一种自悬浮轴向磁悬浮轴承

摘要

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自悬浮轴向磁悬浮轴承。一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，包括：套筒组件，所述套筒组件包括两个导磁套筒，两个导磁套筒间隔套设在转子上，两个导磁套筒的两侧均相接设置有隔磁套筒；电磁组件，所述电磁组件被间隙装配在所述套筒组件的外周，所述电磁组件包括线圈和线圈套，所述线圈套具有开口，所述开口朝向所述套筒组件，所述线圈套的两端与两个导磁套筒对应设置，所述线圈置于所述线圈套内，所述线圈通电后产生的电磁线经所述线圈套、两个导磁套筒和转子形成完整磁回路。解决了现有技术中存在的转子容易发生轴向偏离，进而影响正常工作的技术问题。

权利要求

1.一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，其特征在于，包括：

套筒组件(1)，所述套筒组件(1)包括两个导磁套筒(11)，两个导磁套筒(11)间隔套设在转子(3)上，两个导磁套筒(11)的两侧均相接设置有隔磁套筒(12)；

电磁组件(2)，所述电磁组件(2)被间隙装配在所述套筒组件(1)的外周，所述电磁组件(2)包括线圈(21)和线圈套(22)，所述线圈套(22)具有开口，所述开口朝向所述套筒组件(1)，所述线圈套(22)的两端与两个导磁套筒(11)对应设置，所述线圈(21)置于所述线圈套(22)内，所述线圈(21)通电后产生的电磁线经所述线圈套(22)、两个导磁套筒(11)和转子(3)形成完整磁回路；

所述电磁组件(2)设置在机架(4)上，所述机架(4)与所述电磁组件(2)相接的内周面呈阶梯状，所述电磁组件(2)的外周面与所述机架(4)的内周面相接，所述电磁组件(2)的一端抵靠在所述机架(4)的阶梯面上，所述机架(4)上固定连接有端盖(5)，所述端盖(5)抵靠在电磁组件(2)的另一端上。

2.根据权利要求1所述的一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述线圈套(22)的两端与两个所述导磁套筒(11)分别居中对齐，所述线圈套(22)的两端与对应的导磁套筒(11)之间存有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述导磁套筒(11)的轴向厚度等于对应的所述线圈套(22)的两端的轴向厚度。

4.根据权利要求1所述的一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述线圈套(22)呈U形，所述线圈套(22)由线圈套体(221)和线圈盖板(222)组成，所述线圈套体(221)的截面呈L形，所述线圈盖板(222)呈一字形，所述线圈套体(221)的一端与所述线圈盖板(222)的一端固定连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述线圈(21)的内周设置有隔磁圈(23)。

说明书

一种自悬浮轴向磁悬浮轴承

技术领域

[0001] 本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自悬浮轴向磁悬浮轴承。

背景技术

[0002] 磁悬浮轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间，使电机定子和转子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承，具有允许转速高、摩擦功耗小、无需润滑和寿命长等传统轴承无法比拟的优点，是高速场合应用的理想选择。由于磁悬浮技术的显著优越性，磁悬浮轴承技术成为世界各国研究工作者争相研究的热点。世界各国为了使磁悬浮轴承技术能够在机械工业中得到广泛应用，都纷纷出台相关优惠政策，鼓励支持本国学者对磁悬浮轴承技术进行研究与应用。

[0003] 目前，磁悬浮技术处于应用研究初期阶段，现阶段的轴向磁轴承结构复杂，并且需要复杂的控制系统。在工作过程中，转子在高速的运转过程中很容易偏离原来的轴向位置，影响整个系统的正常工作。所以为了扩大磁悬浮轴承的应用前景，本发明提出了一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，限制转子的轴向位移，提高磁悬浮系统的可靠性，对磁悬浮轴承的发展可以起到重要作用。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的转子容易发生轴向偏离，进而影响正常工作的技术问题，本发明提出一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

[0005] 一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，包括：套筒组件，所述套筒组件包括两个导磁套筒，两个导磁套筒间隔套设在转子上，两个导磁套筒的两侧均相接设置有隔磁套筒；电磁组件，所述电磁组件被间隙装配在所述套筒组件的外周，所述电磁组件包括线圈和线圈套，所述线圈套具有开口，所述开口朝向所述套筒组件，所述线圈套的两端与两个导磁套筒对应设置，所述线圈置于所述线圈套内，所述线圈通电后产生的电磁线经所述线圈套、两个导磁套筒和转子形成完整磁回路；所述电磁组件设置在机架上，所述机架与所述电磁组件相接的内周面呈阶梯状，所述电磁组件的外周面与所述机架的内周面相接，所述电磁组件的一端抵靠在所述机架的阶梯面上，所述机架上固定连接有端盖，所述端盖抵靠在电磁组件的另一端上。

[0006] 通过设置套筒组件和电磁组件，使电磁组件中线圈产生的电磁线经线圈套、两个导磁套筒和转子形成完整磁回路。当转子正常工作时，磁回路不会对转子产生轴向作用力；如转子发生轴向偏移，则线圈套的两端和导磁套筒的相对轴向位置会发生改变，导磁套筒与线圈套两端之间的相对面积减小，线圈套和导磁套筒之间产生的电磁吸力会产生轴向分力，此轴向分力与转子轴向偏移的方向相反，如此可将转子拉回至正常工作的位置。

[0007] 进一步地，所述线圈套的两端与两个所述导磁套筒分别居中对齐，所述线圈套的两端与对应的导磁套筒之间存有间隙。

[0008] 进一步地，所述导磁套筒的轴向厚度等于对应的所述线圈套的两端的轴向厚度。

[0009] 进一步地，所述线圈套呈U形，所述线圈套由线圈套体和线圈盖板组成，所述线圈套体的截面呈L形，所述线圈盖板呈一字形，所述线圈套体的一端与所述线圈盖板的一端固定连接。

[0010] 进一步地，所述线圈的内周设置有隔磁圈。

[0011] 基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

[0012] 1.本发明的自悬浮轴向磁悬浮轴承，通过设置套筒组件和电磁组件，使电磁组件中线圈产生的电磁线经线圈套、两个导磁套筒和转子形成完整磁回路。当转子正常工作时，磁回路不会对转子产生轴向作用力；如转子发生轴向偏移，则线圈套的两端和导磁套筒的相对轴向位置会发生改变，导磁套筒与线圈套两端之间的相对面积减小，线圈套和导磁套筒之间产生的电磁吸力会产生轴向分力，此轴向分力与转子轴向偏移的方向相反，如此可将转子拉回至正常工作的位置，解决了现有技术中存在的转子容易发生轴向偏离，进而影响正常工作的技术问题；

[0013] 2.本发明的自悬浮轴向磁悬浮轴承，通过设置电磁组件的外周面与机架的内周面相接，电磁组件的两端分别被机架和端盖限位，可实现电磁组件的可拆卸安装；设置电磁组件中，线圈套有两个部件组成，可方便将线圈设置在线圈套内，线圈盖板用螺钉安装于线圈套体上，既对线圈起支承作用，又对线圈进行轴向定位，同时也对隔磁圈进行轴向定位作用；隔磁圈设置在线圈内圈，一方面对线圈起支承作用，一方面阻止线圈与线圈套形成一个完整磁回路；

[0014] 3.本发明的自悬浮轴向磁悬浮轴承，通过电磁组件产生吸附力，如此只要使电磁组件通电即可达到对转子轴向悬浮与限位的目的，操作简便，简化了结构。

附图说明

[0015] 图1为本发明的自悬浮轴向磁悬浮轴承的结构示意图；

[0016] 图2为图1的A-A截面图；

[0017] 图中：1-套筒组件；11-导磁套筒；12-隔磁套筒；2-电磁组件；21-线圈；22-线圈套；221-线圈套体；222-线圈盖板；23-隔磁圈；3-转子；4-机架；5-端盖。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0020] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0022] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0023] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0024] 本实施例提供了一种自悬浮轴向磁悬浮轴承，包括套筒组件1和电磁组件2，套筒组件1套设在转子3上，电磁组件2通电后产生磁场，电磁线经套筒组件1中的导磁套筒11穿过转子3形成特定的磁回路，如转子3发生轴向偏移，则带动其上的套筒组件1发生轴向偏移，则套筒组件1中的导磁套筒11与电磁组件2的相对面积减小，电磁组件2和导磁套筒11之间产生的电磁吸力会产生轴向分力，此轴向分力与转子3轴向偏移的方向相反，如此可将转子3拉回至正常工作的位置。

[0025] 套筒组件1包括两个导磁套筒11，两个导磁套筒11间隔设置，两个导磁套筒11的两侧均相接设置有隔磁套筒12，具体地，隔磁套筒12可为3个，3个隔磁套筒12分别位于两个导磁套筒11之间以及两个导磁套筒11的外侧，并与相邻的导磁套筒11相接。隔磁套筒12和导磁套筒11可固定连接成一个整体；也可无需连接，只需套设在转子3上时，隔磁套筒12和导磁套筒11紧套在转子3上，且相邻的隔磁套筒12和导磁套筒11的边界相接。

[0026] 电磁组件2被装配在套筒组件1的外周，且电磁组件2与套筒组件1的外周面间隙配合，如此不会影响转子3的正常转动。电磁组件2包括线圈21和线圈套22，线圈21置于线圈套22内，线圈21通电后会产生磁场，电磁线经线圈套22传导至套筒组件1的一个导磁套筒11，再经导磁套筒11传导至转子3，最后经另一个导磁套筒11回到线圈套22，形成完整的磁回路。

[0027] 具体地，线圈套22具有开口，且开口朝向套筒组件1，线圈套22的开口的两端与套筒组件1的两个导磁套筒11对应设置，线圈21产生的电磁线经线圈套22的一端传导至对应的导磁套筒11，再经转子3和另一导磁套筒11到达线圈套22的另一端，形成完成的磁回路。优选地，为了安装方便线圈套22分体设置，线圈套22呈U形，线圈套22由线圈套体221和线圈盖板222组成，其中线圈套体221的截面呈L形，线圈盖板222的截面呈一字形，线圈套体221的一端与线圈盖板222的一端固定连接，线圈套体221的另一端和线圈盖板222的另一端分别对应两个导磁套筒11设置。优选地，线圈套体221的另一端与对应的导磁套筒11居中对齐且间隙设置；线圈盖板222的另一端与对应的导磁套筒11居中对齐且间隙设置，上述的两个间隙需适中，既要保证线圈套22不影响转子3的正常转动，又使得线圈套22可将电磁线传导给导磁套筒11。优选地，线圈套22的两端的轴向厚度等于导磁套筒11的轴向厚度。

[0028] 线圈21被装配至线圈套22内，线圈套体221和线圈盖板222配合轴向限位线圈21。优选地，为了保证电磁线按照既定路线流通，也为了对线圈21进行径向限位，电磁组件2还包括隔磁圈23，隔磁圈23设置在线圈套22的开口处，且位于线圈21的内周，一方面对线圈21起支承作用，一方面阻止线圈21与线圈套22形成一个完整磁回路。

[0029] 电磁组件2设置在机架4上，机架4的内周面呈阶梯状，电磁组件2的线圈套22的外周面与机架4的内周面相接，且线圈套22的一端抵靠在机架4的内周面的阶梯面上，机架4上固定连接有端盖5，端盖5抵靠在线圈套22的另一端上，实现对电磁组件2的限位安装。具体地，线圈套22的线圈套体221抵靠在阶梯面上，端盖5抵靠在线圈盖板222上，方便安装。

[0030] 基于上述结构，本实施例的自悬浮轴向磁悬浮轴承的工作原理为：当转子3未发生轴向偏移、正常工作时，电磁组件2通电产生的电磁线经线圈套22、两个导磁套筒11和转子3形成完整的磁回路，线圈套22的两端与两个导磁套筒11正对，电磁线沿垂直于轴向的方向从线圈套22的端部传导至导磁套筒11或从导磁套筒11传导至线圈套22的端部，线圈套22和导磁套筒11之间只会产生径向的电磁吸力，不会产生轴向分力，由于线圈套22是圆周分布，所以产生的多个的径向电磁吸力平衡，不会影响转子3的正常转动；

[0031] 当转子3发生轴向偏移时，导磁套筒11的两端和线圈套22的相对轴向位置会发生改变，导磁套筒11与线圈套22两端之间的相对面积减小，线圈套22和导磁套筒11之间产生的电磁吸力会产生轴向分力，此轴向分力与转子3轴向偏移的方向相反，如此可将转子3拉回至正常工作的位置。

[0032] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。