一种具有halbach聚磁环的高刚度大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具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，主要由定子系统和转子系统两部分组成，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、主磁环组件、halbach聚磁环组件和组件锁母；转子系统主要包括：转子、阻尼套和顺磁环。本发明专利技术设计了halbach聚磁环，并将其应用在主磁环表面，结合转子多凸台和内嵌阻尼套结构，在减小磁轴承体积重量的同时，有效提高了被动磁轴承支承刚度和阻尼力，halbach聚磁环的使用，有效抑制了寄生力所带来的干扰。

A High Stiffness and Large Damping Axial Passive Magnetic Bearing with Halbach Concentrating Ring

【技术实现步骤摘要】
一种具有halbach聚磁环的高刚度大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，特别是一种具有halbach聚磁环的高刚度大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
相比于主动式磁轴承，被动磁轴承只通过永磁场实现转子悬浮支承，不需要控制系统，易受外界干扰力在轴向上产生位移震荡。因此，被动磁轴承需要较大的刚度以实现对转子悬浮支承，同时需要较大的阻尼抑制外界扰动产生的振动。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，刚度较低，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，采用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，但未能充分利用永磁体所产生的磁通，所设计的磁路不形成闭合，漏磁较多，支承刚度和阻尼优势未能得到发挥。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，采用转子多凸齿结构和多圈永磁体以增大磁场，同时形成了闭合回路，但用于阻尼的永磁体为内侧单边放置，用于产生支承力的永磁体为外侧单边放置，导致整个回路磁阻较大，削弱了气隙磁场强度，不利于高刚度和大阻尼的实现。中国专利201810581209.X提出了一种高刚度高阻尼的轴向被动磁轴承和中国专利201810581208.5提出了一种磁路解耦的高刚度高阻尼轴向被动磁轴承，但在其轴向和径向上存在较大的寄生力，是转子产生振动的主要来源之一。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，设计了halbach聚磁环组件并将其安装在主磁环组件表面，在提高支承刚度和阻尼的同时，有效抑制了寄生力造成的干扰。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的具有halbach聚磁环的高刚度大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、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件、外组件锁母、固定座、外安装套锁母、内安装套、内主磁环组件、内halbach聚磁环组件、内组件锁母和内安装套锁母；转子系统主要包括：转子、外下阻尼套、转子外中顺磁环、外上阻尼套、转子外上顺磁环、内下阻尼套、转子内中顺磁环、内上阻尼套和转子内上顺磁环；外安装套位于外主磁环组件和外halbach聚磁环组件的径向外侧，外主磁环组件位于外安装套的径向内侧，外halbach聚磁环组件位于外主磁环组件的径向内侧，外主磁环组件和外halbach聚磁环组件通过外组件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、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件和外组件锁母位于固定座环形槽外壁径向内侧，内安装套位于内主磁环组件和内halbach聚磁环组件的径向内侧，内主磁环组件位于内安装套的径向外侧，内halbach聚磁环组件位于内主磁环组件的径向外侧，内主磁环组件和内halbach聚磁环组件通过内组件锁母与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、内主磁环组件、内halbach聚磁环组件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，转子位于外安装套、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件、外组件锁母和外安装套锁母的径向内侧，外下阻尼套位于转子的径向外侧，转子外中顺磁环位于外下阻尼套的轴向上端，外上阻尼套位于转子外中顺磁环的轴向上端，转子外上顺磁环位于外上阻尼套的轴向上端，并通过与转子之间的螺纹配合固定安装在转子上，内下阻尼套位于转子的径向内侧，转子内中导磁环位于内下阻尼套的轴向上端，内上阻尼套位于转子内中导磁环的轴向上端，转子内上顺磁环位于内上阻尼套的轴向上端，并通过与转子之间的螺纹配合固定安装在转子上。外安装套、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件、外组件锁母和外安装套锁母的径向内侧与内安装套、内主磁环组件、内halbach聚磁环组件、内组件锁母和内安装套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具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，提出了halbach聚磁环组件并将其安装在主磁环组件表面，提高了气隙磁场强度，并抑制了轴向磁密扩散以及轴向磁密波动，结合多凸台转子结构，有效提高了被动磁轴承的支承刚度和阻尼，并抑制了寄生力造成的干扰。此外，实现转子轴向支承和产生阻尼力的磁通处于同一个气隙磁场内，减小了磁轴承的体积质量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的具有halbach聚磁环的高刚度大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提供的具有halbach聚磁环的高刚度大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中的定子系统的剖视图；图4为本专利技术实施例中的转子系统的剖视图；图5为本专利技术实施例中的外主磁环组件剖视图；图6为本专利技术实施例中的内主磁环组件剖视图；图7为本专利技术实施例中的外halbach聚磁环组件剖视图；图8为本专利技术实施例中的内halbach聚磁环组件剖视图。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。本专利技术的具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，其较佳的具体实施方式是：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、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件、外组件锁母、固定座、外安装套锁母、内安装套、内主磁环组件、内halbach聚磁环组件、内组件锁母和内安装套锁母；转子系统主要包括：转子、外下阻尼套、转子外中顺磁环、外上阻尼套、转子外上顺磁环、内下阻尼套、转子内中顺磁环、内上阻尼套和转子内上顺磁环；外安装套位于外主磁环组件和外halbach聚磁环组件的径向外侧，外主磁环组件位于外安装套的径向内侧，外halbach聚磁环组件位于外主磁环组件的径向内侧，外主磁环组件和外halbach聚磁环组件通过外组件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、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件和外组件锁母位于固定座环形槽外壁径向内侧，内安装套位于内主磁环组件和内halbach聚磁环组件的径向内侧，内主磁环组件位于内安装套的径向外侧，内halbach聚磁环组件位于内主磁环组件的径向外侧，内主磁环组件和内halbach聚磁环组件通过内组件锁母与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、内主磁环组件、内halbach聚磁环组件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，转子位于外安装套、外主磁环组件、外halbach聚磁环组件、外组件锁母和外安装套锁母的径向内侧，外下阻尼套位于转子的径向外侧，转子外中顺磁环位于外下阻尼套的轴向上端，外上阻尼套位于转子外中顺磁环的轴向上端，转子外上顺磁环位于外上阻尼套的轴向上端，并通过与转子之间的螺纹配合固定安装在转子上，内下阻尼套位于转子的径向内侧，转子内中导磁环位于内下阻尼套的轴向上端，内上阻尼套位于转子内中导磁环的轴向上端，转子内上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，主要由定子系统和转子系统组成，其特征在于：定子系统主要包括：外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)、固定座(5)、外安装套锁母(6)、内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)、内组件锁母(10)和内安装套锁母(11)；转子系统主要包括：转子(12)、外下阻尼套(13)、转子外中顺磁环(14)、外上阻尼套(15)、转子外上顺磁环(16)、内下阻尼套(17)、转子内中顺磁环(18)、内上阻尼套(19)和转子内上顺磁环(20)；所述外安装套(1)位于外主磁环组件(2)和外halbach聚磁环组件(3)的径向外侧，外主磁环组件(2)位于外安装套(1)的径向内侧，外halbach聚磁环组件(3)位于外主磁环组件(2)的径向内侧，外主磁环组件(2)和外halbach聚磁环组件(3)通过外组件锁母(4)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)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)和外组件锁母(4)位于固定座(5)环形槽外壁径向内侧，内安装套(7)位于内主磁环组件(8)和内halbach聚磁环组件(9)的径向内侧，内主磁环组件(8)位于内安装套(7)的径向外侧，内halbach聚磁环组件(9)位于内主磁环组件(8)的径向外侧，内主磁环组件(8)和内halbach聚磁环组件(9)通过内组件锁母(10)与内安装套(7)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(7)上，内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)位于固定座(5)环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(10)和固定座(5)之间的螺纹配合固定安装在固定座(5)上，转子(12)位于外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)和外安装套锁母(6)的径向内侧，外下阻尼套(13)位于转子(12)的径向外侧，转子外中顺磁环(14)位于外下阻尼套(13)的轴向上端，外上阻尼套(15)位于转子外中顺磁环(14)的轴向上端，转子外上顺磁环(16)位于外上阻尼套(15)的轴向上端，并通过与转子(12)之间的螺纹配合固定安装在转子(12)上，内下阻尼套(17)位于转子(12)的径向内侧，转子内中导磁环(18)位于内下阻尼套(17)的轴向上端，内上阻尼套(19)位于转子内中导磁环(18)的轴向上端，转子内上顺磁环(20)位于内上阻尼套(19)的轴向上端，并通过与转子(12)之间的螺纹配合固定安装在转子(12)上；所述外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)和外安装套锁母(6)的径向内侧与内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)、内组件锁母(10)和内安装套锁母(11)的径向外侧之间形成空气气隙。...

【技术特征摘要】
1.一种具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，主要由定子系统和转子系统组成，其特征在于：定子系统主要包括：外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)、固定座(5)、外安装套锁母(6)、内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)、内组件锁母(10)和内安装套锁母(11)；转子系统主要包括：转子(12)、外下阻尼套(13)、转子外中顺磁环(14)、外上阻尼套(15)、转子外上顺磁环(16)、内下阻尼套(17)、转子内中顺磁环(18)、内上阻尼套(19)和转子内上顺磁环(20)；所述外安装套(1)位于外主磁环组件(2)和外halbach聚磁环组件(3)的径向外侧，外主磁环组件(2)位于外安装套(1)的径向内侧，外halbach聚磁环组件(3)位于外主磁环组件(2)的径向内侧，外主磁环组件(2)和外halbach聚磁环组件(3)通过外组件锁母(4)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)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)和外组件锁母(4)位于固定座(5)环形槽外壁径向内侧，内安装套(7)位于内主磁环组件(8)和内halbach聚磁环组件(9)的径向内侧，内主磁环组件(8)位于内安装套(7)的径向外侧，内halbach聚磁环组件(9)位于内主磁环组件(8)的径向外侧，内主磁环组件(8)和内halbach聚磁环组件(9)通过内组件锁母(10)与内安装套(7)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(7)上，内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)位于固定座(5)环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(10)和固定座(5)之间的螺纹配合固定安装在固定座(5)上，转子(12)位于外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)和外安装套锁母(6)的径向内侧，外下阻尼套(13)位于转子(12)的径向外侧，转子外中顺磁环(14)位于外下阻尼套(13)的轴向上端，外上阻尼套(15)位于转子外中顺磁环(14)的轴向上端，转子外上顺磁环(16)位于外上阻尼套(15)的轴向上端，并通过与转子(12)之间的螺纹配合固定安装在转子(12)上，内下阻尼套(17)位于转子(12)的径向内侧，转子内中导磁环(18)位于内下阻尼套(17)的轴向上端，内上阻尼套(19)位于转子内中导磁环(18)的轴向上端，转子内上顺磁环(20)位于内上阻尼套(19)的轴向上端，并通过与转子(12)之间的螺纹配合固定安装在转子(12)上；所述外安装套(1)、外主磁环组件(2)、外halbach聚磁环组件(3)、外组件锁母(4)和外安装套锁母(6)的径向内侧与内安装套(7)、内主磁环组件(8)、内halbach聚磁环组件(9)、内组件锁母(10)和内安装套锁母(11)的径向外侧之间形成空气气隙。2.根据权利要求1所述的具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，其特征在于：所述的外主磁环组件(2)主要包括外导磁环(201)、外上隔磁环(202A)、外下隔磁环(202B)、外上径向充磁磁钢(203A)、外中径向充磁磁钢(203B)、外下径向充磁磁钢(203C)、外中上隔磁环(204A)和外中下隔磁环(204B)；所述外导磁环(201)位于外安装套(1)径向内侧中心位置，外上隔磁环(202A)和外下隔磁环(202B)分别位于外导磁环(201)的轴向上端和轴向下端位置，外上径向充磁磁钢(203A)、外中径向充磁磁钢(203B)和外下径向充磁磁钢(203C)分别位于外导磁环(201)的径向内侧上端、径向内侧中部和径向内侧下端，中上顺磁环(204A)和中下隔磁环(204B)分别位于外中径向充磁磁钢(203B)的轴向上端和轴向下端。3.根据权利要求1所述的具有halbach聚磁环的高刚度大阻尼轴向被动磁轴承，其特征在于：所述的内主磁环组件(8)主要包括内导磁环(801)、内上隔磁环(802A)、内下隔磁环(802B)、外上径向充磁磁钢(803A)、内中径向充磁磁钢(803B)、内下径向充磁磁钢(803C)、内中上顺磁环(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽梅，刘强，王子羲，隋金玲，吴波，赵勇，韩祚达，吴立志，单希林，
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