一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，包括定子系统和转子系统，定子系统与设备的基座相连，转子系统与设备的转动部分相连。定子系统主要包括：安装套、导磁环、隔磁环、径向充磁磁钢、轴向充磁磁钢、顺磁环、磁钢锁母、固定座、组件锁母；转子系统主要包括：转轴、转子隔磁环、转子导磁环、阻尼套、转子隔磁环、转子组件锁母。本发明专利技术采用多圈磁钢使磁通汇聚，增大了气隙磁场强度，实现了高刚度支承，磁钢内置方案提高了气隙磁密均匀性，对转子系统不产生干扰力，采用多圈阻尼套实现了高阻尼，此外，各个磁路闭合，减少了漏磁提高了磁通利用率，用于支承的磁通回路与实现阻尼的磁通回路相互解耦，故可对磁轴承的支承刚度和阻尼分别进行优化设计。

An axial passive magnetic bearing with high stiffness and high damping decoupled by magnetic circuit

The invention discloses a high stiffness and high damping axial passive magnetic bearing decoupled by magnetic circuit, which comprises a stator subsystem and a rotor system. The stator subsystem is connected with the base of the equipment, and the rotor system is connected with the rotating part of the equipment. The stator subsystem mainly includes: installation sleeve, magnetic conduction ring, magnetic isolation ring, radial magnetic steel, axial magnetic steel, paramagnetic ring, magnetic steel lock mother, fixed seat, component lock mother; the rotor system mainly includes: rotating shaft, rotor magnetic isolation ring, rotor magnetic conduction ring, damping sleeve, rotor magnetic isolation ring, rotor component lock mother. The invention adopts multi-ring magnetic steel to make the flux converge, increase the strength of air gap magnetic field, realize high rigidity support, the built-in scheme of magnetic steel improves the uniformity of air gap magnetic density, does not produce interference force to the rotor system, adopts multi-ring damping sleeve to realize high damping, in addition, each magnetic circuit is closed, magnetic leakage is reduced and magnetic flux utilization is improved. Rate, the flux loop used to support and the flux loop to achieve damping are decoupled, so the support stiffness and damping of magnetic bearings can be optimized separately.

【技术实现步骤摘要】
一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承
本专利技术涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，可用于电机、机床、磁悬浮平台等机械设备中旋转部件的无接触支承。
技术介绍
磁轴承可分为主动式磁轴承和被动式磁轴承。主动式磁轴承往往采用高精度位移传感器和高质量控制器对悬浮转子的姿态进行控制，可对转子的振动进行抑制，但成本高、系统复杂、可靠性较低。被动式磁轴承不需要反馈控制系统及电源，具有成本低，系统可靠性高，损耗小的优点。但多数被动式磁轴承缺少有效的阻尼作用，在转子发生振动时，系统稳定性较低。被动阻尼器同样无需额外的传感器和控制系统，结构简单，成本低。因此，在被动磁轴承应用场合，往往采用与阻尼器配合结构形式来克服本身缺少阻尼的缺陷，但这有增加了系统的轴向长度。中国专利200510011689.9提出了具有阻尼作用的被动式轴向磁悬浮轴承，实现了轴向被动磁轴承和阻尼器集成，但支承力较小，轴向尺寸较大，中国专利201710260008.5提出了具有阻尼作用的Halbach永磁被动式轴向磁悬浮轴承，利用Halbach永磁阵列提高了支承刚度，但径向尺寸较大，上述两种专利将被动磁轴承和阻尼器融为一体，减小了系统体积重量，但所设计的磁路不形成闭合，漏磁较多，未能充分利用磁钢所产生的磁通，导致悬浮支承精度较低，支承刚度和阻尼较小。中国专利201110276772.4提出了具有被动阻尼作用的永磁被动式轴向磁悬浮轴承，但用于支承转子悬浮的磁通与产生阻尼作用的磁通相互耦合，难以对各自磁路进行优化设计从而实现高刚度和高阻尼。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，主要由定子系统和转子系统组成，定子系统主要包括：外安装套、外导磁环、外上隔磁环、外下隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外中径向充磁磁钢、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环、外磁钢锁母、固定座、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环、内下隔磁环、内磁钢锁母、内组件锁母；转子系统主要包括：转轴、转子隔磁环、转子导磁环、上阻尼套、下阻尼套、中阻尼套、转子上隔磁环、转子下隔磁环、转子组件锁母。外安装套位于外导磁环、外上隔磁环、外下隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外中径向充磁磁钢、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外中顺磁环的径向外侧，外导磁环位于外安装套的径向内侧中心位置，外上隔磁环和外下隔磁环分别位于外导磁环的轴向上端和轴向下端，外上径向充磁磁钢和外下径向充磁磁钢分别位于外导磁环的径向内侧上端和径向内侧下端，外中径向充磁磁钢位于外导磁环径向内侧中心位置，外中上隔磁环和外中下隔磁环分别位于外中径向充磁磁钢的轴向上端和轴向下端位置，外上轴向充磁磁钢位于外上隔磁环的径向内侧，外下轴向充磁磁钢位于外下隔磁环的径向内侧，外中上轴向充磁磁钢位于外中上隔磁环的径向内侧，外中下轴向充磁磁钢位于外中下隔磁环的径向内侧，外上顺磁环位于外上径向充磁磁钢的径向内侧，外下顺磁环位于外下径向充磁磁钢的径向内侧，外中顺磁环位于外中径向充磁磁钢的径向内侧，外导磁环、外上隔磁环、外下隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外中径向充磁磁钢、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环通过外磁钢锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，外安装套、外导磁环、外上隔磁环、外下隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外中径向充磁磁钢、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环、外磁钢锁母位于固定座的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母与固定座之间的螺纹配合固定安装在固定座上，内安装套位于内导磁环、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环和内下隔磁环的径向内侧，内导磁环位于内安装套的径向外侧，内上磁钢和内下磁钢分别位于内导磁环径向外侧上端和径向外侧下端，内中磁钢位于内导磁环径向外侧中心位置，内上隔磁环和内下隔磁环分别位于内中磁钢的轴向上端和轴向下端，内导磁环、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环、内下隔磁环通过内磁钢锁母和内安装套之间的螺纹配合固定安装在内安装套上，内安装套、内导磁环、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环、内下隔磁环和内磁钢锁母位于固定座环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母和固定座之间的螺纹配合固定安装在固定座上，转轴位于外安装套、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内侧，转子隔磁环位于转轴径向内侧下端，转子导磁环位于转子隔磁环的轴向上端，上阻尼套和下阻尼套分别位于转子导磁环径向内侧上端和径向内侧下端，中阻尼套位于转子导磁环径向内侧中心位置，转子上隔磁环和转子下隔磁环分别位于转子导磁环的轴向上端和轴向下端，转子隔磁环、转子导磁环、上阻尼套、下阻尼套、中阻尼套、转子上隔磁环和转子下隔磁环通过转子组件锁母与转轴之间的螺纹配合固定安装在转轴上。外安装套、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内侧与内安装套、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环、内下隔磁环、内磁钢锁母和内组件锁母的径向外侧之间形成空气气隙。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，采用多圈磁钢实现高刚度支承，采用顺磁环提高气隙磁密均匀性，不产生干扰力，采用多圈阻尼套实现高阻尼，在设计上各个磁路闭合，减少漏磁并提高磁通利用率，同时使轴向被动支承部分和产生阻尼部分的磁路相互独立，从而实现“结构集成，磁路解耦”。附图说明图1为本专利技术实施例提供的磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承的径向X向剖视图；图2为本专利技术实施例的磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承的径向Y向剖视图；图3为本专利技术实施例的定子系统的剖视图；图4为本专利技术实施例的转子系统的剖视图；图5为本专利技术实施例的外安装套、外导磁环、外上隔磁环、外下隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外中径向充磁磁钢、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外上轴向充磁磁钢、外下轴向充磁磁钢、外中上轴向充磁磁钢、外中下轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外中顺磁环和外磁钢锁母组成的组件剖视图；图6为本专利技术实施例的内安装套、内导磁环、内上磁钢、内下磁钢、内中磁钢、内上隔磁环、内下隔磁环和内磁钢锁母组成的组件剖视图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的磁路解耦的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，包括定子系统和转子系统，其特征在于：所述定子系统主要包括：外安装套(1)、外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)、外磁钢锁母(11)、固定座(12)、外组件锁母(13)、内安装套(14)、内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环(18B)、内磁钢锁母(19)、内组件锁母(20)；所述转子系统主要包括：转轴(21)、转子隔磁环(22)、转子导磁环(23)、上阻尼套(24A)、下阻尼套(24B)、中阻尼套(25)、转子上隔磁环(26A)、转子下隔磁环(26B)、转子组件锁母(27)；所述外安装套(1)位于外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)和外中顺磁环(10)的径向外侧，外导磁环(2)位于外安装套(1)的径向内侧中心位置，外上隔磁环(3A)和外下隔磁环(3B)分别位于外导磁环(2)的轴向上端和轴向下端，外上径向充磁磁钢(4A)和外下径向充磁磁钢(4B)分别位于外导磁环(2)的径向内侧上端和径向内侧下端，外中径向充磁磁钢(5)位于外导磁环(2)径向内侧中心位置，外中上隔磁环(6A)和外中下隔磁环(6B)分别位于外中径向充磁磁钢(5)的轴向上端和轴向下端位置，外上轴向充磁磁钢(7A)位于外上隔磁环(3A)的径向内侧，外下轴向充磁磁钢(7B)位于外下隔磁环(3B)的径向内侧，外中上轴向充磁磁钢(8A)位于外中上隔磁环(6A)的径向内侧，外中下轴向充磁磁钢(8B)位于外中下隔磁环(6B)的径向内侧，外上顺磁环(9A)位于外上径向充磁磁钢(4A)的径向内侧，外下顺磁环(9B)位于外下径向充磁磁钢(4B)的径向内侧，外中顺磁环(10)位于外中径向充磁磁钢(5)的径向内侧，外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)通过外磁钢锁母(11)与外安装套(1)之间的螺纹配合固定安装在外安装套(1)上，外安装套(1)、外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)、外磁钢锁母(11)位于固定座(12)的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母(13)与固定座(12)之间的螺纹配合固定安装在固定座(12)上，内安装套(14)位于内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)和内下隔磁环(18B)的径向内侧，内导磁环(15)位于内安装套(14)的径向外侧，内上磁钢(16A)和内下磁钢(16B)分别位于内导磁环(15)径向外侧上端和径向外侧下端，内中磁钢(17)位于内导磁环(15)径向外侧中心位置，内上隔磁环(18A)和内下隔磁环(18B)分别位于内中磁钢(17)的轴向上端和轴向下端，内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环(18B)通过内磁钢锁母(19)和内安装套(14)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(14)上，内安装套(14)、内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环(18B)和内磁钢锁母(19)位于固定座(12)环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(20)和固定座(12)之间的螺纹配合固定安装在固定座(12)上，转轴(21)位于外安装套(1)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中...

【技术特征摘要】
1.一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，包括定子系统和转子系统，其特征在于：所述定子系统主要包括：外安装套(1)、外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)、外磁钢锁母(11)、固定座(12)、外组件锁母(13)、内安装套(14)、内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环(18B)、内磁钢锁母(19)、内组件锁母(20)；所述转子系统主要包括：转轴(21)、转子隔磁环(22)、转子导磁环(23)、上阻尼套(24A)、下阻尼套(24B)、中阻尼套(25)、转子上隔磁环(26A)、转子下隔磁环(26B)、转子组件锁母(27)；所述外安装套(1)位于外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)和外中顺磁环(10)的径向外侧，外导磁环(2)位于外安装套(1)的径向内侧中心位置，外上隔磁环(3A)和外下隔磁环(3B)分别位于外导磁环(2)的轴向上端和轴向下端，外上径向充磁磁钢(4A)和外下径向充磁磁钢(4B)分别位于外导磁环(2)的径向内侧上端和径向内侧下端，外中径向充磁磁钢(5)位于外导磁环(2)径向内侧中心位置，外中上隔磁环(6A)和外中下隔磁环(6B)分别位于外中径向充磁磁钢(5)的轴向上端和轴向下端位置，外上轴向充磁磁钢(7A)位于外上隔磁环(3A)的径向内侧，外下轴向充磁磁钢(7B)位于外下隔磁环(3B)的径向内侧，外中上轴向充磁磁钢(8A)位于外中上隔磁环(6A)的径向内侧，外中下轴向充磁磁钢(8B)位于外中下隔磁环(6B)的径向内侧，外上顺磁环(9A)位于外上径向充磁磁钢(4A)的径向内侧，外下顺磁环(9B)位于外下径向充磁磁钢(4B)的径向内侧，外中顺磁环(10)位于外中径向充磁磁钢(5)的径向内侧，外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)通过外磁钢锁母(11)与外安装套(1)之间的螺纹配合固定安装在外安装套(1)上，外安装套(1)、外导磁环(2)、外上隔磁环(3A)、外下隔磁环(3B)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外中径向充磁磁钢(5)、外中上隔磁环(6A)、外中下隔磁环(6B)、外上轴向充磁磁钢(7A)、外下轴向充磁磁钢(7B)、外中上轴向充磁磁钢(8A)、外中下轴向充磁磁钢(8B)、外上顺磁环(9A)、外下顺磁环(9B)、外中顺磁环(10)、外磁钢锁母(11)位于固定座(12)的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母(13)与固定座(12)之间的螺纹配合固定安装在固定座(12)上，内安装套(14)位于内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)和内下隔磁环(18B)的径向内侧，内导磁环(15)位于内安装套(14)的径向外侧，内上磁钢(16A)和内下磁钢(16B)分别位于内导磁环(15)径向外侧上端和径向外侧下端，内中磁钢(17)位于内导磁环(15)径向外侧中心位置，内上隔磁环(18A)和内下隔磁环(18B)分别位于内中磁钢(17)的轴向上端和轴向下端，内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环(18B)通过内磁钢锁母(19)和内安装套(14)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(14)上，内安装套(14)、内导磁环(15)、内上磁钢(16A)、内下磁钢(16B)、内中磁钢(17)、内上隔磁环(18A)、内下隔磁环...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽梅，赵勇，刘强，隋金玲，张淞铭，保俊，吴立志，单希林，吴波，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11