CN109139693A - 混合式磁悬浮止推轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合式磁悬浮止推轴承。该混合式磁悬浮止推轴承包括环形的中铁芯(1)和设置在中铁芯(1)两端的外铁芯(2)，外铁芯(2)朝向中铁芯(1)的一端设置有环形凹槽(3)，各环形凹槽(3)内分别设置有励磁绕组，中铁芯(1)内嵌设有永磁体(4)。根据本发明的混合式磁悬浮止推轴承，能够缩减轴承尺寸，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种混合式磁悬浮止推轴承。
背景技术
磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空在固定运转轨道上。
与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，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，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。
在申请号为201310469617.3的中国发明专利中公开了一种节能型永磁偏置磁轴承，这种节能型永磁偏置磁轴承分别设置了径向控制线圈、轴向控制线圈来进行电磁磁路设计，永磁磁路设置了轴向定子、径向定子、外环，并采用定位铝环进行径向定子及永磁体的轴向定位，这样的设计使得整个磁轴承的结构复杂化，不仅实现方式复杂而且成本较高，还会导致磁轴承的体积较大。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种混合式磁悬浮止推轴承，能够缩减轴承尺寸，降低生产成本。
为了解决上述问题，本发明提供一种混合式磁悬浮止推轴承，包括环形的中铁芯和设置在中铁芯两端的外铁芯，外铁芯朝向中铁芯的一端设置有环形凹槽，各环形凹槽内分别设置有励磁绕组，中铁芯内嵌设有永磁体。
优选地，外铁芯对称设置在中铁芯的两端；和/或，励磁绕组对称设置在中铁芯的两端。
优选地，励磁绕组固定设置在外铁芯上；或，励磁绕组固定设置在中铁芯上。
优选地，外铁芯的纵截面为C形。
优选地，励磁绕组包括绕组骨架和励磁线圈，励磁线圈缠绕在绕组骨架上。
优选地，绕组骨架固定设置在外铁芯上；或，绕组骨架固定设置在中铁芯上。
优选地，绕组骨架固定设置在外铁芯上时，绕组骨架与外铁芯之间设置有填充层。
优选地，填充层为环氧树脂或散热硅脂。
优选地，永磁体与中铁芯之间设置有填充层。
优选地，填充层为环氧树脂。
优选地，混合式磁悬浮止推轴承还包括止推结构，止推结构套设在中铁芯内，外铁芯分别位于止推结构的两侧，并由外铁芯对止推结构形成轴向止挡。
优选地，永磁体为多个，并沿中铁芯的周向均匀间隔设置。
优选地，在垂直于中铁芯的中心轴线的截面内，永磁体为扇环形或矩形。
本发明提供的混合式磁悬浮止推轴承，包括环形的中铁芯和设置在中铁芯两端的外铁芯，外铁芯朝向中铁芯的一端设置有环形凹槽，各环形凹槽内分别设置有励磁绕组，中铁芯内嵌设有永磁体。该混合式磁悬浮止推轴承在外铁芯上形成环形凹槽，并将励磁绕组设置在环形凹槽内，同时将永磁体嵌设在中铁芯内，结构更加简单，实现方式也更容易，能够充分利用外铁芯和中铁芯的可使用空间，使得轴承的整体结构更加紧凑，能够在轴向和径向上可大幅缩减轴承尺寸，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的结构示意图；
图2为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的磁路结构图；
图3为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的外铁芯与励磁绕组配合的分解结构示意图；
图4为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的中铁芯与止推结构的第一种配合结构图；
图5为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的中铁芯与止推结构的第二种配合结构图；
图6为本发明实施例的混合式磁悬浮止推轴承的分解结构图。
附图标记表示为：
1、中铁芯；2、外铁芯；3、环形凹槽；4、永磁体；5、绕组骨架；6、励磁线圈；7、止推结构；8、紧固螺钉。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本发明的实施例，混合式磁悬浮止推轴承包括环形的中铁芯1和设置在中铁芯1两端的外铁芯2，外铁芯2朝向中铁芯1的一端设置有环形凹槽3，各环形凹槽3内分别设置有励磁绕组，中铁芯1内嵌设有永磁体4。
该混合式磁悬浮止推轴承在外铁芯2上形成环形凹槽3，并将励磁绕组设置在环形凹槽3内，同时将永磁体4嵌设在中铁芯1内，结构更加简单，实现方式也更容易，能够充分利用外铁芯2和中铁芯1的可使用空间，使得轴承的整体结构更加紧凑，能够在轴向和径向上可大幅缩减轴承尺寸，降低生产成本。
优选地，外铁芯2对称设置在中铁芯1的两端。
优选地，励磁绕组对称设置在中铁芯1的两端。
在本实施例中，外铁芯2和励磁绕组均对称设置在中铁芯1的两端，具体而言，外铁芯2和励磁绕组均为两个，且均关于中铁芯1的中分面对称，其中中铁芯1的中分面垂直于中铁芯1的中心轴线，且沿轴向方向平分中铁芯1。
在中铁芯1的两端形成对称的外铁芯2和励磁绕组，能够形成更加均衡的磁路，有效地提高混合式磁悬浮止推轴承的磁路稳定性，提高混合式磁悬浮止推轴承的工作性能。
励磁绕组可以固定设置在外铁芯2上，也可以固定设置在中铁芯1上，具体可以根据需要进行设置。
优选地，外铁芯2的纵截面为C形，可以更加方便将励磁绕组设置在外铁芯2内，且更加有利于形成完整的磁路，磁性能更佳。
绕组骨架5可以固定设置在外铁芯2上。励磁绕组包括绕组骨架5和励磁线圈6，励磁线圈6缠绕在绕组骨架5上。在制作励磁绕组时，先将励磁线圈6绕制在绕组骨架5上，在将绕制好绕组的励磁绕组整体浸泡绝缘漆并烘干，以提高绕组的绝缘性，并将励磁线圈6紧固在绕组骨架5上，保证励磁线圈6不会松动、松脱，然后通过紧固螺钉8将已完全浸漆的励磁绕组固定于外铁芯2上，构成外铁芯组件。
固定于外铁芯2上的励磁绕组除了可以提供控制磁场外，自身也可以起到良好的隔磁效果，能够减少永磁磁路的漏磁，进而提升混合式磁悬浮止推轴承的工作性能。
绕组骨架5也可以对称固定在中铁芯1的两端，从而与中铁芯1构成一个大的组件，然后再与两个外铁芯2进行组装。
绕组骨架5固定设置在外铁芯2上时，绕组骨架5与外铁芯2之间设置有填充层。
填充层为环氧树脂或散热硅脂。
依据使用环境的不同，绕组骨架5与外铁芯2之间填充不同的物质可以提升轴承的性能。例如，在运行环境较恶劣的环境下，在二者之间填充环氧树脂等材料可以加固外铁芯组件的强度，保证励磁绕组不会在恶劣的震动或冲击下断裂或松脱，对其自身的震动也会有所改善；在温度较高的环境下运行时可以在二者之间填充散热硅脂等物质，以提高其散热冷却效果。
优选地，永磁体4与中铁芯1之间设置有填充层，填充层可以将永磁体4更加稳固地固定在中铁芯1的永磁体槽中，从而改善整个混合式磁悬浮止推轴承的震动以及噪声。
填充层例如为环氧树脂。
混合式磁悬浮止推轴承还包括止推结构7，止推结构7套设在中铁芯1内，外铁芯2分别位于止推结构7的两侧，并由外铁芯2对止推结构7形成轴向止挡。
在本实施例中，外铁芯2的径向外边缘与中铁芯1齐平，外铁芯2的径向内边缘超出中铁芯1的径向内边缘，从而使得外铁芯2的径向内边缘能够与止推结构7相配合，形成轴向止挡结构。
优选地，止推结构7的轴向长度略小于中铁芯1的轴向长度，使得止推结构7完全位于中铁芯1内，能够有效避免止推结构7与中铁芯1两端的外铁芯2之间发生接触，从而起到有效的磁悬浮止推作用。
永磁体4为整个轴承提供永磁磁场(偏置磁场)，永磁磁场通过永磁体4、外铁芯2、中铁芯1和止推结构7能够构成永磁磁路，在励磁线圈6上通入电流后产生控制磁场，永磁磁路和控制磁场综合作用在止推结构7上，实现止推结构7沿轴向方向稳定悬浮。在本实施例中，止推结构7为环形结构。
永磁体4为多个，并沿中铁芯1的周向均匀间隔设置。永磁体4的数量、形状和尺寸以及永磁体4的材料可以根据设计的实际需求进行设计，例如采用磁瓦、块状磁钢等，永磁体4可以加厚或者减薄，数量可以为1、2、3……等。
结合参见图4和图5所示，在垂直于中铁芯1的中心轴线的截面内，永磁体4例如为扇环形或矩形。
本实施例的混合式磁悬浮止推轴承构成磁路所采用的外铁芯2、止推结构7和中铁芯1结构简单，加工方便，无需精密配合，空间利用更加充分，整个轴承实现方式简单，无需任何复杂的工艺，可以有效地缩减混合式磁悬浮轴承的体积并提升加工及生产效率。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，包括环形的中铁芯(1)和设置在所述中铁芯(1)两端的外铁芯(2)，所述外铁芯(2)朝向所述中铁芯(1)的一端设置有环形凹槽(3)，各所述环形凹槽(3)内分别设置有励磁绕组，所述中铁芯(1)内嵌设有永磁体(4)。
2.根据权利要求1所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述外铁芯(2)对称设置在所述中铁芯(1)的两端；和/或，所述励磁绕组对称设置在所述中铁芯(1)的两端。
3.根据权利要求1所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述励磁绕组固定设置在所述外铁芯(2)上；或，所述励磁绕组固定设置在所述中铁芯(1)上。
4.根据权利要求1所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述外铁芯(2)的纵截面为C形。
5.根据权利要求1所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述励磁绕组包括绕组骨架(5)和励磁线圈(6)，所述励磁线圈(6)缠绕在所述绕组骨架(5)上。
6.根据权利要求5所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述绕组骨架(5)固定设置在所述外铁芯(2)上；或，所述绕组骨架(5)固定设置在所述中铁芯(1)上。
7.根据权利要求6所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述绕组骨架(5)固定设置在所述外铁芯(2)上时，所述绕组骨架(5)与所述外铁芯(2)之间设置有填充层。
8.根据权利要求7所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述填充层为环氧树脂或散热硅脂。
9.根据权利要求1所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述永磁体(4)与所述中铁芯(1)之间设置有填充层。
10.根据权利要求9所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述填充层为环氧树脂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述混合式磁悬浮止推轴承还包括止推结构(7)，所述止推结构(7)套设在所述中铁芯(1)内，所述外铁芯(2)分别位于所述止推结构(7)的两侧，并由所述外铁芯(2)对所述止推结构(7)形成轴向止挡。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，所述永磁体(4)为多个，并沿所述中铁芯(1)的周向均匀间隔设置。
13.根据权利要求12所述的混合式磁悬浮止推轴承，其特征在于，在垂直于所述中铁芯(1)的中心轴线的截面内，所述永磁体(4)为扇环形或矩形。
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