[發明專利]一種推力磁軸承同軸電磁鐵結構

在審

• 申請號: 201710755420.4
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107387562A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 林英哲;胡思寧;吳立華;董繼勇
• 申請（專利權）人: 南京磁谷科技有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域：

本發明涉及一種推力磁軸承同軸電磁鐵結構。

背景技術：

磁軸承一般是通過控制電磁鐵中的勵磁電流大小來間接控制磁極對被控對象的磁力大小，從而使被控對象懸浮起來的。因此電磁鐵是磁軸承的核心零部件之一。

電磁鐵通常由軟磁材料制造的條形鐵芯和絕緣導線繞制的環形勵磁線圈組成。一種常見的電磁鐵結構如圖1所示。

當勵磁線圈2中通過電流時，即可在鐵芯1內產生磁場，在鐵芯1兩端分別形成N、S磁極。從鐵芯磁極延伸出去的磁場在軟磁材料制造的銜鐵800(被控物體)表面產生電磁吸力，從而使銜鐵懸浮。

上述常規磁極結構的缺點是：磁軸承在被控物體靜止時十分有效。但當被控物體高速運動時，磁極相對被控物體表面高速移動、被控物體內磁場強度和方向發生變化，從而在被控物體內產生渦流，最終會導致被控物體發熱、磁軸承功耗增加。在推力磁軸承中，這個問題尤為嚴重。

推力磁軸承的轉子結構如圖2所示，軟磁材料的盤形銜鐵800(通常稱為推力盤)同軸固定在轉子400上，兩個推力磁軸承的電磁力分別作用于推力盤的兩個環形端面，從而平衡不同方向的軸向力。

如果上述推力磁軸承采用常規電磁鐵的磁極結構，推力盤一個端面上對應的磁極位置分布可能如下圖所示兩種情況(圖3和圖4)。根據圖3和圖4，顯然使用常規磁極的推力磁軸承中，推力盤端面上的磁場是交變的(圖3)或脈動的(圖4)，推力盤中都會產生渦流及發熱。

通常降低渦流發熱的辦法有兩個：

1)使用硅鋼片制造推力盤，且讓磁力線保持在硅鋼片平面內；

2)讓磁場不隨推力盤轉動而變化。

由于磁力線是沿著軸向進入推力盤，然后沿著切向(圖3)或徑向(圖4)穿行。所以如果按方法一，就需要用硅鋼片同心纏繞(圖3)或切向疊壓(圖4)。但推力盤是高速旋轉的圓盤形零件，內部有較大的切向和徑向拉應力，所以上述兩種結構都不適合。因此要在推力磁軸承中降低渦流損耗只能采用方法二，即讓推力盤中的磁場不隨轉動發生變化。為此本發明提供了一種同軸電磁鐵結構。

發明內容：

本發明為實現讓推力盤中的磁場不隨轉動發生變化而提供一種推力磁軸承同軸電磁鐵結構。

本發明所采用的技術方案有：一種推力磁軸承同軸電磁鐵結構，包括鐵芯和勵磁線圈，所述鐵芯為圓柱形結構，在鐵芯上設有軸孔和環形槽，軸孔與環形槽同軸設置，且軸孔位于鐵芯的圓心處，勵磁線圈設于環形槽內。

進一步地，所述環形槽的深度略大于勵磁線圈的軸向厚度。

進一步地，所述鐵芯采用軟磁材料制成。

本發明具有如下有益效果：

1)不會因推力盤轉動而產生渦流損耗，磁軸承發熱小、功耗?。?/p>

2)推力盤的一側僅需要一個鐵芯和一個勵磁線圈，制造和裝配方便；

3)本發明電磁鐵結構牢固、安裝方便。

附圖說明：

圖1為現有技術中電磁鐵的結構圖。

圖2為現有技術中推力盤在轉子上的結構圖。

圖3和圖4為推力盤采用圖1電磁鐵結構的磁極位置分布圖。

圖5為本發明結構剖視圖。

圖6為本發明中鐵芯的剖視圖。

圖7為本發明中鐵芯的結構圖

圖8為本發明在轉子上的安裝結構圖。

圖9為推力盤采用本發明電磁鐵結構的磁極位置分布圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖5至圖7所示，本發明一種推力磁軸承同軸電磁鐵結構，包括鐵芯1和勵磁線圈2，鐵芯1為圓柱形結構，在鐵芯1上設有軸孔11和環形槽12，軸孔11與環形槽12同軸設置，且軸孔11位于鐵芯1的圓心處，勵磁線圈2設于環形槽12內。

環形槽12的深度略大于勵磁線圈2的軸向厚度。

鐵芯1采用軟磁材料制成。

結合圖8，將勵磁線圈2裝入鐵芯1的環形槽12內即組成推力磁軸承電磁鐵。安裝時，將兩個推力磁軸承電磁鐵套設于轉子400上，且兩推力磁軸承電磁鐵之間通過隔圈保持間距，轉子400上的盤形銜鐵800懸浮在兩個推力磁軸承電磁鐵之間。實際使用時，在鐵芯1的端面上設置塑料端蓋或擋圈，用以防止勵磁線圈2的脫落。

本發明的有益效果為：