CN114576268A - 一种同极型磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种同极型磁悬浮轴承，包括设在转子上的永磁体及套设在永磁体外侧的定子外壳，定子外壳与永磁体之间设有至少2组电磁对，所述电磁对设有对称在永磁体两侧的电磁体，电磁体与永磁体的相互排斥；电磁体包括线圈及固定线圈的线圈座，线圈座固定连接定子外壳；定子外壳内设有供电主线，供电主线为线圈供电。本发明一种同极型磁悬浮轴承的定子铁心分为左磁极和右磁极，左磁极和右磁极分别和转子的永磁体相对布置，且磁性相同，产生斥力支承转子，转子越靠近同极型磁悬浮轴承，则斥力越大，转子自然会因为两侧斥力不平衡而回到中心位置，这样不需要位置传感器进行定位，转子轴向省去了位置传感器检测的空间。

Description

一种同极型磁悬浮轴承

技术领域

本发明实施例涉及磁悬浮轴承技术领域，具体涉及一种同极型磁悬浮轴承。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁场力来支承转子的支承部件，具有转速高、无摩擦、功耗低、噪音小等优点，特别适合应用于高精度、高转速旋转机械。磁悬浮轴承按其工作原理可以划分为主动磁轴承、被动磁轴承和混合磁轴承，其中主动磁轴承应用最广泛，如图1所示，主动磁轴承的定子外壳内设有电磁体与位置传感器，所述位置传感器连接控制器，转子上设有永磁体，所述位置传感用于采集转子的偏移情况，若位置传感器检测到转子的位置发生偏移，控制器接收转子的偏移信号后，根据偏移信号中的位置信息，控制转子两侧的电流情况，用于调节转子两侧受力情况，实现实时调整转子到中心位置。但位置传感器需要一套复杂的控制系统，这会导致转子轴向长度增加，使得转子的受力更加复杂，要求更高，磁轴承设备的体积更大，降低了设备的功率密度，因此，需要磁悬浮轴承来避免以上缺点，并且可以提高转子的刚性和动态性能。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种同极型磁悬浮轴承，以解决现有技术中由于设有位置传感器而导致转子轴向长度增加、磁轴承结构复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种同极型磁悬浮轴承，包括设在转子上的永磁体及套设在永磁体外侧的定子外壳，所述定子外壳与永磁体之间设有至少2组电磁对，所述电磁对设有对称在永磁体两侧的电磁体，所述电磁体与永磁体相互排斥；所述电磁体包括线圈及固定线圈的线圈座，所述线圈座固定连接定子外壳，所述定子外壳内设有与全部线圈串联连接的主线路。

进一步的，所述电磁对的数量为3-4组。

进一步的，所述电磁体包括沿轴向并列分布的左磁体与右磁体，所述左磁体与右磁体的磁性相反。

进一步的，所述电磁体并联滑动电阻，所述滑动电阻的滑动端设有拨头，所述拨头暴露在外。

进一步的，所述线圈座与定子外壳之间可拆卸连接，所述定子外壳的连接处设有两个第一电触点，所述主线路的两个断点分别连接两个第一电触点，所述线圈座的连接处设有与第一电触点相对应的第二电触点，所述线圈的两个接线端分别连接两个第二电触点。

进一步的，所述定子外壳与线圈座之间设有压力应变片。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例所述的一种同极型磁悬浮轴承固定于轴承座上，其定子铁心分为左磁极和右磁极，左、右侧磁极分别和转子上的永磁体相对布置，且磁性相同，产生斥力支承转子主轴，转子主轴越靠近同极型磁悬浮轴承，斥力越大，转子自然会因为两侧斥力不平衡而回到中心位置，这样不需要位置传感器进行定位，转子轴向省去了位置传感器检测的空间，转子长度减小，刚性增加，动态性能提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为传统的磁悬浮轴承；

图2为本发明实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承的产品结构图；

图3为本发明实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承的工作示意图；

图4为本发明实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承的内部结构图；

图5为本发明另一个实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承的内部结构图；

图6为本发明另一个实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承中线圈座与定子外壳连接状态的内部结构图；

图7为本发明另一个实施例提供的一种同极型磁悬浮轴承中线圈座与定子外壳连接状态的内部结构图。

图中：

1、定子外壳；2、电磁体；3、位置传感器；4、转子；5、永磁体；6、控制器；7、线圈；8、线圈座；9、左磁体；10、右磁体；11、左永磁体；12、右永磁体；13、滑动电阻；14、主线路；15、第一电触点；16、第二电触点；17、压力应变片。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

如图2所示，一种同极型磁悬浮轴承，包括设在转子4上的永磁体5及套设在永磁体5外侧的定子外壳1，转子4贯穿定子外壳1，且永磁体5位于定子外壳1内，使永磁体5与定子外壳1之间具有位置上的对应关系。

所述定子外壳1与永磁体5之间设有至少2组电磁对，2组电磁对呈十字分布于转子4的四周，本实施例中优选于所述电磁对的数量为3-4组，电磁对对转子4的受力由4个方向上升到6方向与8方向，转子4的受力面更加严密，使转子4的受力更加均衡。

如图3所示，所述电磁对设有对称在永磁体5两侧的电磁体2，2个电磁体2与转子4之间的空间距离均相同，所述电磁体2与永磁体5的相互排斥，永磁体5的一周均受到排斥力，使永磁体5悬浮于中心处，因此带动转子4悬浮于中心处，由于永磁体5受到排斥力，转子4越靠近电磁体2，则受到的排斥力就越大，转子4越远离电磁体2，则受到的排斥力就越小，当转子4靠近一侧电磁体2时，转子4靠近电磁体2的一侧受到的排斥力增大，而转子4远离电磁体2的一侧受到的排斥力就越小，由于转子4两侧排斥力不相等，不平衡的合力让转子4不会再靠近电磁体2，反而会向相反的方向移动，从而对转子4实现纠偏，不需要位置传感器3来反映转子4的位置。

如图4所示，所述电磁体2包括线圈7及固定线圈7的线圈座8，本实施例中优选于所述线圈座8为铁芯，所述线圈座8固定连接定子外壳1，用于将线圈7固定在定子外壳1内。所述定子外壳1内设有与全部线圈7串联连接的主线路14，使相邻的线圈7之间串联连接，组成一个环形电路，所述环形电路的首端与尾端均连接外部电源，组成一个闭环电路，使全部的线圈7均具有相同的电流，线圈7的匝数均相同，从而产生相同大小的磁力，使转子4一周的排斥力均相同。

所述电磁体2包括沿轴向并列分布的左磁体9与右磁体10，所述左磁体9与右磁体10的磁性相反，所述永磁体5具有沿转子4轴向分布的左永磁体11与右永磁体12，所述左永磁体11与左磁体9的磁性相同，所述右永磁体12与右磁体10的磁性相同，定子上的左磁体9与右磁体10之间形成闭环的磁力线，转子4上的左永磁体11与右永磁体12也形成闭环的磁力线，从而使转子4与定子之间产生排斥力。

由于转子4具有自重，虽然转子4会固定在外部固定结构上，但在转子4转动过程中，也会由于自重而发生偏移。如图5所示，在位于转子4上侧的电磁体2上并联滑动电阻13，所述滑动电阻13的滑动端设有拨头，所述拨头暴露在外，通过滑动拨头，以调节滑动电阻13的位置，以调节电磁体2线圈7上的电流大小，从而使转子4上部的电磁体2与转子4两侧及下方的电磁体2产生的排斥力不同，转子4两侧的排斥力相同而受力平衡，但转子4上下两侧的排斥力大小不同，使用两个大小不同的排斥力之间的不平衡，以中和转子4的自重，从而使转子4与外部固定结构之间的受力更加平衡，大幅度增加了转子4的稳定性。具体的，所述滑动电阻13埋设在定子外壳1内，所述滑动电阻13的固定端连接电磁体2的一侧导线，所述滑动电阻13的滑动端通过波浪线或螺旋线等可伸缩的导线连接电磁体2的另一侧导线。

传统磁悬浮轴承的全部线圈7均串联在一起，由一根金属丝缠绕得到的多个线圈7，若其中任意一个线圈7发生断裂，则整个线圈7电路形成断路，整个线圈7电路就需要返工，因此将线圈7设计为独立结构。如图6所示，所述线圈座8与定子外壳1之间可拆卸连接，定子外壳1内主线路14的两个断点均设有第一电触点15，所述第一电触点15设置定子外壳1的连接处，所述线圈7的两个接线端分别连接一个第二电触点16，所述第二电触点16设置在线圈座8的连接处，所述定子外壳1与线圈座8之间可拆卸连接，当线圈座8安装到定子外壳1上，第一电触点15与第二电触点16连接，实现线圈7导电；当线圈座8从定子外壳1卸下，第一电触点15与第二电触点16分离，实现线圈7断电，然后可更换线圈7，这种设计是线圈7成为独立结构，可独立进行标准化的系列设计，而且便于线圈7更换，无需更换全部的磁悬浮轴承，降低了更换成本，节省材料。如定子外壳1与线圈座8之间为插头连接，所述定子外壳1内埋设有主线路14，所述主线路14上对应线圈座8的两端连接两个金属插头，所述金属插头为第一电触点15，所述金属插头设在定子外壳1的内壁上，线圈座8上设有与金属插头对应的插孔，所述插孔内设有金属插套，所述金属插套为第二电触点16，所述线圈7的两端分别连接两个金属插套，线圈座8插到定子外壳1上，金属插套套装在金属插头上，即第一电触点15与第二电触点16连接，线圈7与主线路14连通；线圈座8从定子外壳1上拔出，金属插套与金属插头分离，即第一电触点15与第二电触点16分离，线圈7与主线路14断开。

如图7所示，所述定子外壳1上与线圈7的连接处设有压力应变片17，用于采集线圈座8在工作中的压力信息，控制系统根据压力信息评估线圈座8收到的反向推力，从而评估线圈7的工作情况以及转子4的位置，本发明磁悬浮轴承是基于排斥力将转子4磁悬浮于空中，具有转子4与定子之间的距离越近，则其排斥力越大的特点，相关线圈座8的反作用力就越大，当控制系统检测到某个线圈座8的压力信息突然变大，其相对线圈座8的压力信息突然变小，则说明转子4距离线圈座8的距离突然减小，进而可立即进行反应；当控制系统检测到某个线圈座8的压力信息突然变得很小，几乎为0，其相对线圈座8的压力信息变小，则说明该线圈座8或线圈发生故障，需要停止维修。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：包括设在转子上的永磁体及套设在永磁体外侧的定子外壳，所述定子外壳与永磁体之间设有至少2组电磁对，所述电磁对设有对称在永磁体两侧的电磁体，所述电磁体与永磁体相互排斥；

所述电磁体包括线圈及固定线圈的线圈座，所述线圈座固定连接定子外壳，所述定子外壳内设有与全部线圈串联连接的主线路。

2.根据权利要求1所述的一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：所述电磁对的数量为3-4组。

3.根据权利要求1所述的一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：所述电磁体包括沿轴向并列分布的左磁体与右磁体，所述左磁体与右磁体的磁性相反。

4.根据权利要求1所述的一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：所述电磁体并联滑动电阻，所述滑动电阻的滑动端设有拨头，所述拨头暴露在外。

5.根据权利要求1所述的一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：所述线圈座与定子外壳之间可拆卸连接，所述定子外壳的连接处设有两个第一电触点，所述主线路的两个断点分别连接两个第一电触点，所述线圈座的连接处设有与第一电触点相对应的第二电触点，所述线圈的两个接线端分别连接两个第二电触点。

6.根据权利要求5所述的一种同极型磁悬浮轴承，其特征在于：所述定子外壳与线圈座之间设有压力应变片。

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