CN211648795U - 一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，具体包括一定子铁芯和动子，以及转轴；所述定子铁芯中间设有中空的空腔，所述空腔内设有励磁绕组，所述定子铁芯套设在所述动子外侧，使其所述动子位于所述定子铁芯的所述空腔内，且与所述定子铁芯内壁，以及所述励磁绕组之间留有气隙；所述动子套设在所述转轴上，所述转轴设置在所述定子铁芯内端面形成的轴孔内；所述励磁绕组通电时，所述定子铁芯和所述动子，以及气隙构成闭合磁回路。本实用新型具有在励磁绕组失电状态下自动将气流纺纺杯及其与之固定连接的电机转子组件驻停在安全位置的特征，满足气流纺设备对气流纺纺杯驱动电机的安全运行要求。

Description

一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承

技术领域

本实用新型涉及气流纺电机旋转体中轴承的技术领域，具体涉及一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承。

背景技术

气流纺纱机又叫转杯纺纱机是一种自由端纺纱设备，是利用气流将纤维在高速回转的纺纺杯内凝聚加捻输出成纱的一种新型纺纱技术。他不用锭子，主要靠分梳辊、纺杯、假捻装置等多个部件。其中，纺杯是个小小的金属杯子，他的旋转速度比分梳辊高出10倍以上，由此产生的离心作用，把杯子里的空气向外排。因此，纺杯的旋转速度直接决定了纺纱的质量，即纺杯旋转速度越高，纺制出的纱质量越好，而为转杯提供高速旋转动力的是电机的转轴。所以，转轴是提供动力的关键部件，更是保证转杯高速旋转的关键部件。

目前，气流纺纱机中转轴主要有以下几种结构；1、两个成品轴承安装在套圈和芯轴的环形空间内；2、一端是采用成品球轴承，另一端采用组合轴承； 3、双列沟道分别加工在芯轴和壳体上；4、双沟均加工在芯轴和壳体上的轴连轴承等多种结构。但上述转轴结构复杂，体积较大，且相互之间的摩擦力大损耗大，无法很好的提高转轴的转速，保证气流纺设备的安全运行。

鉴于上述问题，如何提高电机的转轴转速是本领域技术人员急需解决的一个问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，具有在励磁绕组失电状态下自动将气流纺纺杯及其与之固定连接的电机转子组件驻停在安全位置的特征，满足气流纺设备对气流纺纺杯驱动电机的安全运行要求。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，包括：

一定子铁芯和动子，以及转轴；

所述定子铁芯中间设有中空的空腔，所述空腔内设有励磁绕组，所述定子铁芯套设在所述动子外侧，使其所述动子位于所述定子铁芯的所述空腔内，且与所述定子铁芯内壁，以及所述励磁绕组之间留有气隙；

所述动子套设在所述转轴上，所述转轴设置在所述定子铁芯内端面形成的轴孔内；

所述励磁绕组通电时，所述定子铁芯和所述动子，以及气隙构成闭合磁回路。

本技术方案中，将动子与定子铁芯内壁，以及励磁绕组之间留有气隙。这样当励磁绕组单独作用时所产生的磁场通过定子、动子，以及动子两侧与定子之间的气隙构成闭合回路。动子将承受其两侧气隙中磁场产生的方向互为反向的作用力。

优选地，所述定子铁芯由第一铁芯和第二铁芯构成；

所述动子上设有第一凹槽，所述第一凹槽为自朝向所述第一铁芯一侧的表面向所述第二铁芯的一侧凹陷得到；所述第一凹槽内轴向设有轴向充磁的环状永磁体和隔磁环。

本技术方案中，实际安装时将转轴的外表面与定子铁芯内端面之间设置一定距离的间隙，这样可以保证动子与定子铁芯之间的顺畅转动，同时，当第二铁芯作为径向磁悬浮轴承(本申请中未示出)磁路之一部分时提供定子第二铁芯与转轴之间的磁场通路。优选地，将转轴的外表面与所述第一铁芯朝向转轴的外表面端面之间留有较大距离的间隙以阻止励磁绕组所产生的磁场在此形成通路。

优选地，所述隔磁环由非导磁材料制成。

进一步优选地，所述环状永磁体设置在所述第一凹槽的中间位置处，所述隔磁环设置在所述环状永磁体的两侧，且位于所述环状永磁体与所述第一凹槽的槽壁之间。

本技术方案中，当环形永磁体单独作用时，动子组件和第二铁芯组件之间不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力；而动子组件和第一铁芯组件之间的气隙中的永磁磁场将在动子组件和第一铁芯组件之间产生的作用力，该作用力的方向是力图减少动子组件和第一铁芯组件之间的气隙，使得动子组件以及与之固定连接的转轴向着气隙减小的方向运动。与环状永磁体所产生的磁场不同的是，励磁绕组单独作用时所产生的磁场通过定子铁芯组件、动子组件，以及动子组件两侧与定子铁芯组件之间的气隙构成闭合磁回路。因此动子组件将承受其两侧气隙中磁场产生的方向互为反向的作用力。而当由轴向磁悬浮轴承的励磁绕组与环状永磁体共同作用所形成的磁场作用于时，在动子组件朝向第一铁芯组件的一侧的气隙中，励磁绕组与环状永磁体所产生的磁通互相抵消，使得该气隙中的平均磁场密度低于环状永磁体单独作用时的磁场密度，因而随着励磁绕组中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件与第一铁芯组件之间气隙中的电磁作用力减小。而在动子组件朝向第二铁芯一侧的气隙中只存在由励磁绕组所产生的磁场，因而随着励磁绕组中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件与第二铁芯之间气隙中的电磁作用力增加。动子铁芯所承受的合力为其两侧气隙中电磁作用力相减得到的差值。这样可以通过调节励磁绕组中的电流大小调节动子组件所承受的合力的大小与方向，进而可以调节动子组件以及与其连接的转轴的相对于定子或定子铁芯组件的轴向位置，从而实现轴向磁悬浮轴承的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴转动时的平稳性。

优选地，所述第二铁芯的截面呈一L型结构，所述L型结构的横边位于所述动子外侧，且端部与所述第一铁芯侧边进行连接；所述L型结构的竖边内侧壁上设有第二凹槽；

所述第二凹槽内用于设置所述励磁绕组。

本技术方案中，将第二铁芯的结构做进一步的改进，这样使得励磁绕组设置在第二凹槽内，可以有效地保证转动时励磁绕组的稳定性，避免发生脱落现象，从而影响使用效果。

优选地，所述第一铁芯和第二铁芯为可拆卸连接。

本技术方案中，将第一铁芯和第二铁芯设置为可拆卸连接,目的是有效地提高了该装置的可制造性与可维护性，在纺杯与转轴分离之后，卸下前述的可拆装第一铁芯即可把转轴移入或移出。在限定的空间内便于制造过程的转轴装配和维护过程对转轴的更换。

优选地，所述动子的形状为环形，且与所述转轴固定连接。

本技术方案中，将动子组件与转轴进行冷套或热套固定连接，可以有效地提高连接强度并保证所需要的装配精度。

综上所述，本实用新型提供的一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承的具有以下几个特点：

1、本实用新型中，通过设置的励磁绕组单独作用所产生的磁场，主要是利用定子铁芯、动子，以及动子两侧与定子铁芯之间的气隙构成闭合磁回路。这样动子将承受其两侧气隙中磁场产生的方向互为反向的作用力。

2、本实用新型中，设置的环形永磁体单独作用时，动子和第二铁芯之间不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力。而当通过励磁绕组和环形永磁体同时作用时所形成的磁场，在动子朝向第一铁芯的一侧的气隙中，励磁绕组与环状永磁体所产生的磁通互相抵消，使得该气隙中的平均磁场密度低于励磁绕组或环状永磁体单独作用时的磁场密度。因而可以通过调节励磁绕组中的电流大小调节动子组件所承受的合力的大小与方向，进而可以调节动子组件以及与其连接的转轴的相对于定子或定子铁芯组件的轴向位置，从而实现轴向磁悬浮轴承的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴转动时的平稳性。

3、本实用新型中，将动子设置成由可拆卸的第一铁芯和第二铁芯连接构成，这样在纺杯与转轴分离之后，卸下前述的可拆装定子第一铁芯即可把转轴移入或移出，实现在限定的空间内提高了该装置的可制造性与可维护性。

4、本实用新型中，将第二铁芯的截面设置成呈一L型结构，L型结构的竖边内侧壁上设有第二凹槽，能够使得励磁绕组设置在第二凹槽内，这样可以有效地保证转动时励磁绕组的稳定性，避免发生脱落现象，从而影响使用效果。

5、本实用新型结构简单，安装方便，在提高转轴平稳转动的基础上，有效提高了转速。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本实用新型一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承中励磁绕组单独作用时所形成的磁场结构图；

图2为本实用新型一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承中环状永磁体单独作用时产生的磁场结构图；

图3为本实用新型一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承中环状永磁体和励磁绕组共同作用时所形成的磁场结构图。

附图标号：

转轴1；间隙11；

动子2；第一凹槽21；环状永磁体211；隔磁环212；

定子铁芯3；第一铁芯31；第二铁芯32；励磁绕组33；第一气隙34；第二气隙35；第二凹槽36。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形；其次，附图1-3中的虚线以及箭头表示的是磁路的走向。

在本实用新型的实施例中，参看图1所示，一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，具体包括了一定子铁芯3和动子2，以及转轴1；其中，定子铁芯3中间设有中空的空腔，且在空腔内设有励磁绕组33。实际安装时，将定子铁芯3套设在动子2的外侧，使其动子2位于定子铁芯3的空腔内，且与定子铁芯3内壁，以及励磁绕组33之间留有第一气隙34和第二气隙35；即励磁绕组33设置在动子2的外侧，且定子铁芯3的内侧面处，定子铁芯3内侧与动子2外侧之间留有气隙。而设置的动子2套设在转轴1上，转轴1设置在定子铁芯3内端面形成的轴孔内，这样当励磁绕组33通电时，定子铁芯3和动子2，以及第一气隙34，第二气隙35构成闭合磁回路。该结构可以实现轴承轴向自由度双方向无接触式主动控制。

在本实施例二中，参看图2所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：将定子铁芯3设置成由第一铁芯31和第二铁芯32构成。同时在动子2上设置第一凹槽21，具体的第一凹槽21的开设方式为自朝向第一铁芯31一侧的表面向第二铁芯32的一侧凹陷得到。这样在实际使用时，进一步的在第一凹槽21内轴向设置轴向充磁的环状永磁体 211和隔磁环212。其中，应说明的是隔磁环212由非导磁材料制成,具体安装时将环状永磁体211设置在第一凹槽21的中间位置处，同时在环状永磁体211的两侧即第一凹槽21的两内侧壁内均设有隔磁环212。见图2所示，隔磁环212位于环状永磁体211与第一凹槽21的槽壁之间。这样当环形永磁体单独作用时，动子2和第二铁芯32之间的第一气隙34 中不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力；而动子2和第一铁芯31之间的第二气隙35中永磁磁场将在动子2和定子铁芯3之间产生的作用力，该作用力的方向是力图减少动子2和第一铁芯31之间的第二气隙35，使得动子2以及与之固定连接的转轴1向着第一铁芯31 方向轴向运动。

其中，应说明的是，见图3所示，当励磁绕组33与环状永磁体211 共同作用时所形成的磁场。在动子2朝向第一铁芯31的一侧的第二气隙 35中，励磁绕组33与环状永磁体211所产生的磁通互相抵消，使得该第二气隙35中的平均磁场密度低于环状永磁体211单独作用时的磁场密度，因而随着励磁绕组33中的励磁电流在设计范围内的增加，动子2与第一铁芯31组件之间第二气隙35中的电磁作用力减小。而在动子2朝向第二铁芯32一侧的气隙34中只存在由励磁绕组33所产生的磁场，因而随着励磁绕组33中的励磁电流在设计范围内的增加，动子2与第二铁芯32之间气隙34中的电磁作用力增加。动子2所承受的合力为其两侧气隙，即第一气隙34、第二气隙35中电磁作用力相减得到的差值。这样可以通过调节励磁绕组33中的电流大小可以调节动子2所承受的合力的大小与方向，因而可以调节动子2以及与其连接的转轴1的相对于定子的轴向位置，从而实现轴向磁悬浮轴承的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴1转动时的平稳性。

当然在实际使用时，为保证动子2与定子铁芯3之间的顺畅转动，可以将第二铁芯32作为径向磁悬浮轴承(图中未示出)磁路之一部分时提供第二铁芯32与转轴1之间的磁场通路，将转轴1外表面与第一铁芯31内端面之间留有一定距离的间隙11。该间隙应当足够大以阻止励磁绕组33所产生的磁场在此形成通路。

在本实施例三中，再次参看1-3所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：将第二铁芯32的截面设置呈一L型结构，L型结构的横边位于动子2外侧，且L型结构的横边端部与第一铁芯31侧边进行连接；而L型结构的竖边内侧壁上设有第二凹槽36；而第二凹槽36主要是用于设置励磁绕组33。这样能够有效地保证转动时励磁绕组33的稳定性，避免发生脱落现象，从而避免影响使用效果。

在本实施例四中，再次参看图1-3所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：将第一铁芯31和第二铁芯32为可拆卸连接。这样可以提高整个装置的可制造性与可维护性。实际操作时，仅需卸下前述的可拆装第一铁芯31即可把转轴1移入或移出。在限定的空间内便于制造过程的转轴1 装配和维护过程对转轴1的更换。

其中，再次应说明的是，上述实施例中设置的动子2的形状设置为环形，且与转轴1固定之间的连接方式有多种，本申请中优选为冷套或热套固定连接，具体根据实际设计需求进行设计，本申请中不再一一赘述，仅需能够满足连接强度，保证动子组件2与转轴1的轴向相对位置和同轴度即可。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于，包括：

一定子铁芯和动子，以及转轴；

所述定子铁芯中间设有中空的空腔，所述空腔内设有励磁绕组，所述定子铁芯套设在所述动子外侧，使其所述动子位于所述定子铁芯的所述空腔内，且与所述定子铁芯内壁，以及所述励磁绕组之间留有气隙；

所述动子套设在所述转轴上，所述转轴设置在所述定子铁芯内端面形成的轴孔内；

所述励磁绕组通电时，所述定子铁芯和所述动子，以及气隙构成闭合磁回路。

2.根据权利要求1所述的气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述转轴的外表面与所述定子铁芯内端面之间留有一定距离的间隙。

3.根据权利要求1所述的气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述定子铁芯由第一铁芯和第二铁芯构成；

所述动子上设有第一凹槽，所述第一凹槽为自朝向所述第一铁芯一侧的表面向所述第二铁芯的一侧凹陷得到；所述第一凹槽内轴向设有轴向充磁的环状永磁体和隔磁环。

4.根据权利要求3所述的气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述隔磁环由非导磁材料制成。

5.根据权利要求3所述的气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述环状永磁体设置在所述第一凹槽的中间位置处，所述隔磁环设置在所述环状永磁体的两侧，且位于所述环状永磁体与所述第一凹槽的槽壁之间。

6.根据权利要求3所述的气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述第二铁芯的截面呈一L型结构，所述L型结构的横边位于所述动子外侧，且端部与所述第一铁芯侧边进行连接；所述L型结构的竖边内侧壁上设有第二凹槽；

所述第二凹槽内用于设置所述励磁绕组。

7.根据权利要求3所述的一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述第一铁芯和第二铁芯为可拆卸连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种气流纺电机旋转体轴向主动控制磁悬浮轴承，其特征在于：

所述动子的形状为环形，且与所述转轴固定连接。

Images