设有轴孔，在磁轴承底座的上端面且位于轴孔的圆周方向上均匀设有四个倾斜凹槽，所述U形磁极铁芯设于倾斜凹槽内，且U形磁极铁芯两侧边的磁极面均伸于轴孔内，两磁极线圈分别穿设于U形磁极铁芯的两侧边上，头部压板和尾部压板均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽的侧壁上，并将U形磁极铁芯固定于倾斜凹槽内，头部压板和尾部压板位于磁极线圈的上下两侧，并将磁极线圈定位于U形磁极铁芯上。
进一步地，所述倾斜凹槽相对于轴孔轴线的倾斜角度为30°～60°。
进一步地，所述U形磁极铁芯由硅钢带制成。
进一步地，所述U形磁极铁芯的两侧边的磁极面为圆弧状。
进一步地，所述磁轴承底座包括一体成型的圆形座部和圆台部，所述圆台部的直径小于圆形座部的直径，所述倾斜凹槽设于圆台部上，且倾斜凹槽的底部延伸于圆形座部上。
进一步地，所述倾斜凹槽内设有限位槽，所述磁极线圈的底部置于该限位槽内。
进一步地，所述尾部压板包括一体成型的第一连接部、第二连接部和限位部，限位部和第二连接部垂直设于第一连接部的两侧，所述第一连接部和第二连接部通过螺钉固定连接在倾斜凹槽的侧壁上，限位部插接在U形磁极铁芯的两侧边之间。
本发明具有如下有益效果：
1)磁轴承底座的圆形座部可以方便地与电机壳内孔进行圆柱面定心和轴向定位；同时磁轴承底座的圆台部便于安装倾斜的U形磁极铁芯，同时减轻磁轴承底座的质量；
2)倾斜凹槽的被加工面都是平行面，因而在铣床上装夹一次即可以完成一个U形槽的加工；
3)倾斜凹槽与五点式固定结构可以简单可靠地固定U形磁极铁芯；
4)本发明安装结构简单、零件数量少，且安装简单方便。
附图说明：
图1为现有技术中磁轴承的磁极安装结构图。
图2为本发明三维结构图。
图3为本发明中磁轴承底座上个零部件安装的局部放大图。
图4为本发明主视图。
图5为本发明俯视图。
图6为本发明中磁轴承底座的三维图。
图7为本发明中磁轴承底座的平面图。
图8为本发明中U形磁极铁芯在纵截面上的电磁吸力及支撑力受力分析图。
图9为本发明中U形磁极铁芯在磁极正面上的受力分析图。
图10为本发明中U形磁极铁芯在倾斜凹槽的槽底平面上的支撑受力图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图2至图5所示，本发明公开一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，包括磁轴承底座41、U形磁极铁芯42、磁极线圈43、头部压板44和尾部压板45，在磁轴承底座41的中心处设有轴孔410，在磁轴承底座41的上端面设有四个倾斜凹槽411，该四个倾斜凹槽411沿着轴孔410的圆周方向上均匀分布。U形磁极铁芯42设于倾斜凹槽411内，且U形磁极铁芯42两侧边的磁极面A均伸于轴孔410内，两磁极线圈43分别穿设于U形磁极铁芯42的两侧边上，头部压板44和尾部压板45均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽411的侧壁上，并将U形磁极铁芯42固定于倾斜凹槽411内，头部压板44和尾部压板45位于磁极线圈43的上下两侧，并将磁极线圈43定位于U形磁极铁芯42上。
倾斜凹槽411相对于轴孔410轴线的倾斜角度为30°～60°。
U形磁极铁芯42由硅钢带制成。U形磁极铁芯42的两侧边的磁极面A为圆弧状。
结合图6和图7，磁轴承底座41包括一体成型的圆形座部418和圆台部419，圆台部419的直径小于圆形座部418的直径，倾斜凹槽411设于圆台部419上，且倾斜凹槽411的底部延伸于圆形座部418上。圆形座部418可以方便地与电机壳内孔配合定位；圆台部419便于安装倾斜的U形磁极铁芯42。
为更好地将磁极线圈43定位于倾斜凹槽411内，在倾斜凹槽411内设有限位槽4111，磁极线圈43的底部置于该限位槽4111内。
本发明中的尾部压板45包括一体成型的第一连接部451、第二连接部452和限位部453，限位部453和第二连接部452垂直设于第一连接部451的两侧，第一连接部451和第二连接部452通过螺钉固定连接在倾斜凹槽411的侧壁上，限位部453插接在U形磁极铁芯42的两侧边之间。
尾部压板45上的螺钉孔都是腰形孔，因此在拧紧螺钉的过程中可以自动进行调节，确保U形磁极铁芯42被稳固地安装到位。
本发明结构中的倾斜凹槽411与五点式固定结构可以有效地约束U形磁极沿任意自由度的运动，受力分析如下：
U形磁极在空间内有六个自由度——三个平移自由度、三个转动自由度。可以沿着磁轴承座槽底平面建立三个相互垂直的坐标平面：1)沿着凹槽底部的槽底平面；2)过轴孔410轴线的磁极对称面——纵截面；3)垂直于槽底并正对U形磁极开口方向的磁极正面。
U形磁极的六个自由度就可以定义为：三个平移自由度：1)纵截面上沿着槽底(图8左上-右下)平移；2)纵截面上垂直于槽底(图8左下-右上)平移；3)磁极正面上沿槽底(图9左右)平移。
三个转动自由度：1)沿着纵截面(图8顺-逆时针)的转动；2)沿着磁极正面(图9顺-逆时针)的转动；3.沿着槽底平面(图10顺-逆时针)的转动。
U形磁极铁芯42在纵截面上的电磁吸力及支撑力情况如图8所示。可以看到，U形磁极铁芯42在纵向截面上平行于槽底左上-右下平移、垂直于槽底左下-右上平移、以及沿着纵截面顺-逆时针转动三个方向的运动被有效地约束了。
U形磁极铁芯42在磁极正面上的支撑情况如图9所示。可以看到，U形磁极铁芯42在磁极正面上的沿槽底左右平移、以及沿着磁极正面顺-逆时针转动两个方向的运动被有效地约束了。
U形磁极铁芯42在槽底平面上的支撑情况如图10所示。可以看到，由于磁极头部、尾部两侧都受到倾斜凹槽411两个侧面的限制，因此磁极沿着槽底平面的顺-逆时针转动也是受约束的。
综上所述，U形磁极铁芯42沿着全部六个方向的自由度都被本发明安装结构所限制，不可能相对底座发生运动，因此能够确保磁极安装的稳固可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：包括磁轴承底座(41)、U形磁极铁芯(42)、磁极线圈(43)、头部压板(44)和尾部压板(45)，所述磁轴承底座(41)上设有轴孔(410)，在磁轴承底座(41)的上端面且位于轴孔(410)的圆周方向上均匀设有四个倾斜凹槽(411)，所述U形磁极铁芯(42)设于倾斜凹槽(411)内，且U形磁极铁芯(42)两侧边的磁极面(A)均伸于轴孔(410)内，两磁极线圈(43)分别穿设于U形磁极铁芯(42)的两侧边上，头部压板(44)和尾部压板(45)均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽(411)的侧壁上，并将U形磁极铁芯(42)固定于倾斜凹槽(411)内，头部压板(44)和尾部压板(45)位于磁极线圈(43)的上下两侧，并将磁极线圈(43)定位于U形磁极铁芯(42)上。
2.如权利要求1所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述倾斜凹槽(411)相对于轴孔(410)轴线的倾斜角度为30°～60°。
3.如权利要求1所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述U形磁极铁芯(42)由硅钢带制成。
4.如权利要求1所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述U形磁极铁芯(42)的两侧边的磁极面(A)为圆弧状。
5.如权利要求1所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述磁轴承底座(41)包括一体成型的圆形座部(418)和圆台部(419)，所述圆台部(419)的直径小于圆形座部(418)的直径，所述倾斜凹槽(411)设于圆台部(419)上，且倾斜凹槽(411)的底部延伸于圆形座部(418)上。
6.如权利要求5所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述倾斜凹槽(411)内设有限位槽(4111)，所述磁极线圈(43)的底部置于该限位槽(4111)内。
7.如权利要求1所述的倾斜磁极磁轴承的座椅式磁极安装结构，其特征在于：所述尾部压板(45)包括一体成型的第一连接部(451)、第二连接部(452)和限位部(453)，限位部(453)和第二连接部(452)垂直设于第一连接部(451)的两侧，所述第一连接部(451)和第二连接部(452)通过螺钉固定连接在倾斜凹槽(411)的侧壁上，限位部(453)插接在U形磁极铁芯(42)的两侧边之间。
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