CN114294326A - 磁悬浮径向轴承、电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁悬浮径向轴承、电机，其中的磁悬浮径向轴承，包括定位件、多个定子铁芯子体，所述定位件能够将多个所述定子铁芯子体连接为一个整体的环状，所述定子铁芯子体包括轭部及齿部，所述齿部处于所述轭部的径向内侧。根据本发明，轴承定子铁芯由多个定子铁芯子体拼接组合形成，每个定子铁芯子体与整体式的定子铁芯相比较结构简单、开模成本低，可根据需求组成4极、8极、16极、32极等径向铁芯，通用性得到提高，同时此时线圈在齿部的绕设槽满率可以尽可能地高，能够提高线圈匝数、降低控制电流。

Description

磁悬浮径向轴承、电机

技术领域

本发明属于电机设计技术领域，具体涉及一种磁悬浮径向轴承、电机。

背景技术

磁轴承按照磁力的提供方式可分为主动磁轴承、被动磁轴承和混合磁轴承。主动磁轴承系统一般包括有被控对象电主轴转子、功率放大装置、执行机构电磁线圈、位置检测装置传感器和控制器组成。正常工作状态下，位置检测装置传感器将位移信息送给控制器，控制器根据控制算法对偏差进行处理，控制输出经由功率放大装置和电磁线圈产生控制电流调节转子的位置。主动磁轴承的主要特点是系统中的偏置电流和控制电流均由电磁线圈产生，该方法设计结构简单、出力稳定，因此目前大部分磁轴承采用主动式轴承。

目前主动式径向轴承一般为整体式定子铁芯冲片形成，该定子铁芯存在以下缺陷：

1、轴承冲片开模结构大、复杂，成本高；

2、铁芯通用性差，适应不了不同需求；

3、铁芯绕线槽满率不宜过高，过高导致无法进行绕线操作；

4、铁芯内外径精度要求高，需精车，精车过程叠压冲片容易开裂。

发明内容

因此，本发明提供一种磁悬浮径向轴承、电机，能够克服相关技术的磁悬浮径向轴承中轴承定子铁芯的冲片需要整体开模制作，开模结构大、复杂且成本高的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮径向轴承，包括定位件、多个定子铁芯子体，所述定位件能够将多个所述定子铁芯子体连接为一个整体的环状，所述定子铁芯子体包括轭部及齿部，所述齿部处于所述轭部的径向内侧。

在一些实施方式中，所述定子铁芯子体的轭部与齿部相互垂直形成T形。

在一些实施方式中，所述齿部上绕设有线圈，所述齿部的径向内侧的线圈的匝数小于所述齿部的径向外侧的线圈的匝数。

在一些实施方式中，所述定位件为环形板，多个所述定子铁芯子体连接于所述环形板的轴向一端面上，所述环形板上构造有多个沿所述环形板的周向均匀间隔的连接孔，多个所述定子铁芯子体通过连接件可拆卸地连接于所述连接孔内。

在一些实施方式中，所述环形板的所述轴向一端面上，相邻的两个所述连接孔之间的位置处具有卡齿，所述卡齿能够对相邻的两个所述定子铁芯子体形成周向定位。

在一些实施方式中，相邻的两个所述定子铁芯子体之间在所述定位件的周向上形成周向间隙。

在一些实施方式中，所述周向间隙处设有连接块，所述连接块的周向两侧能够与相邻的两个所述定子铁芯子体之间接触，所述连接块的材质为导磁材料、非导磁材料中的一种。

在一些实施方式中，所述磁悬浮径向轴承还包括盖板，所述盖板连接于所述定子铁芯子体远离所述环形板的一侧，所述盖板与所述环形板能够对处于两者之间的所述定子铁芯子体及连接块形成轴向夹持定位；和/或，所述非导磁材料包括磁性材料。

在一些实施方式中，所述盖板朝向所述环形板的一侧还具有径向定位结构。

本发明还提供一种电机，包括上述的磁悬浮径向轴承。

本发明提供的一种磁悬浮径向轴承、电机，轴承定子铁芯由多个定子铁芯子体拼接组合形成，每个定子铁芯子体与整体式的定子铁芯相比较结构简单、开模成本低，可根据需求组成4极、8极、16极、32极等径向铁芯，通用性得到提高，同时此时线圈在齿部的绕设槽满率可以尽可能地高，能够提高线圈匝数、降低控制电流。

附图说明

图1为本发明实施例的磁悬浮径向轴承的结构示意图(轴向)；

图2为图1中的截面结构示意图；

图3为图1中的定子铁芯子体的结构示意图；

图4为图1中的定位件的结构示意图；

图5为图1中略去盖板后的结构示意图；

图6为本发明的磁悬浮径向轴承一个磁极下在AC两处设置非导磁材料的连接块，在BDE处设置导磁材料的连接块的磁路状态示意图；

图7为本发明的磁悬浮径向轴承一个磁极下在AC两处设置导磁材料的连接块，在BDE处设置导磁材料的连接块的磁路状态示意图；

图8为本发明的磁悬浮径向轴承一个磁极下在DE两处设置磁性材料的连接块、在ABC处设置导磁材料的磁路状态示意图。

附图标记表示为：

1、定位件；11、连接孔；12、卡齿；2、定子铁芯子体；21、轭部；22、齿部；2、装配孔；3、线圈；4、连接块；5、盖板；6、连接件。

具体实施方式

结合参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供一种磁悬浮径向轴承，包括定位件1、多个定子铁芯子体2，所述定位件1能够将多个所述定子铁芯子体2连接为一个整体的环状，所述定子铁芯子体2包括轭部21及齿部22，所述齿部22处于所述轭部21的径向内侧，每个所述定子铁芯子体2具体可以采用冲片叠压形成。该技术方案中，轴承定子铁芯由多个定子铁芯子体2拼接组合形成，每个定子铁芯子体2与整体式的定子铁芯相比较结构简单、开模成本低，可根据需求组成4极、8极、16极、32极等径向铁芯，通用性得到提高，同时此时线圈3在齿部22的绕设槽满率可以尽可能地高，能够提高线圈匝数、降低控制电流。

在一些实施方式中，所述定子铁芯子体2的轭部21与齿部22相互垂直形成T形，使相应的冲片加工制作更加简单。在一些实施方式中，所述齿部22的径向内侧的线圈3的匝数小于所述齿部22的径向外侧的线圈3的匝数，能够进一步提高所述定子铁芯的槽满率，防止相邻的两个线圈3之间的干涉。

在一些实施方式中，所述定位件1为环形板，多个所述定子铁芯子体2连接于所述环形板的轴向一端面上，所述环形板上构造有多个沿所述环形板的周向均匀间隔的连接孔11，多个所述定子铁芯子体2通过连接件6(例如螺栓)可拆卸地连接于所述连接孔11内，可以理解的，对应的所述定子铁芯子体2上具有相应的装配孔23，如此能够简化所述磁悬浮径向轴承的结构，尤其是简化所述定子铁芯子体2的结构，便于定子铁芯子体2与所述环形板之间的组装。作为另一种可行的结构型式，所述定位件1可以为筒体结构，多个所述定子铁芯子体2能够被组装于所述筒体结构的内孔壁上，例如所述定子铁芯子体2与所述内孔壁之间对应设有凹凸卡接结构，当然这种情况下，所述定子铁芯子体2的结构相对较为复杂。

在一些实施方式中，所述环形板的所述轴向一端面上，相邻的两个所述连接孔11之间的位置处具有卡齿12，所述卡齿12能够对相邻的两个所述定子铁芯子体2形成周向定位，以便于所述定子铁芯子体2与所述环形板的组装。

在一些实施方式中，相邻的两个所述定子铁芯子体2之间在所述定位件1的周向上形成周向间隙，以能够降低相邻的两个磁极之间漏磁现象，当所述定子铁芯子体2为T形时，所述周向间隙为三角形(相邻的两个定子铁芯子体2之间存在一个接触点时)或者大致为梯形(相邻的两个定子铁芯子体2之间不存在接触时)。进一步地，所述周向间隙处设有连接块4，所述连接块4的周向两侧能够与相邻的两个所述定子铁芯子体2之间接触，所述连接块4的材质为导磁材料、非导磁材料中的一种，此时，根据实际的需求，相邻的两个磁极之间(可以理解的为相间)的周向间隙处可以设置非导磁材料(例如SUS304材料)的连接块4，隔绝相邻的磁场，进一步降低漏磁现象，在同一个磁极内(同一相内)之间的周向间隙处则可以设置导磁材料(例如45#材料)的连接块4，优化磁路。而在所述非导磁材料为磁性材料(例如磁钢)时，此时可以将其设置在同一磁极内的周向间隙中，以能够增加该磁极的磁密，进而能够起到降低线圈控制电流的效果。图6显示相间AC两处采用非导磁材料，可以看到几乎无漏磁。图7显示相间AC两处采用导磁材料，则有较多漏磁，从而影响轴承整体工作出力。同时相间内部连接块可采用磁钢(磁性材料)来提高铁芯内部的磁密，从而实现较小电流的轴承出力控制，如图8，在DE处采用磁钢材料，两个磁钢形成两个回路，因此未通电，轴承也有吸引力，通过控制电流方向实现轴承铁芯的出力增加与减少(如没有磁钢时需要10A轴承铁芯达到工作饱和，加上磁钢后，铁芯已经饱和一半，则只要加正向电流5A，铁芯便能饱和，要使得铁芯出力为0，则加负向的电流5A)。

在一些实施方式中，所述磁悬浮径向轴承还包括盖板5，所述盖板5连接于所述定子铁芯子体2远离所述环形板的一侧，所述盖板5与所述环形板能够对处于两者之间的所述定子铁芯子体2及连接块4形成轴向夹持定位，保证所述磁悬浮径向轴承的整体装配可靠、稳定。最好的，所述盖板5朝向所述环形板的一侧还具有径向定位结构，所述径向定位结构例如可以构造于所述盖板5上的环槽或者凸环，以使所述定子铁芯子体2及连接块4容纳于所述环槽或者凸环内。

根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的磁悬浮径向轴承。

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 (10)

1.一种磁悬浮径向轴承，其特征在于，包括定位件(1)、多个定子铁芯子体(2)，所述定位件(1)能够将多个所述定子铁芯子体(2)连接为一个整体的环状，所述定子铁芯子体(2)包括轭部(21)及齿部(22)，所述齿部(22)处于所述轭部(21)的径向内侧。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述定子铁芯子体(2)的轭部(21)与齿部(22)相互垂直形成T形。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述齿部(22)上绕设有线圈(3)，所述齿部(22)的径向内侧的线圈(3)的匝数小于所述齿部(22)的径向外侧的线圈(3)的匝数。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述定位件(1)为环形板，多个所述定子铁芯子体(2)连接于所述环形板的轴向一端面上，所述环形板上构造有多个沿所述环形板的周向均匀间隔的连接孔(11)，多个所述定子铁芯子体(2)通过连接件(6)可拆卸地连接于所述连接孔(11)内。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述环形板的所述轴向一端面上，相邻的两个所述连接孔(11)之间的位置处具有卡齿(12)，所述卡齿(12)能够对相邻的两个所述定子铁芯子体(2)形成周向定位。

6.根据权利要求4所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，相邻的两个所述定子铁芯子体(2)之间在所述定位件(1)的周向上形成周向间隙。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述周向间隙处设有连接块(4)，所述连接块(4)的周向两侧能够与相邻的两个所述定子铁芯子体(2)之间接触，所述连接块(4)的材质为导磁材料、非导磁材料中的一种。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，还包括盖板(5)，所述盖板(5)连接于所述定子铁芯子体(2)远离所述环形板的一侧，所述盖板(5)与所述环形板能够对处于两者之间的所述定子铁芯子体(2)及连接块(4)形成轴向夹持定位；和/或，所述非导磁材料包括磁性材料。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮径向轴承，其特征在于，所述盖板(5)朝向所述环形板的一侧还具有径向定位结构。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的磁悬浮径向轴承。

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