径向磁轴承及其制造方法技术

一种径向磁轴承，包括：内转子，包括具有铁磁电枢的中心轴，铁磁电枢安装在所述轴上；以及外定子，包括多个电磁体，电磁体包括由铁磁性材料制成的磁极，磁极朝着所述转子径向向内突出，同时在所述各磁极的端面与所述铁磁性电枢之间留有空气间隙，以及绕着所述磁极缠绕的线圈。所述磁极扩展至外部部分，外部部分连接至支撑构件。每个磁极以及对应的外部部分包括在扇段模块中，扇段模块包括由铁磁性材料制成的一组叠片。所述外部部分相对于所对应的磁极限定台肩，所述外部部分与相邻扇段模块的外部部分接触，并且所有扇段模块的外部部分通过卡环装配，而绕所述磁极位于自由空间内的所述线圈成一串地进行安装。

【技术实现步骤摘要】
径向磁轴承及其制造方法
本专利技术涉及一种径向磁轴承以及一种制造径向磁轴承的方法。
技术介绍
一种公知的径向磁轴承的示例在专利文献US4720649A中公开。这种公知种类的径向磁轴承的一部分(象限)在图9中示出。此种径向磁轴承包括围绕转子1的定子2。转子1包括中心轴10，中心轴10具有围绕其圆周的一组优质磁性叠片，所述叠片由诸如不锈铁素体铸铁或硅钢等材料制成。所述定子2包括具有周边部分23的磁路，周边部分相互连接多对磁极21，磁极朝着所述转子1径向向内突出。电磁绕组22围绕各个磁极21布置。完整的定子包括沿着两相互垂直的轴布置的至少四对磁极21，这使得可以将所述转子1保持在预定径向位置。所述定子2封闭在外壳24内。所述磁极21以及所述定子2的周边部分23由一组盘状板或垫片制成。制作过程意味着组装诸如所述组盘状板21、23等钢板元件，其构成所谓的角轴承(hornbearings)并且有较大的直径。此外，线圈22的装设意味着大量的相互连接，这不符合成本效益。因此，制造以及装配时间不符合批量生产要求。此外，绕所述磁极21安装线圈22的过程需要槽以及角叠片或盘状板的形状的适应，但此适应导致所述磁轴承的径向承载能力的整体性能下降。
技术实现思路
有待解决的技术问题是提供一种径向磁轴承以及一种制造径向磁轴承的方法，以弥补上述的不足。更具体地，本专利技术旨在提供一种径向磁轴承，相对于承载能力有优化的形状，同时容易装配。特别是，本专利技术旨在改善制作过程便利性，以实现低成本以及高批量生产过程。本专利技术限定在所附的权利要求书中。本专利技术更具体地涉及一种径向磁轴承，包括：内转子，其具有旋转轴并且包括具有外周的中心轴以及于所述外周上安装在所述中心轴上的铁磁电枢；以及外定子，其包括多个电磁体，电磁体包括由铁磁性材料制成的磁极，该磁极朝着所述内转子径向向内突出，同时在所述各磁极的端面以及所述铁磁电枢之间留有空气间隙(e)，以及绕着所述磁极缠绕的线圈，所述磁极扩展至外部部分，外部部分连接至支撑构件，其特征在于，每个磁极以及对应的外部部分包括在扇段模块中，扇段模块包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的一组叠片，所述外部部分相对于所述磁极限定台肩，所述外部部分与相邻扇段模块的外部部分接触，并且所有扇段模块的外部部分通过卡环装配，而绕所述磁极位于自由空间内的所述线圈成串地进行安装。根据本专利技术的有利特征，每个扇段模块的每个外部部分包括圆整的外角。根据本专利技术的一具体实施例，每个扇段模块的每个外部部分包括设置在叠片组上的用于安装目的的中心孔。在这种情况下，有利的是，所述卡环包括：具有多个孔的第一卡环，多个孔设计用来与所述扇段模块的中心孔对齐；以及第二卡环，其具有多个引导件，引导件设计用于插装于所述扇段模块的所述中心孔以及所述第一卡环的所述多个孔。根据一可能的实施例，所述扇段模块均具有同样的形状。根据另一可能的实施例，所述扇段模块具有相同的径向尺寸，但在所述扇段模块的周向具有不同的尺寸。更具体地，根据一可能的实施例，所述扇段模块的磁极包括第一组扇段模块的宽度减小的第一数量的磁极对，以及插设于所述宽度减小的磁极对之间的第二组扇段模块的宽度较大的第二数量的磁极。所述扇段模块以及对应的磁极的数量可以例如等于12、16或者20。根据一具体的实施例，所述第一组扇段模块的宽度减小的磁极对的数量等于4，而插置于所述宽度减小的磁极对之间的所述第二组扇段模块的宽度较大的磁极的数量等于1、2或者3。所述内转子的铁磁电枢可由一组高质量的磁性叠片制成，例如铁素体钢或者不锈铁磁性铁。本专利技术还涉及一种制作如上述限定的径向铁磁轴承的方法，包括以下步骤：形成多个扇段模块，每个扇段模块包括由一组叠片制成的磁极以及外部部分，叠片由铁磁性或不锈铁磁性材料制成，所述外部部分相对于所述磁极限定台肩，形成第一以及第二卡环，形成连接成一串的多个线圈，所述线圈的数量等于所述磁极的数量，以这样一种方式布置所述扇段模块，使得每个所述外部部分与相邻扇段模块的外部部分接触，而自由空间被限定于相邻扇段模块的磁极之间，用所述第一和第二卡环将所述扇段模块装配在一起，以及将相互连接为一串的所述多个线圈插入围绕所述扇段模块的所述多个磁极的自由空间内。更具体地，组装所述扇段模块的步骤可包括将所述第二卡环的多个引导件插入所述扇段模块的中心孔以及所述第一卡环的多个孔中。可对扇段模块的形状和尺寸进行选择以优化径向承载能力并且使得能够批量生产。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的径向磁轴承的一个象限的前视图；图2是类似于图1的前视图的视图，但还示出了图1的径向磁轴承的磁路中的磁场线；图3是根据图1的第一实施例的径向磁轴承的定子的完整前视图；图4是根据本专利技术第二实施例的径向磁轴承的定子的完整前视图；图5是根据本专利技术第三实施例的径向磁轴承的定子的完整前视图；图6是一分解视图，示出了图5的定子的装配过程；图7是一分解视图，示出了根据本专利技术的径向磁轴承的定子的单个模块的装配过程；图8是一分解视图，示出了根据本专利技术的径向磁轴承的定子的多个单个模块的装配过程；以及图9是根据现有技术的径向磁轴承的一个象限的前视图。具体实施方式本专利技术将结合优选的实施例进行描述，其中优选实施例以示例的方式给出。图1图示了本专利技术的第一实施例的典型的布置，图1示出了根据本专利技术的径向磁轴承的一个象限，其包括：内转子101，其具有旋转轴并且包括具有外周的中心轴110。铁磁电枢111安装在中心轴110的外周上，铁磁电枢可由一叠优质磁叠片制成，例如不锈铁磁性铁、铁素体钢或硅钢。外定子102包括多个电磁体，电磁体包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的磁极121，磁极朝着内转子101径向向内突出，同时在磁极121的端面以及所述铁磁电枢111之间留有空气间隙(e)，而线圈122绕着所述磁极121缠绕。因此，磁极121的第一端面与转子101的铁磁电枢相对并且限定所述空气间隙(e)。磁极121的另一端扩展至外部部分123，外部部分123固定至支撑构件127。每个磁极121以及其对应的外部部分123包含在扇段模块120A或120B中，扇段模块包括一叠由铁磁性材料制成的叠片。所述外部部分123相对于对应的磁极121限定台肩125，从而提供位于磁极121每一侧的自由空间。扇段模块120A或120B的外部部分123与相邻扇段模块120A或120B的外部部分123接触，基本上没有空气间隙并且没有绝缘分离。然而，在实践中，两相邻扇段模块的外部部分123之间可以允许数值非常小的空气间隙，例如0.1mm的空气间隙。所有扇段模块120A、120B的外部部分123通过卡环127、128装配。绕磁极121位于自由空间内的线圈122成串地进行安装。如图1所示，每个扇段模块120A、120B的每个外部部分123有利地包括圆整外角126。此圆整角去除了磁力奇点(magneticsingularities)并且便于扇段模块120A、120B的装配。图2示出了诸如结合图1所描述的实施例的一实施例中的磁场线。如图1至图8所示，每个扇段模块120A、120B或者120的每个外部部分123包括设置在叠组片上的用于安装目的的中心孔124。图1的径向轴承的安装方法的示例将结合图6至图8进行描述。第一卡环127具有多个孔134，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向磁轴承，包括：内转子(101)，该内转子具有旋转轴并包括具有外圆周的中心轴(110)以及于所述外周上安装在所述轴(110)上的铁磁电枢(111)；以及外定子(102)，该外定子包括多个电磁体，电磁体包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的磁极(121)，所述磁极朝着所述转子(101)径向向内突出，在所述各磁极(121)的端面与所述铁磁电枢(111)之间留有空气间隙(e)，以及绕着所述磁极(121)缠绕的线圈(122)，所述磁极(121)扩展至装接于支撑构件(127)的外部部分(123)，其特征在于，每个磁极(121)以及对应的所述外部部分(123)包括在扇段模块(120，120A，120B)中，扇段模块包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的一组叠片，所述外部部分(123)相对于所述磁极(121)限定台肩(125)，所述外部部分(123)与相邻扇段模块(120，120A，120B)的外部部分(123)接触，并且所有扇段模块(120，120A，120B)的外部部分(123)通过卡环(127，128)进行组装，而绕所述磁极(121)位于自由空间内的所述线圈(122)成串地进行安装。

【技术特征摘要】
2013.10.17 EP 13306427.91.一种径向磁轴承，包括：内转子(101)，该内转子具有旋转轴并包括具有外周的中心轴(110)以及于所述外周上安装在所述中心轴(110)上的铁磁电枢(111)；以及外定子(102)，该外定子包括多个电磁体，电磁体包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的磁极(121)，所述磁极朝着所述内转子(101)径向向内突出，在所述各磁极(121)的端面与所述铁磁电枢(111)之间留有空气间隙(e)，以及绕着所述磁极(121)缠绕的线圈(122)，所述磁极(121)扩展至装接于支撑构件(127)的外部部分(123)，其特征在于，每个磁极(121)以及对应的所述外部部分(123)包括在扇段模块(120，120A，120B)中，扇段模块包括由铁磁性或不锈铁磁性材料制成的一组叠片，所述外部部分(123)相对于所述磁极(121)限定台肩(125)，所述外部部分(123)与相邻扇段模块(120，120A，120B)的外部部分(123)接触，并且所有扇段模块(120，120A，120B)的外部部分(123)通过卡环(127，128)进行组装，而绕所述磁极(121)位于自由空间内的所述线圈(122)成串地进行安装。2.根据权利要求1所述的径向磁轴承，其中，每个扇段模块(120，120A，120B)的每个外部部分(123)包括经圆整的外角(126)。3.根据权利要求1或2所述的径向磁轴承，其中，每个扇段模块(120，120A，120B)的每个外部部分(123)包括设置在叠片组上的用于安装目的的中心孔(124)。4.根据权利要求3所述的径向磁轴承，其中，所述卡环包括：第一卡环(127)，具有多个设计用来与所述扇段模块(120，120A，120B)的所述中心孔(124)对齐的孔(134)；以及第二卡环(128)，具有多个引导件(129)，设计用于插装于所述扇段模块(120，120A，120B)的所述中心孔(124)以及所述第一卡环(127)的所述多个孔(134)。5.根据权利要求1所述的径向磁轴承，其中，所有所述扇段模块(120)具有相同的形状。6.根据权利要求1所述的径向磁轴承，其中，所述扇段模块(120A，120B)具有相同的径向尺寸，但在所述扇段模块(120A，120B)的周向具有不同的尺寸。7.根据权利要求1所述的径向磁轴承，其中，所述扇段模块的所述磁极(121)包括第一组扇段...

【专利技术属性】
技术研发人员：S海，N索利尔，
申请(专利权)人：SKF磁性机械技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR