一种轴向球面纯电磁磁轴承转让专利
申请号 : CN201510370225.0
文献号 : CN104963946B
文献日 : 2017-05-17
发明人 : 缪存孝 , 赵航 , 韩天 , 刘强 , 张立元
申请人 : 北京科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种轴向球面纯电磁磁轴承,主要由定子系统和转轴两部分组成,其特征在于,定子系统主要包括:上定子铁芯(1-1)、下定子铁芯(1-2)、上轴向上端激磁线圈(2-1)、上轴向下端激磁线圈(3-1)、下轴向下端激磁线圈(2-2)和下轴向上端激磁线圈(3-2);
其中上定子铁芯(1-1)包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极,上定子铁芯(1-1)球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°,上定子铁芯(1-1)球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯(1-1)球面左磁极右侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯(1-1)球面中磁极左侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯(1-1)球面中磁极右侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯(1-1)球面右磁极左侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯(1-1)球面右磁极右侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°;
下定子铁芯(1-2)包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极,下定子铁芯(1-2)球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°,下定子铁芯(1-2)球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为
45°,下定子铁芯(1-2)球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯(1-2)球面中磁极左侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯(1-2)球面中磁极右侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯(1-2)球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯(1-2)球面右磁极右侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯(1-1)球面中磁极的径向内侧从上到下依次绕制上轴向上端激磁线圈(2-1)和上轴向下端激磁线圈(3-1),上定子铁芯(1-1)、上轴向上端激磁线圈(2-1)和上轴向下端激磁线圈(3-1)共同构成上球面定子,下定子铁芯(1-2)球面中磁极的径向内侧上从下到上依次绕制有下轴向下端激磁线圈(2-2)和下轴向上端激磁线圈(3-2),下定子铁芯(1-2)、下轴向下端激磁线圈(2-2)和下轴向上端激磁线圈(3-2)共同构成下球面定子;
转轴(4)位于上定子铁芯(1-1)和下定子铁芯(1-2)之间,转轴(4)上球面与上定子铁芯(1-1)球面间留有一定的球壳间隙,形成上轴向球壳气隙(5),转轴(4)下球面与下定子铁芯(1-2)球面间留有一定的球壳间隙,形成下轴向球壳气隙(6)。
2.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述的上定子铁芯(1-1)和下定子铁芯(1-2)均为1J22导磁块材材料。
3.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述的上定子铁芯(1-1)和下定子铁芯(1-2)的球面半径取18mm~45mm,且上定子铁芯(1-1)和下定子铁芯(1-
2)的外形尺寸完全相等,安装后二者球心完全重合。
4.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述的上轴向上端激磁线圈(2-1)和上轴向下端激磁线圈(3-1)的轴向间隙为0.4mm~0.7mm,下轴向下端激磁线圈(2-2)和下轴向上端激磁线圈(3-2)的轴向间隙为0.4mm~0.7mm。
5.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述的转轴(4)的球面半径取17mm~44mm,转轴(4)上球面所对应的球心角为82°,转轴(4)上球面左侧边缘与转轴(4)上球面左侧圆弧边缘切线所成夹角为130°,转轴(4)上球面右侧边缘与转轴(4)上球面右侧圆弧边缘切线所成夹角为130°,转轴(4)下球面所对应的球心角为82°,转轴(4)下球面左侧边缘与转轴(4)下球面左侧圆弧边缘切线所成夹角为130°,转轴(4)下球面右侧边缘与转轴(4)下球面右侧圆弧边缘切线所成夹角为130°。
6.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述的上轴向球壳气隙(5)和下轴向球壳气隙(6)大小为0.4mm~0.8mm。
7.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述上定子铁芯(1-1)的球面中磁极的面积大于球面左磁极和球面右磁极的面积之和;球面中磁极的面积为球面左磁极和球面右磁极的面积之和的3倍。
8.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述上定子铁芯(1-1)球面左磁极右侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面中磁极左侧边缘之间距离为3.8mm,上定子铁芯(1-1)球面右磁极左侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面中磁极右侧边缘之间距离为
3.8mm;下定子铁芯(1-2)球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面中磁极左侧边缘之间距离为3.8mm,下定子铁芯(1-2)球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯(1-2)球面中磁极右侧边缘之间距离为3.8mm。
9.根据权利要求1所述的一种轴向球面纯电磁磁轴承,其特征在于:所述上轴向上端激磁线圈(2-1)的线圈匝数为90~180匝,上轴向下端激磁线圈(3-1)的线圈匝数为18~48匝;
下轴向下端激磁线圈(2-2)的线圈匝数为70~150匝,下轴向上端激磁线圈(3-2)的线圈匝数为10~30匝。
说明书 :
一种轴向球面纯电磁磁轴承
技术领域
发明内容
150匝,下轴向上端激磁线圈的线圈匝数为10~30匝,下定子铁芯、下轴向下端激磁线圈和下轴向上端激磁线圈共同构成下球面定子,转轴位于上定子铁芯和下定子铁芯之间,转轴上球面与上定子铁芯球面间留有一定的球壳间隙,形成上轴向球壳气隙,转轴下球面与下定子铁芯球面间留有一定的球壳间隙,形成下轴向球壳气隙。
附图说明
具体实施方案
3.8mm,上定子铁芯1-1球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯1-1球面左磁极右侧边缘与上定子铁芯1-1球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯1-1球面中磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯1-1球面中磁极右侧边缘与上定子铁芯1-1球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯1-1球面右磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯1-1球面右磁极右侧边缘与上定子铁芯1-1球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,下定子铁芯1-
2包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极,下定子铁芯1-2球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°,下定子铁芯1-2球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极左侧边缘之间距离为3.8mm,下定子铁芯1-2球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极右侧边缘之间距离为3.8mm,下定子铁芯1-2球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,下定子铁芯1-2球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯1-2球面中磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯1-2球面中磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯1-2球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯1-2球面右磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯1-1球面中磁极的径向内侧从上到下依次绕制上轴向上端激磁线圈2-1和上轴向下端激磁线圈3-1,上轴向上端激磁线圈2-1的线圈匝数为90~180匝,上轴向下端激磁线圈3-1的线圈匝数为18~48匝,在本实施例中上轴向上端激磁线圈2-1的线圈匝数优选为140匝,上轴向下端激磁线圈3-1的线圈匝数优选为30匝,上定子铁芯1-1、上轴向上端激磁线圈2-1和上轴向下端激磁线圈3-1共同构成上球面定子,下定子铁芯1-2球面中磁极的径向内侧从下到上依次绕制有下轴向下端激磁线圈
2-2和下轴向上端激磁线圈3-2,下轴向下端激磁线圈2-2的线圈匝数为70~150匝,下轴向上端激磁线圈3-2的线圈匝数为10~30匝,在本实施例中下轴向下端激磁线圈2-2的线圈匝数为140匝,下轴向上端激磁线圈3-2的线圈匝数优选为30匝,下定子铁芯1-2、下轴向下端激磁线圈2-2和下轴向上端激磁线圈3-2共同构成下球面定子,转轴4位于上定子铁芯1-1和下定子铁芯1-2之间,转轴4上球面与上定子铁芯1-1球面间留有一定的球壳间隙,形成上轴向球壳气隙5,转轴4下球面与下定子铁芯1-2球面间留有一定的球壳间隙,形成下轴向球壳气隙6。
30匝。上轴向上端激磁线圈2-1和上轴向下端激磁线圈3-1的轴向间隙为0.4mm~0.7mm,下轴向下端激磁线圈2-2和下轴向上端激磁线圈3-2的轴向间隙为0.4mm~0.7mm,在本实施例中上轴向上端激磁线圈2-1和上轴向下端激磁线圈3-1的轴向间隙为0.5mm,下轴向下端激磁线圈2-2和下轴向上端激磁线圈3-2的轴向间隙为0.5mm,优选间隙的原则为确保两个线圈在分别通入电流后,两者之间形成的互感最小以及漏磁最小。
3.8mm,上定子铁芯1-1球面中磁极左侧圆柱面与上定子铁芯1-1球面左磁极和上定子铁芯
1-1球面中磁极的连接处所成角度为90°,上定子铁芯1-1球面中磁极右侧圆柱面与上定子铁芯1-1球面中磁极和上定子铁芯1-1球面右磁极的连接处所成角度为90°,上定子铁芯1-1球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯1-1球面左磁极右侧边缘与上定子铁芯(1-1)球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯1-1球面中磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯1-1球面中磁极右侧边缘与上定子铁芯1-1球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,上定子铁芯1-1球面右磁极左侧边缘与上定子铁芯1-1球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,上定子铁芯1-1球面右磁极右侧边缘与上定子铁芯1-1球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,下定子铁芯1-2包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极,下定子铁芯1-2球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°,下定子铁芯1-2球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极左侧边缘之间距离为3.8mm,下定子铁芯1-2球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极右侧边缘之间距离为3.8mm,下定子铁芯1-2球面中磁极左侧圆柱面与下定子铁芯1-2球面左磁极和下定子铁芯1-2球面中磁极的连接处所成角度为90°,下定子铁芯1-2球面中磁极右侧圆柱面与下定子铁芯1-2球面中磁极和下定子铁芯1-2球面右磁极的连接处所成角度为90°,下定子铁芯1-2球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,下定子铁芯1-2球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯1-2球面中磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯1-2球面中磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°,下定子铁芯1-2球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°,下定子铁芯
1-2球面右磁极右侧边缘与下定子铁芯1-2球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°,上定子铁芯1-1和下定子铁芯1-2均为1J22导磁块材材料,上定子铁芯1-1和下定子铁芯1-2的球面半径取18mm~45mm,在本实施例中上定子铁芯1-1和下定子铁芯1-2的球面半径取
20.5mm,且上定子铁芯1-1和下定子铁芯1-2的外形尺寸完全相等,安装后二者球心完全重合。