CN217440580U - 一种气浮支撑的超高速转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及超高速转子技术领域，涉及一种气浮支撑的超高速转子，其包括护套，护套左端通过过盈配合安装有带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴，护套右端通过过盈配合安装有带有径向气浮轴承位的第二输出轴；护套内设有多个圆柱永磁体，所述多个圆柱永磁体通过过盈配合的方式安装在护套的内部。本实用新型能提高电主轴运行的极限转速，实现部分气隙磁场谐波的相互抵消，有效降低谐波磁场造成的转子发热与电磁转矩的脉动，提高电主轴运行精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及超高速转子技术领域，具体地说，涉及一种气浮支撑的超高速转子。
背景技术
目前用在超高精密机床用电主轴的驱动电机多采用磁环或者磁柱转子结构。磁环或者磁柱的转子磁钢一旦完成充磁就没法对磁场完成优化，而且超高速电机一般都是采用2极或者4极的方案，导致电机内部磁场谐波含量较为丰富，易导致电机转子发热与电机转矩脉动的增大，这对于超高精密机床的电主轴来说是不允许的。
实用新型内容
本实用新型的内容是提供一种气浮支撑的超高速转子，其能够解决由磁场谐波导致电机转子发热与电机转矩脉动的增大的问题。
根据本实用新型的一种气浮支撑的超高速转子，其包括护套，护套左端通过过盈配合安装有带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴，护套右端通过过盈配合安装有带有径向气浮轴承位的第二输出轴；护套内设有多个圆柱永磁体，所述多个圆柱永磁体通过过盈配合的方式安装在护套的内部。
作为优选，所述多个圆柱永磁体磁极数为2，且所述多个圆柱永磁体沿着轴向方向从左至右等分成4n个偶数段的圆柱永磁体。
作为优选，左边n个圆柱永磁体的充磁方向一致，中间2n个圆柱永磁体的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体的充磁方向顺时针方向存在夹角θ，右边n个圆柱永磁体的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体的充磁方向一致， 4n个偶数段的圆柱永磁体充磁大小一样。
作为优选，护套、带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴和带有径向气浮轴承位的第二输出轴为非导磁材料。
作为优选，带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴从左至右分别设有砂轮安装盘、止推盘、第一气浮轴承位和第一轴套配合端。
作为优选，带有径向气浮轴承位的第二输出轴从左至右分别设有第二轴套配合端与第二气浮轴承位。
作为优选，护套左端与右端的圆周方向分别均匀分布了个螺纹孔；第一轴套配合端、第二轴套配合端与护套对应端过盈配合安装后通过紧定螺钉固定。
本实用新型两端输出轴都采用的是实心结构，能有效降低离心力所导致的径向膨胀量，显著提高电主轴运行的极限转速。采用轴向分段、错位充磁，实现部分气隙磁场谐波的相互抵消，有效降低谐波磁场造成的转子发热与电磁转矩的脉动，提高电主轴运行精度。螺纹孔与与之配合的紧定螺钉用于护套与两端的输出端的固定，使之紧密一起，避免这种一体化的转子结构在高速运行的时候发生脱落与损坏。另外，对紧定螺钉进行松紧度进行微调可以优化这种一体化的转子结构的动平衡。
附图说明
图1为实施例中一种气浮支撑的超高速转子的结构示意图；
图2为实施例中4n个偶数段的圆柱永磁体的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本实用新型进行解释而并非限定。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种气浮支撑的超高速转子，其包括护套1，护套1左端通过过盈配合安装有带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴21，护套1右端通过过盈配合安装有带有径向气浮轴承位的第二输出轴22；护套1 内设有多个圆柱永磁体3，所述多个圆柱永磁体3通过过盈配合的方式安装在护套的内部。
如图2所示，所述多个圆柱永磁体3磁极数必须为2，且所述多个圆柱永磁体3沿着轴向方向从左至右等分成4n个偶数段的圆柱永磁体3(n为大于等于1 的自然数)。
左边n个圆柱永磁体3的充磁方向一致，中间2n个圆柱永磁体3的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体3的充磁方向顺时针方向存在夹角θ，右边n 个圆柱永磁体3的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体3的充磁方向一致即右边n个圆柱永磁体与左边n个圆柱永磁体具有相同的充磁方向，同时与中间 2n个圆柱永磁体的充磁方向也存在顺时针夹角θ)，4n个偶数段的圆柱永磁体 3充磁大小一样。图2中下部分箭头为充磁方向。
其中夹角θ的取值可以参考下式：
式中：k为需要削弱的第k数齿槽转矩谐波次数。
护套1、带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴21和带有径向气浮轴承位的第二输出轴22为非导磁材料。
带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴21从左至右分别设有砂轮安装盘 4、止推盘5、第一气浮轴承位6和第一轴套配合端7。
带有径向气浮轴承位的第二输出轴22从左至右分别设有第二轴套配合端8 与第二气浮轴承位9。
护套1左端与右端的圆周方向分别均匀分布了6个螺纹孔；第一轴套配合端7、第二轴套配合端8与护套1对应端过盈配合安装后通过紧定螺钉10固定。
本实施例两端输出轴都采用的是实心结构，能有效降低离心力所导致的径向膨胀量，显著提高电主轴运行的极限转速。采用轴向分段、错位充磁，实现部分气隙磁场谐波的相互抵消，有效降低谐波磁场造成的转子发热与电磁转矩的脉动，提高电主轴运行精度。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：包括护套(1)，护套(1)左端通过过盈配合安装有带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴(21)，护套(1)右端通过过盈配合安装有带有径向气浮轴承位的第二输出轴(22)；护套(1)内设有多个圆柱永磁体(3)，所述多个圆柱永磁体(3)通过过盈配合的方式安装在护套的内部。
2.根据权利要求1所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：所述多个圆柱永磁体(3)磁极数为2，且所述多个圆柱永磁体(3)沿着轴向方向从左至右等分成4n个偶数段的圆柱永磁体(3)。
3.根据权利要求2所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：左边n个圆柱永磁体(3)的充磁方向一致，中间2n个圆柱永磁体(3)的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体(3)的充磁方向顺时针方向存在夹角θ，右边n个圆柱永磁体(3)的充磁方向一致且与左边n个圆柱永磁体(3)的充磁方向一致，4n个偶数段的圆柱永磁体(3)充磁大小一样。
4.根据权利要求3所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：护套(1)、带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴(21)和带有径向气浮轴承位的第二输出轴(22)为非导磁材料。
5.根据权利要求4所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：带有径向和轴向气浮轴承位的第一输出轴(21)从左至右分别设有砂轮安装盘(4)、止推盘(5)、第一气浮轴承位(6)和第一轴套配合端(7)。
6.根据权利要求5所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：带有径向气浮轴承位的第二输出轴(22)从左至右分别设有第二轴套配合端(8)与第二气浮轴承位(9)。
7.根据权利要求6所述的一种气浮支撑的超高速转子，其特征在于：护套(1)左端与右端的圆周方向分别均匀分布了6个螺纹孔；第一轴套配合端(7)、第二轴套配合端(8)与护套(1)对应端过盈配合安装后通过紧定螺钉(10)固定。
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| CN202221208326.XU CN217440580U (zh) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | 一种气浮支撑的超高速转子 |
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2022
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