CN218760948U - 轴向磁轴承装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴向磁轴承装置，所述轴向磁轴承装置包括转子、定子以及线圈，所述定子套设于所述转子的外周，所述定子内形成有环形的容纳槽；所述线圈置于所述容纳槽内。本实用新型提供的轴向磁轴承装置由于定子和线圈做成了独立的整体部件，简单可靠；取消了转子上的推力盘结构，使得转子的外形尺寸减小，结构简单，方便加工和安装；由于取消了推力盘，减小了运行过程中由于推力盘变形引起的动静碰磨的风险。

Description

轴向磁轴承装置

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种轴向磁轴承装置。

背景技术

轴向轴承是旋转机械领域重要的零部件，用于平衡旋转机械在运转时产生的轴向力，若轴向力无法有效平衡将严重影响旋转机械的正常运行。轴向磁轴承由于其机械系统结构简单、无需润滑系统、机械磨损小的优点，可以使转子运行到很高的转速，因此被广泛应用于高速旋转机械中，其工作原理是通过对电磁铁的控制，使其产生作用在转子上的可控轴向力，该轴向力用于平衡施加在转子上的其他轴向力从而使转子稳定运行在设定的轴向位置。

由于推力盘的存在，转子的结构尺寸过大，装卸困难，当转子轴向受到较大的外力时，轴承单边产生的电磁力有可能导致推力盘出现一定程度的变形，严重时甚至会发生动静碰磨；由于轴向力的产生是通过推力盘的轴向位置的变化引起的，因此推力盘的轴向位置总在轴向有微小的变动，降低了转子轴向位置的稳定性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种轴向磁轴承装置，旨在解决现有轴向磁轴承在使用过程中推力盘容易磨损变形，且由于推力盘的变形导致转子轴向位置稳定性差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种轴向磁轴承装置，包括：

转子；

定子，套设于所述转子的外周，所述定子内形成有环形的容纳槽；以及

线圈，置于所述容纳槽内。

在一种可能的实现方式中，所述容纳槽沿所述定子的轴向间隔设有两个，所述线圈对应设有两个，两个所述线圈用于产生反向的轴向力。

在一种可能的实现方式中，所述定子同轴套设有两个，每个所述定子内的所述容纳槽均设有所述线圈，两个所述定子内的所述线圈用于产生反向的轴向力。

在一种可能的实现方式中，每个所述定子具有朝向另一个所述定子的对接面，其中一个所述定子的对接面上凸出形成凸块，另一个所述定子的对接面上凹陷形成卡接槽，所述卡接槽与所述凸块卡接配合。

在一种可能的实现方式中，两个所述定子之间通过锁扣连接。

在一种可能的实现方式中，所述轴向磁轴承装置还包括位于所述转子端部的应力感应器。

在一种可能的实现方式中，所述转子朝向所述应力感应器的一端设有动压轴承，所述动压轴承抵接于所述应力感应器。

在一种可能的实现方式中，所述动压轴承包括：

球形转轴，设于所述转子端部；以及

轴承杯，设于所述球形转轴与所述应力感应器之间。

在一种可能的实现方式中，所述轴承杯朝向所述球形转轴的一侧设有适配于所述球形转轴外球面的凹槽。

在一种可能的实现方式中，所述轴向磁轴承装置还包括与所述应力感应器通讯连接的控制系统，所述控制系统与所述线圈电连接。

本申请实施例中，与现有技术相比，安装时转子直接穿过定子和线圈，定子和线圈可以做成独立的零部件，安装时整体安装。本实用新型轴向磁轴承装置由于定子和线圈做成了独立的整体部件，简单可靠；取消了转子上的推力盘结构，使得转子的外形尺寸减小，结构简单，方便加工和安装；由于取消了推力盘，减小了运行过程中由于推力盘变形引起的动静碰磨的风险。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的轴向磁轴承装置的剖面结构示意简图；

图2为本实用新型实施例二提供的轴向磁轴承装置的剖面结构示意简图；

图3为本实用新型实施例三提供的轴向磁轴承装置的剖面结构示意简图；

图4为本实用新型实施例一提供的轴向磁轴承装置的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10-转子；11-铝轴；

20-定子；21-容纳槽；22-凸块；23-卡接槽；24-锁扣；25-主体；26-顶板；27-底板；

30-线圈；

40-应力感应器；

50-动压轴承；51-球形转轴；52-轴承杯；53-凹槽；

60-控制系统；

70-锁母；

80-铁芯。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的轴向磁轴承装置进行说明。所述轴向磁轴承装置，包括转子10、定子20以及线圈30，定子20套设于转子10的外周，定子20内形成有环形的容纳槽21；线圈30置于容纳槽21内。

需要说明的是，转子10的端部设有铝轴11，定子20实际套设在铝轴11的外周，且定子20与铝轴11之间还设有铁芯80和锁母70。

本实施例提供的轴向磁轴承装置，与现有技术相比，安装时转子10直接穿过定子20和线圈30，定子20和线圈30可以做成独立的零部件，安装时整体安装。本实用新型轴向磁轴承装置由于定子20和线圈30做成了独立的整体部件，简单可靠；取消了转子10上的推力盘结构，使得转子10的外形尺寸减小，结构简单，方便加工和安装；由于取消了推力盘，减小了运行过程中由于推力盘变形引起的动静碰磨的风险。

在一些实施例中，上述线圈30的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，容纳槽21沿定子20的轴向间隔设有两个，线圈30对应设有两个，两个线圈30用于产生反向的轴向力。设置两个线圈30，可以产生相反的轴向力，平衡不同方向的轴向载荷，例如定义朝向应力感应器40的方向为正向，反之为负向，当转子10受到正向的轴向力时，启动产生轴向力为反向的线圈30，进而对转子10进行校正；当转子10受到反向的轴向力时，启动产生轴向力为正向的线圈30，进而对转子10进行校正。通过对转轴收到轴向力的校正，平衡转子10受到的轴向力，稳定转子10的轴向位置。

具体地，本实施例中的定子20包括主体25、顶板26以及底板27，主体25的顶部凹陷形成一个槽体，主体25的底部凹陷形成一个槽体，主体25和顶板26围合形成一个容纳槽21，主体25和底板27围合形成一个容纳槽21。

在一些实施例中，上述线圈30的一种变形实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，定子20同轴套设有两个，每个定子20内的容纳槽21均设有线圈30，两个电子内的线圈30用于产生反向的轴向力。相比于在定子20上设置两个容纳槽21，可根据需要安装的线圈30数量对应安装同样数量的定子20，进而组装的时候更加方便，使用灵活。

在一些实施例中，上述定子20之间的一种具体连接方式可以采用如图2所示结构。参见图2，每个定子20具有朝向另一个所述定子20的对接面，其中一个定子20的对接面上凸出形成凸块22，另一个定子20的对接面上凹陷形成卡接槽23，卡接槽23与凸块22卡接配合。两个定子20之间通过凸块22和卡接槽23的配合实现连接，连接后的两个定子20整体稳定性较高，避免转子10转动过程中带动定子20位置改变；凸块22和卡接槽23配合的方式结构简单，安装方便。

在一些实施例中，上述定子20之间的一种变形连接方式可以采用如图3所示结构。参见图3，两个定子20之间通过锁扣24连接。锁扣24可采用门窗上常用的扣式固件，扣式固件由固定部分和活动部分组成，则两个定子20中的其中一个上设置固定部分，另一个上设置活动部分，将两个定子20上的活动部分和固定部分结合实现两个定子20之间的稳定连接，该结构使得两个定子20之间的连接更加稳固。

在一些实施例中，上述轴向磁轴承装置的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，轴向磁轴承装置还包括位于转子10端部的应力感应器40。转子10安装的时候需要给应力感应器40施加一初始压力，通过应力感应器40将压力信号传递到计算机中，方便控制转子10此时的轴向力是否失衡，从而方便通过线圈30调节转子10受到的轴向力。

在一些实施例中，上述转子10的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，转子10朝向应力感应器40的一端设有动压轴承50，动压轴承50抵接于应力感应器40。因为转子10在运行的过程中要持续旋转，为了避免转子10的转动过程持续摩擦应力感应器40，通过设置动压轴承50，转子10收到的轴向力传递至动压轴承50，动压轴承50将轴向力挤压至应力感应器40，可提高应力感应器40的使用寿命。

轴向磁轴承装置平衡转子10轴向载荷的过程中，转子10与动压轴承50始终处于接触状态，因此转子10的轴向位置是固定的，与传统的轴向磁轴承相比，提高了转子10运转时轴向位置的稳定性。

在一些实施例中，上述动压轴承50的一种具体实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，动压轴承50包括球形转轴51以及轴承杯52，球形转轴51设于转子10的端部，轴承杯52设于球形转轴51与应力感应器40之间。在转子10高速旋转时，球形转轴51随转子10旋转，球形转轴51与轴承杯52之间建立油膜，转子10带动球形转轴51挤压油膜，可以产生抵抗转子10运动的阻尼，起到减震作用的同时还可以承受转子10部分的轴向力。

在一些实施例中，上述动压轴承50的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，轴承杯52朝向球形转轴51的一侧设有配置与球形转轴51外球面的凹槽53。通过设置凹槽53，凹槽53的内表面与球形转轴51的外球面相适应，提高球形转轴51与轴承杯52之间的接触面积，提高转子10上轴向力传递至应力感应器40的精度。

在一些实施例中，上述轴向磁轴承装置的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，轴向磁轴承装置还包括与应力感应器40通讯连接的控制系统60，控制系统60与线圈30电连接。当转子10收到额外的轴向载荷时，动压轴承50承受的压力将发生变化，区别于传统轴向磁轴承实时观察推力盘位置的变化，本实用新型将动压轴承50压力的变化作为监控对象，并根据压力的变化驱动电磁铁产生相反的力平衡转子10所受的轴向载荷。

具体实施时，转子10安装时给动压轴承50施加一初始压力，通过应力感应器40将压力信号传递到控制系统60，该压力是动压轴承50稳定运行的前提，同时也是轴向磁轴承装置的监控信号；动压轴承50收到的压力信号通过功率放大器转换为电流输出至控制系统60，控制系统60判断压力信号的方向以及大小，当转子10受到正向的力超出预设范围，控制系统60控制线圈30对转子10施加相反的轴向力，进而平衡转子10的轴向位置。

本申请实施例中，图4表示了定子20的具体结构，图1至图3均采用了定子20的简图表示；容易想到的是，当定子20设有两个，每个定子20内只有一个容纳槽21时，定子20内主体25只有一个槽体，主体25与顶板26、底板27围合形成容纳槽21。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向磁轴承装置，其特征在于，包括：

转子；

定子，套设于所述转子的外周，所述定子内形成有环形的容纳槽；以及

线圈，置于所述容纳槽内。

2.如权利要求1所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述容纳槽沿所述定子的轴向间隔设有两个，所述线圈对应设有两个，两个所述线圈用于产生反向的轴向力。

3.如权利要求1所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述定子同轴套设有两个，每个所述定子内的所述容纳槽均设有所述线圈，两个所述定子内的所述线圈用于产生反向的轴向力。

4.如权利要求3所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，每个所述定子具有朝向另一个所述定子的对接面，其中一个所述定子的对接面上凸出形成凸块，另一个所述定子的对接面上凹陷形成卡接槽，所述卡接槽与所述凸块卡接配合。

5.如权利要求3所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，两个所述定子之间通过锁扣连接。

6.如权利要求1所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述轴向磁轴承装置还包括位于所述转子端部的应力感应器。

7.如权利要求6所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述转子朝向所述应力感应器的一端设有动压轴承，所述动压轴承抵接于所述应力感应器。

8.如权利要求7所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述动压轴承包括：

球形转轴，设于所述转子端部；以及

轴承杯，设于所述球形转轴与所述应力感应器之间。

9.如权利要求8所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述轴承杯朝向所述球形转轴的一侧设有适配于所述球形转轴外球面的凹槽。

10.如权利要求6所述的轴向磁轴承装置，其特征在于，所述轴向磁轴承装置还包括与所述应力感应器通讯连接的控制系统，所述控制系统与所述线圈电连接。

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