CN110056574B - 一种高速磁悬浮电机用的磁轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速磁悬浮电机用的磁轴承，所述磁轴承包括轴承套、磁线圈和环形端盖，其中，所述轴承套为环形结构，包括内圈、外圈以及位于所述内圈和所述外圈之间的环形凹槽；所述磁线圈位于所述环形凹槽内，所述环形端盖与所述外圈固定连接；所述内圈作为所述磁轴承的N极，所述环形端盖作为所述磁轴承的S极。本发明的磁轴承利用轴承套和端盖对线圈进行包覆，同时在线圈周围利用绝缘漆进行浸漆、灌封，加强线圈的绝缘能力，同时令线圈成为一个整体，确保线圈的磁场稳定，避免因磁场不稳定而对电机转子造成抖动，保证磁悬浮电机长期、稳定、安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种高速磁悬浮电机用的磁轴承。
背景技术
随着科学技术的发展和生产的需求，磁悬浮高速电机已经成为国际电工领域研究的热点之一。由于磁悬浮高速电机具有能量密度高、结构尺寸小、效率高等优点，目前已经广泛应用于微型燃气轮机、高速离心压缩机、分子泵、高速加工中心、飞轮储能等工业领域，并且其应用领域和范围仍在不断扩大。
磁悬浮电机在工作过程中，电机转子的稳定性是保证电机平稳、高效运行的关键，电机长期稳定运行是主要目的。电机转子轴向的稳定性能取决于轴向磁轴承的运行性能，轴向磁轴承能够长期、安全工作是直接决定电机工作性能的条件之一。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的磁轴承。具体地，本发明提供能够适用于高速磁悬浮电机长期、稳定运行的磁轴承。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高速磁悬浮电机用的磁轴承，所述磁轴承包括轴承套、磁线圈和环形端盖，其中，所述轴承套为环形结构，包括内圈、外圈以及位于所述内圈和所述外圈之间的环形凹槽；所述磁线圈位于所述环形凹槽内，所述环形端盖与所述外圈固定连接；
所述内圈作为所述磁轴承的N极。
其中，所述磁轴承还包括绝缘材料，所述绝缘材料封固在所述环形凹槽内，对所述磁线圈形成裹覆。
其中，所述绝缘材料为绝缘漆。
其中，所述环形端盖的内径大于所述内圈的外径、且小于所述外圈的内径，所述环形端盖的外径等于所述外圈的外径。
其中，所述环形端盖的上表面设置有环形凸起，所述环形凸起的内径与所述环形端盖的内径相等，且所述环形凸起与所述内圈相平齐。
其中，所述环形凸起作为所述磁轴承的S极使用。
其中，所述环形端盖与所述外圈通过n个均匀分布的连接件固定连接，其中，n为大于等于2的正整数。
其中，所述环形端盖上均匀分布有n个沉孔，所述外圈上均匀分布有m×n个贯通的螺纹孔，其中，m为正整数。
其中，所述连接件为沉头螺钉。
本发明的磁轴承利用轴承套和端盖对线圈进行包覆，同时在线圈周围利用绝缘漆进行浸漆、灌封，加强线圈的绝缘能力，同时令线圈成为一个整体，确保线圈的磁场稳定，避免因磁场不稳定而对电机转子造成抖动，保证磁悬浮电机长期、稳定、安全运行。
参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示例性地示出了本发明的磁轴承的剖视图；
图2示例性地示出了本发明的磁轴承的俯视图；
图3示例性地示出了轴承套的剖视图；
图4示例性地示出了环形端盖的剖视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
发明人设计了一种分体、灌装式的磁轴承，利用带有环形凹槽的轴承套和环形端盖对磁线圈进行包覆，同时对磁线圈进行浸漆处理。将磁线圈放入环形凹槽内后，向环形凹槽内灌入绝缘漆进行封固，既对磁线圈形成保护，又增加了磁线圈的绝缘性能，还可以将磁线圈进行固定，形成整体，确保磁场稳定，有效避免在使用过程中由于磁场不稳而导致的电机转子抖动、甚至跌落损坏的情况，确保电机长期、安全运行；另外，由于磁线圈磁场稳定，令电机转子的推力盘受力均匀、稳定，提升控制力，有效保证电机转子稳定悬浮、旋转。
下面结合附图，对根据本发明所提供的高速磁悬浮电机用的磁轴承进行详细说明。
图1示出了本发明的高速磁悬浮电机用的磁轴承的一种具体实施例的剖视图，图2则示出了该磁轴承的俯视图，综合参照图1和图2所示，该磁轴承100包括轴承套1、磁线圈2和环形端盖3。图3示出了轴承套1的一种具体实施例的剖视图，结合图1和图3所示，轴承套1为环形结构，包括内圈11、外圈12以及位于内圈11和外圈12之间的环形凹槽13。磁线圈2位于环形凹槽13内，环形端盖3与外圈12固定连接，形成磁线圈2嵌在磁轴承100内部的结构，对磁线圈2形成包覆、保护，有效保证磁线圈2形成的磁场稳定，进而确保在使用该磁轴承100时磁悬浮电机转子稳定运行。具体地，在使用过程中，内圈11作为磁轴承100的N极使用，环形端盖3作为磁轴承100的S极使用。
另外，本发明的磁轴承100还包括绝缘材料4，绝缘材料4封固在环形凹槽13内，对磁线圈2形成裹覆。示例性地，绝缘材料4可以选用绝缘漆。在安装时，将磁线圈2放入环形凹槽13内，然后向环形凹槽13内注入绝缘漆，对磁线圈2进行封固，然后再固定环形端盖3。具体地，还可以先将磁线圈2在绝缘漆中浸过后再放入环形凹槽13内，然后再向环形凹槽13内补注绝缘漆，令磁线圈2在环形凹槽13内的位置固定。利用绝缘漆对磁线圈进行封固，一方面对磁线圈2形成覆盖层，对磁线圈2形成包覆保护，延长使用寿命，还可以增加磁线圈2的绝缘能力；另一方面可以对磁线圈2进行固定，令磁线圈2形成一个整体，确保在磁线圈通电时形成的磁场稳定，有效避免因磁场不稳造成的电机转子抖动、甚至跌落损坏的情况发生；另外，这种结构在通电后的磁场分布均匀、稳定，有效确保电机转子的推力盘受力均匀、控制力增加，进一步保证电机转子稳定悬浮、旋转运行，有效保证磁悬浮电机长期、稳定、安全运行，提高磁悬浮电机的性能和使用寿命。
具体地，磁线圈2选用铜线圈，线圈数大于200圈；绝缘材料选用H级绝缘漆，耐高温180℃，例如可以选用自干漆。
示例性地，轴承套1和环形端盖3均可以选用导磁材料，例如45#钢，以大大增加其导磁能力，增强对电机转子的控制能力，有效减少磁线圈的发热量，在磁悬浮电机长期、连续运行过程中，能够降低磁悬浮电机的整体温度，进一步增强磁悬浮电机运行的稳定性。
具体地，在生产时，轴承套1和环形端盖3均采用精加工，并将两者组合后再进行表面精磨，以保证使用性能。
需要指出的是，环形端盖3的内径大于内圈11的外径、并且小于外圈12的内径，环形端盖3的外径等于外圈12的外径。即，环形端盖3安装后，磁轴承100的外圈光滑、平整，而环形端盖3与内圈11之间则形成环形开口，作为磁线圈2的两端的出口，同时，环形端盖3和内圈11则分别作为两个不同的磁极使用。
在本实施例中，环形端盖3的上表面设置有环形凸起31，环形凸起31的内径与环形端盖3的内径相等，即环形凸起31紧邻环形端盖3内表面设置。并且环形凸起31与内圈11相平齐。具体地，环形凸起31作为磁轴承100的S极使用，因此环形凸起31与内圈11的高度持平，可以有效保证磁轴承的磁场稳定。为进一步地保证磁场两磁极相对应且平衡，还可以令环形凸起31的宽度与内圈11的宽度相等。
环形端盖3与外圈12通过n个均匀分布的连接件5固定连接，以保证两者连接的牢固性，其中，n为大于等于2的正整数，例如，可以是4、5、6、8等整数。
为了保证连接后的磁轴承100的表面平整，确保其便于安装使用，在环形端盖3上设置沉孔32，在外圈12上则设置相匹配的螺纹孔14，两者利用沉头螺钉进行连接。示例性地，环形端盖3上均匀分布有n个沉孔32，外圈12上均匀分布有m×n个贯通的螺纹孔14，其中，m为正整数；也可以是在环形端盖3上均匀设置m×n个沉孔32，在外圈12时均匀分布n个螺纹孔14，以便于当某个沉孔32或者螺纹孔14出现故障时，仍然能够对环形端盖3和外圈12进行均匀、牢固安装，以保证磁轴承100的结构稳定。具体地，连接件5可以选用为沉头螺钉，例如，可以选用一字平头螺钉或者内六角平头螺钉，也可以选用专用形状的沉头螺钉。
在实际应用过程中，可以在电机转子推力盘的两侧各设置一个本发明的磁轴承，并且内圈11与环形凸起31朝向推力盘的方向设置，有效保证推力盘受力均匀、平衡，确保电机转子快速、稳定、安全运行。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种高速磁悬浮电机用的磁轴承(100)，其特征在于，所述磁轴承(100)包括轴承套(1)、磁线圈(2)和环形端盖(3)，其中，所述轴承套(1)为环形结构，包括内圈(11)、外圈(12)以及位于所述内圈(11)和所述外圈(12)之间的环形凹槽(13)；所述磁线圈(2)位于所述环形凹槽(13)内，所述环形端盖(3)与所述外圈(12)固定连接；
所述内圈(11)作为所述磁轴承(100)的N极；
所述磁轴承(100)还包括绝缘材料(4)，所述绝缘材料(4)封固在所述环形凹槽(13)内，对所述磁线圈(2)形成裹覆；
所述环形端盖(3)的内径大于所述内圈(11)的外径、且小于所述外圈(12)的内径，所述环形端盖(3)的外径等于所述外圈(12)的外径；
所述环形端盖(3)的上表面设置有环形凸起(31)，所述环形凸起(31)的内径与所述环形端盖(3)的内径相等，且所述环形凸起(31)与所述内圈(11)相平齐；
所述环形凸起(31)作为所述磁轴承(100)的S极使用。
2.如权利要求1所述的磁轴承(100)，其特征在于，所述绝缘材料(4)为绝缘漆。
3.如权利要求1所述的磁轴承(100)，其特征在于，所述环形端盖(3)与所述外圈(12)通过n个均匀分布的连接件(5)固定连接，其中，n为大于等于2的正整数。
4.如权利要求3所述的磁轴承(100)，其特征在于，所述环形端盖(3)上均匀分布有n个沉孔(32)，所述外圈(12)上均匀分布有m×n个贯通的螺纹孔(14)，其中，m为正整数。
5.如权利要求3所述的磁轴承(100)，其特征在于，所述连接件(5)为沉头螺钉。
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