[發(fā)明專(zhuān)利]磁力軸承和用于在磁力軸承的芯周?chē)惭b鐵磁結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380025177.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104620003B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·范德桑德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 阿特拉斯·科普柯空氣動(dòng)力股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16C32/04
• 分類(lèi)號(hào): F16C32/04;H01F3/02;H01F41/02;H02K1/12;H02K1/22
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 趙培訓(xùn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于使機(jī)器旋轉(zhuǎn)的磁力軸承，這種軸承具有集成式徑向-軸向結(jié)構(gòu)，軸向控制磁通量穿過(guò)軟磁芯的中心開(kāi)口。

磁力軸承提供無(wú)接觸式懸撐。其摩擦損耗小，因而在高速應(yīng)用場(chǎng)合，這種磁力軸承很受歡迎。但是，由于轉(zhuǎn)子動(dòng)力的限制，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器的結(jié)構(gòu)通常很復(fù)雜。在這個(gè)意義上看，軸向長(zhǎng)度的任何減少均造成轉(zhuǎn)子動(dòng)力達(dá)到極限值。在"組合式軸承"中最大限度地應(yīng)用了這種性質(zhì)，這種軸承結(jié)構(gòu)中，將軸向通道和徑向通道集成到緊湊結(jié)構(gòu)中，從而可共享各種功能部件。

背景技術(shù)

在專(zhuān)利和科技文獻(xiàn)中均可以找到組合式軸承的各種例子。通常，軸向控制磁通量的路徑經(jīng)過(guò)鐵磁材料疊片疊層組的中心開(kāi)口。在下列專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)中可以找到例子：US5.514.924，US6.268.674，US6.727.617，WO2008/074045，CN1.737.388。在科技文獻(xiàn)如Imoberdorf等、Pichot等以及Buckner等撰寫(xiě)的文章中可以找到其它例子。在Blumenstock的美國(guó)專(zhuān)利US6359357B1描述的組合式軸承中，軸向控制磁通量不經(jīng)過(guò)鐵磁材料疊片疊層組的中心開(kāi)口。

如果軸向控制磁通量的路徑經(jīng)過(guò)材料疊片疊層組的中心開(kāi)口，或具體而言，如果在組合式軸承包含的某區(qū)域?qū)щ娐窂桨鼑刂拼磐?，那么組合式軸承的軸向通道性能會(huì)受到不利影響。在這種情況下，改變控制磁通量會(huì)在周?chē)牧现懈袘?yīng)出電壓。如果周?chē)窂绞情]合的且導(dǎo)電的，那么該感應(yīng)電壓會(huì)產(chǎn)生循環(huán)電流，從而會(huì)產(chǎn)生焦耳損耗。實(shí)際上，這種材料疊片疊層組可被認(rèn)為是變壓器的次級(jí)短路線(xiàn)圈，其中軸向控制線(xiàn)圈是初級(jí)線(xiàn)圈。這種結(jié)果取決于頻率：原則上，損耗隨著頻率增加而增加。對(duì)于某一軸向控制電流和頻率，焦耳損耗會(huì)減小所產(chǎn)生的作用力。因此，軸向通道的性能會(huì)受到影響。

如果軸向致動(dòng)器作用在材料疊片疊層組上，那么類(lèi)似現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)在這種材料疊片疊層組上。在這種情況下，控制磁通量進(jìn)入疊層組本身中，但物理解釋是相同的。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)US6268674中，Takahashi提出在材料疊片疊層組中形成一系列均勻分布的徑向切口。顯然，為了保持足夠的強(qiáng)度，不能在薄片的整個(gè)厚度上進(jìn)行切割。這樣，如果控制磁通量?jī)H進(jìn)入切口區(qū)域，那么仍會(huì)局部產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種技術(shù)僅僅提供了一種解決辦法來(lái)減小相關(guān)材料疊片疊層組中的損耗。整個(gè)控制磁通量仍然一直被另外的定子疊層組包圍。

國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO2011/054065描述了一種用于消除由軸向控制磁場(chǎng)在定子疊層組中感應(yīng)的渦流的方法。其通過(guò)貫穿疊層組的各個(gè)薄片形成切口，然后堆疊薄片使得疊層組內(nèi)的磁場(chǎng)磁阻被影響至最小而實(shí)現(xiàn)。這種方法的缺陷在于，由徑向控制線(xiàn)圈引起的疊層的磁場(chǎng)磁阻會(huì)增大。另外，眾所周知，薄片之間的涂層不是完全絕緣，組件的部分也可能導(dǎo)致薄片之間相互接觸，所以仍然會(huì)觀察到循環(huán)電流。因此，用于衰減渦流的附加手段可以進(jìn)一步改善性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種選擇方式來(lái)降低渦流引起的損耗。

為此，本發(fā)明涉及一種磁力軸承，其設(shè)置有徑向致動(dòng)器部分和軸向致動(dòng)器部分，所述徑向致動(dòng)器部分設(shè)置有具有定子磁軛的疊片定子疊層組，以及定子磁軛與圍繞定子磁軛的閉合鐵磁結(jié)構(gòu)相聯(lián)接。

附圖說(shuō)明

為了更透徹地顯示本發(fā)明的特征，下文參照附圖通過(guò)非限制性的實(shí)例來(lái)描述依照本發(fā)明的磁力軸承的一些優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1-3顯示了已知組合式軸承的縱向截面；

圖4和5顯示了已知組合式軸承的徑向截面；

圖6示意地顯示了依照本發(fā)明的磁力軸承的一部分的透視圖，該部分用于產(chǎn)生徑向力；

圖7顯示了沿圖6中線(xiàn)VII-VII剖取的截面；

圖10、13和14顯示了依照?qǐng)D7的材料疊片疊層組的磁軛的各種實(shí)施例；

圖8和9顯示了組裝依照?qǐng)D7的鐵磁結(jié)構(gòu)的順序步驟；

圖11顯示了依照?qǐng)D10的鐵磁結(jié)構(gòu)的一部分；

圖12顯示了依照?qǐng)D14的鐵磁結(jié)構(gòu)的分解圖；

圖15顯示了附圖14中所用的U形部分10的視圖；

圖16顯示了依照?qǐng)D14的鐵磁結(jié)構(gòu)的分解圖。

具體實(shí)施方式

圖1、2和3顯示了現(xiàn)有技術(shù)的組合式軸承的一些縱向截面。圖4和5顯示了現(xiàn)有技術(shù)的組合式軸承的兩個(gè)可能的徑向截面。

所顯示的可供選擇的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)均由疊片轉(zhuǎn)子疊層組1、疊片定子疊層組2、定子磁軛3、磁極磁軛12、兩個(gè)軸向磁極4a、4b和至少三個(gè)徑向磁極5構(gòu)成。

軸向力受軸向控制線(xiàn)圈6控制，該軸向控制線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的。