[實用新型]一種低功耗大承載力永磁偏置混合徑向磁軸承

有效

• 申請號: 201020686163.7
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN201925346U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 蔣濤
• 申請（專利權）人: 北京奇峰聚能科技有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種非接觸磁懸浮軸承，特別是一種低功耗大承載力永磁偏置混合徑向磁軸承，可作為風機、機床、車床等軸承位置與設備位置相對固定且某特定方向需提供大承載力的機械設備中的無接觸支撐。

背景技術：

磁懸浮軸承分純電磁式和永磁偏置磁懸浮軸承，前者使用電流大、功耗大，永磁偏置磁懸浮軸承利用永磁體產生的磁場承擔主要的承載力，電磁磁場提供輔助的調節力，因而這種軸承可大大減小控制電流，降低損耗。但目前的永磁偏置徑向磁軸承結構，諸如專利ZL2005100112718實現了低功耗、專利ZL2005100115307實現了徑向磁軸承徑向水平通道與垂直通道的解耦，但現有結構采用的定子鐵心均為對稱結構，即定子鐵心的磁極為對稱分布在水平(X)方向和垂直(Y)方向，在X方向和Y方向可以產生同等大小的偏置力，且轉子不發生偏移時，永磁體在各個氣隙下產生的磁密大小相等，這樣當某一方向需要提供一定承載力時，需要在這個方向的兩個線圈中通電流，使一邊氣隙磁場增強，另一邊氣隙磁場減弱，依靠兩個氣隙中定子對轉子的吸力差來產生向外輸出的合力。而將磁懸浮軸承應用在風機、機床等機械設備中時，由于Y方向的轉子重量很大，若使磁軸承提供足夠的力來克服轉子重力，就需要使Y方向上下兩個氣隙的磁密絕對值相差較大，而定子磁極對稱結構的磁軸承中永磁磁路在各氣隙中提供的磁密值大小相等，要輸出所需承載力，就要依靠電磁磁場來對永磁磁場進行調節，這樣就會使得Y方向的線圈中電流很大。由于存在上述缺陷，故現有的永磁偏置磁軸承在輸出大的承載力時存在功耗大、體積大、重量大的缺點。

發明內容：

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種大承載力、體積小、重量輕、功耗小的低功耗大承載力永磁偏置混合徑向磁軸承。

本實用新型的技術解決方案是：低功耗大承載力永磁偏置混合徑向磁軸承，其特征在于：由定子部分和轉子部分組成，其中轉子部分包括轉子導磁環和轉子鐵心，定子部分為不對稱結構，由線圈、定子鐵心、定子導磁環、永磁體和不導磁定子齒組成，每個定子鐵心有3個磁極，每個定子磁極繞有線圈，兩個定子鐵心組成磁軸承左右兩端3對磁極，分別組成X軸正負方向及Y正方向的磁極，不導磁定子齒位于Y軸負方向，與Y軸正方向的磁極關于X軸對稱，定子鐵心的徑向外側為定子導磁環，兩個定子導磁環之間為永磁體，定子鐵心的徑向內側為轉子鐵心，定子鐵心和轉子鐵心之間為氣隙，轉子導磁環安裝在轉子鐵心內部，并將左右兩端轉子鐵心連接起來，形成磁通路。

不導磁定子齒對磁軸承轉子可起到保護支撐的作用，當線圈不通電時可使轉子落在上面，且不導磁定子齒由不銹鋼、銅、鋁、鈦合金或塑料膠木中的任意一種制成。

定轉子鐵心和定轉子導磁環均采用導磁性能良好的材料，如1J50、1J79、1J22、硅?鋼或非晶中的任意一種疊壓制成。

永磁體為釹鐵硼或其它稀土永磁材料。

氣隙為0.15mm～0.32mm，轉子鐵心的軸向長度比定子鐵心的軸向長度長2mm～4mm。

本實用新型的原理是：永磁體置于定子中，將定子磁極設計成不對稱結構，-Y方向定子齒不導磁，這樣永磁磁通通過外導磁環、定子鐵心、±X和+Y方向的定子磁極、磁氣隙、轉子鐵心、內導磁環到另一端的轉子鐵心、磁氣隙、±X和+Y方向的定子磁極、定子鐵心，形成回路。采用非對稱定子磁極結構后，當轉子在定子中心位置且線圈不通電時，永磁磁路在水平X方向的兩個定子磁極下產生相同的氣隙磁密，這樣X方向兩個定子磁極對轉子鐵心產生大小相同、方向相反的吸力，使軸承在X方向表現出的承載力為零，而永磁磁路在Y方向僅在+Y磁極下產生氣隙磁密，在-Y方向定子齒下產生的氣隙磁密為零，這樣Y方向只有+Y磁極對轉子產生一個+Y方向的吸力，從而使軸承在Y方向表現出一個向上的承載力。采取不對稱結構的定子磁極，永磁磁通可用來提供所需的大部分承載力，而線圈電流只是用來對承載力進行調節，而不是提供承載力的主要因素，這樣可以使軸承的承載力變大，線圈電流減小，從而使損耗減小，軸承體積減小，質量減輕。