[發(fā)明專利]一種低損耗徑向磁懸浮軸承系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110334479.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112879432A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張英哲;丁印恕;牛俊卜
• 申請（專利權(quán)）人: 山東明天機(jī)械集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 初曉麗

本發(fā)明公開了一種低損耗徑向磁懸浮軸承系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括上定子壓環(huán)、下定子壓環(huán)、定子導(dǎo)磁環(huán)、上定子組件、下定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述上定子組件和下定子組件結(jié)構(gòu)相同，所述上定子組件的齒部磁場極性均為N極，所述下定子組件的齒部磁場極性均為S極，上定子組件和下定子組件的磁軸承內(nèi)定子的齒部內(nèi)圈均閉合，每個(gè)齒部均設(shè)有至少兩層線圈繞組。該軸承系統(tǒng)的繞組形式提高了漆包線對于磁軸承定子槽的覆蓋率，同時(shí)工藝實(shí)現(xiàn)難度低，既能優(yōu)化性能，又能方便批量生產(chǎn)。由于定子齒極內(nèi)圈也是閉合的，從而使得轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁場分布更加均勻，而不會(huì)在齒極不閉合的位置產(chǎn)生磁場強(qiáng)度的突變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁懸浮軸承領(lǐng)域，具體的說是一種低損耗徑向磁懸浮軸承系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對于磁懸浮電機(jī)系統(tǒng)來說，磁懸浮軸承系統(tǒng)的緊湊性和系統(tǒng)的工藝性都是值得深度優(yōu)化的。常規(guī)磁軸承轉(zhuǎn)子由于定子磁極磁場方向分布為NSSNNSSN，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中內(nèi)部磁場方向突變引起的鐵損升高。

磁軸承定子使用的繞組越粗，繞組電阻越小，額定工況下產(chǎn)生的發(fā)熱損耗越小。傳統(tǒng)磁懸浮軸承定子由于制造工藝原因，無法使用漆包線鋪滿所有的槽口，以降低繞組電阻，降低系統(tǒng)的銅損。傳統(tǒng)磁懸浮軸承定子內(nèi)圓齒部都是不閉合的，且8個(gè)齒極磁場呈現(xiàn)NSSNNSSN排布，軸承轉(zhuǎn)子硅鋼片在旋轉(zhuǎn)過程中內(nèi)部磁場方向交變，NS磁場方向往復(fù)變化，轉(zhuǎn)子上容易產(chǎn)生較高的磁滯損耗和渦流損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低損耗徑向磁懸浮軸承系統(tǒng)，解決磁懸浮軸承定子槽利用率低，線圈電阻大，通電工作后發(fā)熱嚴(yán)重的問題。該系統(tǒng)工藝實(shí)現(xiàn)難度低，便于批量生產(chǎn)，定子槽口覆蓋率高，降低系統(tǒng)損耗。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種低損耗徑向磁懸浮軸承系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括上定子壓環(huán)、下定子壓環(huán)、定子導(dǎo)磁環(huán)、上定子組件、下定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件與上定子組件和下定子組件同軸，所述上定子壓環(huán)、上定子組件、定子導(dǎo)磁環(huán)、下定子組件和下定子壓環(huán)通過緊固件自上而下串聯(lián)固定，所述上定子組件和下定子組件結(jié)構(gòu)相同，所述上定子組件的齒部磁場為N極，所述下定子組件的齒部磁場為S極，上定子組件和下定子組件的磁軸承內(nèi)定子的齒部內(nèi)圈均閉合，每個(gè)齒部均設(shè)有至少兩層線圈繞組。

進(jìn)一步，所述上定子組件包括磁軸承外定子、磁軸承內(nèi)定子、線圈絕緣骨架組件和線圈繞組組件，所述磁軸承內(nèi)定子與磁軸承外定子內(nèi)圈活動(dòng)扣接，所述磁軸承內(nèi)定子的齒部上設(shè)有線圈絕緣骨架組件，所述線圈繞組組件設(shè)于線圈絕緣骨架組件內(nèi)。

進(jìn)一步，所述磁軸承內(nèi)定子的閉合內(nèi)圈外圓周均勻設(shè)有若干個(gè)內(nèi)定子齒部，每個(gè)內(nèi)定子齒部的自由端分別設(shè)有與磁軸承外定子卡接的卡扣。

進(jìn)一步，所述線圈絕緣骨架組件包括骨架主體和線圈槽，所述骨架主體與磁軸承內(nèi)定子的齒部套置，骨架主體相鄰的隔板之間為纏繞線圈繞組的線圈槽。

進(jìn)一步，所述線圈槽的數(shù)量至少為兩個(gè)。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子套筒、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)、磁軸承上轉(zhuǎn)子和磁軸承下轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子套筒與上定子組件和下定子組件的內(nèi)定子同軸，所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)與轉(zhuǎn)子套筒中部套置且過盈配合，所述磁軸承上轉(zhuǎn)子和磁軸承下轉(zhuǎn)子分別與轉(zhuǎn)子套筒上下兩端套置且過盈配合，所述磁軸承上轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)和磁軸承下轉(zhuǎn)子軸向緊密貼合。

進(jìn)一步，所述磁軸承外定子內(nèi)圈設(shè)有與內(nèi)定子齒部對應(yīng)的卡槽。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的軸承系統(tǒng)的繞組形式提高了漆包線對于磁軸承定子槽的覆蓋率，同時(shí)工藝實(shí)現(xiàn)難度低，既能優(yōu)化性能，又能方便批量生產(chǎn)。由于定子齒極磁場呈現(xiàn)上端NNNNNNNN排布，下端SSSSSSSS排布，軸承轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中，磁場不會(huì)交變，極大地降低了渦流損耗。并且定子齒極內(nèi)圈也是閉合的，從而使得轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁場分布更加均勻，而不會(huì)在齒極不閉合的位置產(chǎn)生磁場強(qiáng)度的突變，而磁場強(qiáng)度和磁場方向的突變都會(huì)增加磁軸承轉(zhuǎn)子的磁滯損耗和渦流損耗。

附圖說明