[發(fā)明專利]一種徑向軸承

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110008753.3
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102032271A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓輔君;丁紅;王剛;朱學(xué)斌;趙玲玲
• 申請（專利權(quán)）人: 魯東大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種徑向軸承，特別是一種非接觸的、體積小、功耗低徑向磁軸承，可作為旋轉(zhuǎn)部件的無接觸支承。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承分純電磁和永磁偏置混合磁懸浮軸承，前者使用電流大、功耗大，永磁偏置混合式磁懸浮軸承，永磁體提供的磁場承擔(dān)主要承載力，電磁磁場提供輔助的調(diào)節(jié)承載力，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(jié)構(gòu)，有些是在普通徑向電磁軸承的基礎(chǔ)上，在電磁磁路上向放置永磁體，這樣控制線圈所產(chǎn)生的磁通要穿過永磁體，由于永磁體磁阻很大，因而控制線圈要產(chǎn)生一定的電磁磁通需要較大的激磁電流，會增加軸承的功耗；有些結(jié)構(gòu)是將永磁體直接與定子疊片鐵心相連，這樣永磁磁路在垂直穿過定子鐵心時會損失過多的磁動勢，因而會大大削弱永磁體對轉(zhuǎn)子軸的作用力；還有些結(jié)構(gòu)是將永磁體通過導(dǎo)磁環(huán)與疊片鐵心相連，電磁磁路經(jīng)過疊片鐵心形成回路，這樣永磁磁動勢不會在疊片鐵心中產(chǎn)生損失，同時電磁磁路也不會經(jīng)過永磁體本身，但是這種結(jié)構(gòu)的徑向磁軸承其永磁磁路所在平面與電磁磁路所在平面相互垂直，因而會導(dǎo)致軸向長度較長，故不能滿足衛(wèi)星、空間站等航天器所要求的體積小、重量輕的目。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小、重量輕、功耗低、加工制造方便的徑向軸承。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種徑向磁軸承，由轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、定子鐵心、線圈、磁氣隙和輔助氣隙組成，其中4個定子鐵心磁極均布于+X、-X、+Y和-Y方向上，并且其周圍繞制有線圈，永磁體采用釹鐵硼制成。4個平行充磁的永磁體間隔放置于相鄰兩個定子鐵心磁極之間，定子鐵心外表面與轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)表面形成磁氣隙，永磁體兩側(cè)與其相鄰的定子鐵心之間形成兩個不同大小的輔助氣隙，其中一個輔助氣隙是另一個的2倍，承重方向上的定子鐵心磁極大小不同。

所述的轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心均采用硅鋼片沿軸向疊制而成。

所述的轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心采用的硅鋼片片厚為0.2mm、0.35mm或0.5mm。

當(dāng)+X方向承重時，所述的-X方向的定子鐵心磁極寬度為+X方向的定子鐵心磁極寬度的1.5～2倍；當(dāng)+Y方向承重時，所述的-Y方向的定子鐵心磁極寬度為+Y方向的定子鐵心磁極寬度的1.5～2倍。

上述方案的原理是：永磁體給磁軸承提供永磁偏置磁場，承擔(dān)磁軸承所受的徑向力，線圈所產(chǎn)生的磁場起調(diào)節(jié)作用，用來改變X、Y方向上磁場的強(qiáng)弱，保持磁軸承定轉(zhuǎn)子氣隙均勻，并使轉(zhuǎn)子得到無接觸支承。如圖2實(shí)線箭頭所示，本發(fā)明的永磁磁路主磁路路徑為：磁通從永磁體N極出發(fā)，通過經(jīng)過+Y方向磁氣隙、+Y方向的定子鐵心磁極，然后經(jīng)-X方向定子鐵心磁極、-X方向磁氣隙到轉(zhuǎn)子鐵心回到永磁體S極，形成磁懸浮軸承的主磁路，由于永磁體有4個，因此永磁磁路為4條(附圖2中為了示意只畫出兩條)；如圖2虛線箭頭所示，電磁磁路主磁路路徑為：電磁磁通從+Y方向上的定子鐵心磁極出發(fā)、經(jīng)+Y方向的磁氣隙、轉(zhuǎn)子鐵心、+X和-X兩個方向的定子鐵心磁極以及磁氣隙、輔助氣隙(為了清楚起見，附圖2中只畫經(jīng)過一個輔助氣隙的電磁磁路，實(shí)際上每個部分的電磁磁路經(jīng)過兩個輔助氣隙)回到+Y方向上的定子鐵心磁極，構(gòu)成閉合回路，電磁磁路一共8條。這樣不僅保證了電磁磁路不通過永磁體內(nèi)部，減小了電磁磁路的磁阻，降低了電流，進(jìn)而降低了軸承的功耗，同時又使得永磁磁路在任一徑向截面內(nèi)與電磁磁路共面，減小了軸向尺寸，并且定子磁極只需4個，因而大大減小了徑向磁軸承的重量和體積。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明由于采用永磁磁場作為偏置磁場，與傳統(tǒng)電磁軸承相比消除了在線圈電流中占主要分量的偏置電流，降低了繞組銅耗和控制功放損耗，因此功耗低。與現(xiàn)有的永磁偏置磁軸承相比，本發(fā)明所述的永磁偏置外轉(zhuǎn)子徑向磁軸承其永磁磁路與電磁磁路在任一徑向截面中共面，減小徑向磁軸承的軸向尺寸，并且該磁軸承只需4個定子鐵心磁極，因而可以進(jìn)一步減小徑向磁軸承的重量和體積。另外，本發(fā)明采用了兩個不同大小的輔助氣隙的設(shè)計(jì)，使得定子鐵心加工裝配更加方便，使得磁軸承性能更為優(yōu)化，避免了現(xiàn)有有些結(jié)構(gòu)為了使得永磁體在氣隙中產(chǎn)生足夠的偏置磁場而采用部分鐵心飽和損失一部分永磁體磁動勢的缺陷，同時本發(fā)明采用了承重方向上不同大小定子磁極的結(jié)構(gòu)，使得承重方向上定子磁極的出力不同，大大降低了軸承電流。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的徑向軸承端面圖。

圖2為本發(fā)明的帶有磁路走向的徑向軸承端面圖。

具體實(shí)施方式