CN1962114A - 径向磁悬浮轴承结构的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种径向磁悬浮轴承结构的制造工艺，属磁悬浮轴承的制造工艺。该制造工艺是：定子的制造是，先通过模具将硅钢片冲压成∏型结构，然后将∏型硅钢片叠合成磁极，将四个相同的磁极组叠片均布成一个圆，用上下夹板将叠片固定得到径向磁悬浮轴承定子；转子的制造是，先通过模具将硅钢片冲压成环形，将环形硅钢片叠合在一起装入套筒中压紧固定，再加工内孔以热套方式装到芯棒上加工外圆得到径向磁悬浮轴承转子。
Description
一、技术领域
本发明涉及的是径向磁悬浮轴承的制造工艺。
二、背景技术
主动磁悬浮轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间、使转子与定子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承。与传统的滚动轴承和滑动轴承相比，主动磁悬浮轴承有两大优点：1.没有机械接触，无需润滑系统，不存在滑油泄漏污染问题；2.支承力可控。因此主动磁悬浮轴承不仅可以应用于高转速、真空、超净及极端温度和压力等特殊工作环境；而且可以利用其支承力可控的特点对转子的振动进行主动补偿，减小系统的振动，提高系统的性能，具有广阔的应用前景。
主动磁悬浮轴承工作时磁路中磁场强度在不停的变化，因此在磁悬浮轴承定子和转子中存在磁滞损耗和涡流损耗。为了减小磁滞损耗和涡流损耗，磁悬浮轴承定子和转子采用叠片式结构的，即定子和转子的磁路由压紧的硅钢片叠合而成。因为加工的影响，硅钢片的导磁能力存在各向异性，其方向与材料的加工方向一致。如果在叠合硅钢片时没有注意材料的各向异性将导致各个自由度的磁路磁阻不均匀，影响磁悬浮轴承的性能。为了减小硅钢片各向异性的影响，每一片硅钢片在叠合的时候其原始材料加工方向均相对于相邻一片依次旋转一定角度放置，这样整个叠片中材料的特性方向在整个圆周内均匀分布，使整个叠片呈现各向同性，使磁悬浮轴承的磁场分布更加均匀。传统的径向磁悬浮轴承定子两个自由度的磁路是相通的。对这种结构的磁悬浮轴承定子的电磁场有限元分析表明：磁悬浮轴承的两个自由度之间存在较大的磁场耦合。这将导致磁悬浮轴承两个自由度上的悬浮力相互耦合，增加了控制器的设计难度。
三、发明内容
本发明的目的在于提出一种磁场分布均匀、磁路耦合小、工艺简单且成本低的径向磁悬浮轴承的结构与制造工艺。
本发明的目的可以通过以下设计来达到：
径向磁悬浮轴承定子：首先通过专用模具将硅钢片冲压成П型结构，然后将一定数量的П型硅钢片叠合在一起形成磁极，将相同的四个磁极组叠片均布组成一个圆，用上下夹板将叠片固定，即成为径向磁悬浮轴承的定子。
径向磁悬浮轴承转子：首先通过专用模具将硅钢片冲压成环形，然后将一定数量的环行硅钢片叠合在一起装入由非导磁材料做成的套筒中压紧固定，加工其内孔并将其热套装到一芯棒上，再加工其外圆到要求的尺寸就得到径向磁悬浮轴承转子。
本发明的积极效果是：
本发明简化了径向磁轴承的加工工艺，减小了各自由度之间的磁场耦合，降低了磁滞损耗和涡流损耗，减弱了材料各向异性对磁场的分布的影响。
四、附图说明
图1为本发明磁轴承定子叠片图。
图2为本发明轴承定子叠片工装截面图。
图3为本发明叠片与工装组合位置图。
图4为本发明轴承定子结构。
图4中标号名称：1为夹板，2为叠片。
图5为本发明轴承转子叠片图。
图6为本发明轴承转子叠片工装截面图。
图7为本发明轴承转子叠片夹紧工装图。
图7中标号名称：2为叠片，3为专用夹具。
图8为本发明轴承转子图。
五、具体实施方式
径向磁悬浮轴承定子叠片形状如附图1所示。此叠片用专用模具冲压而成，其厚度和尺寸根据具体应用确定。此叠片可批量生产，效率高，成本低。附图2为叠合径向磁悬浮轴承定子叠片时使用的工装截面图。它的主要作用是保证四组硅钢片叠片在圆周方向均匀分布，且叠片的内孔基本在一个圆上。硅钢叠片与工装的装配关系如附图3所示。将一定数量硅钢叠片按附图3所示的装配关系叠合到一起，然后用两块由非导磁材料加工的夹板压紧叠片，用铆钉将两夹板1和叠片2固定，如附图4所示。最后取出工装，加工固定好的叠片内、外圆和端面到设计要求尺寸。
径向磁悬浮轴承转子叠片部分形状如附图5所示，此叠片用专用模具加工而成，其厚度和尺寸大小根据具体应用确定。叠片内孔矩形齿与叠片原始材料的加工方向一致，用于确定材料的特性方向。附图6所示为叠合转子叠片时使用的工装，叠片上的齿与工装上的槽的尺寸一致。在叠合转子叠片时，叠片上的齿嵌入工装上的槽内，并且每片叠片的齿相对与下面一片沿固定方向(如顺时针)转过一个槽放置。这样一来，整个叠片的特性方向均匀的分布在整个圆周上，可以减弱由于材料各向异性所带来的磁场分布不均匀问题。叠片叠合到要求厚度，装入专门的夹具中压紧，如附图7所示。然后送工厂加工其端面和内孔到要求尺寸。最终组件如附图8所示。
Claims (1)
1、一种径向磁悬浮轴承结构的制造工艺，其特征在于：
(1)径向磁悬浮轴承定子的制造工艺是：
(a)首先通过专用模具将硅钢片冲压成II型结构；
(b)将冲压成的II型硅钢片叠合在一起形成磁极；
(c)将相同的四个磁极组叠片均布组成一个圆，用上下两块非导磁材料夹板(1)将硅钢叠片固定，制成磁极之间磁路相互切断的具有磁路耦合小的径向磁悬浮轴承的定子；
(2)径向磁悬浮轴承转子的制造工艺是：
(a)首先通过专用模具将硅钢片冲压成环形；
(b)将冲压成环形硅钢片叠合在一起装入由非导磁材料做成的套筒中压紧固定，固定后加工内孔并以热套方式装到芯棒上；
(c)加工上述芯棒上的环形硅钢片外圆，得到消除硅钢片各向异性的径向磁悬浮轴承的转子。
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