一种被动式永磁斥力型磁轴承结构制造技术

本发明专利技术公开一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，包括转子和定子，转子的前半部的外壁上开设有多个第一转子凹槽，第一转子凹槽内设置有第一转子隔磁片和第一转子永磁体，转子的后半部的外壁上开设有多个第二转子凹槽，第二转子凹槽内设置有第二转子隔磁片和第二转子永磁体；定子套在转子外并且与转子之间设有间隙，定子的上内端壁上开设有第一定子凹槽，第一定子凹槽内设置有第一定子隔磁片和第一定子永磁体，定子的左内端壁、右内端壁和下内端壁上开设有第二定子凹槽，第二定子凹槽内设置有第二定子隔磁片和第二定子永磁体；定子的外端套有橡胶阻尼环，橡胶阻尼环的外端套有轴承座。该结构具有橡胶阻尼环，整体结构简单，尺寸小，减振效果好。

A passive permanent magnet repulsive magnetic bearing structure

【技术实现步骤摘要】
一种被动式永磁斥力型磁轴承结构
本专利技术涉及磁悬浮轴承领域，具体涉及一种被动式永磁斥力型磁轴承结构。
技术介绍
磁轴承是一种新型高性能轴承。其利用磁力将转子悬浮于空中，磁轴承使定、转子间不存在机械接触。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，转子可以达到很高的运转速度，具有无机械摩擦、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用高速、真空等特殊环境。磁轴承按照工作原理主要分为以下三类：主动磁轴承、被动磁轴承以及混合磁轴承。主动磁轴承利用电磁铁产生可控的电磁力使转轴悬浮起来，并借助于传感器等电子控制系统保持其处于稳定状态。永磁-电磁混合磁轴承利用永磁体替代磁轴承电磁铁产生的静态偏置磁场，利用磁轴承产生所需要的可控电流进而产生可控磁场，从而实现系统的稳定。被动轴承不需要电子控制系统，而是利用磁场本身的特性将转轴悬浮起来的。目前所研究的磁轴承，大多为主动式与混合式，其结构复杂，尺寸较大，对控制精度要求高，系统的功耗比较大。本文涉及的一种带有橡胶阻尼环的被动式永磁斥力型磁轴承具有结构简单，尺寸小，减振效果好等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，该结构具有橡胶阻尼环，整体结构简单，尺寸小，减振效果好。本专利技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，包括转子和定子，转子的前半部的外壁上开设有多个第一转子凹槽，第一转子凹槽内设置有第一转子隔磁片和第一转子永磁体，转子的后半部的外壁上开设有多个第二转子凹槽，第二转子凹槽内设置有第二转子隔磁片和第二转子永磁体；定子套在转子外并且与转子之间设有间隙，定子的上内端壁上开设有第一定子凹槽，第一定子凹槽内设置有第一定子隔磁片和第一定子永磁体，定子的左内端壁、右内端壁和下内端壁上开设有第二定子凹槽，第二定子凹槽内设置有第二定子隔磁片和第二定子永磁体；定子的外端套有橡胶阻尼环，橡胶阻尼环的外端套有轴承座。优选的，所述转子呈圆筒状；第一转子凹槽有四个，每个第一转子凹槽内设置有一个第一转子隔磁片和一个第一转子永磁体；四个第一转子凹槽分别位于在转子的前半部的上外端面、下外端面、左外端面和右外端面上。优选的，所述第一转子凹槽呈燕尾槽状，第一转子凹槽的横截面呈等腰梯形状；第一转子隔磁片包括第一转子下底片，第一转子下底片的两侧连接有第一转子侧底片，第一转子隔磁片插入到第一转子凹槽内后与第一转子凹槽适配卡接；第一转子永磁体呈瓦片形，第一转子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第一转子永磁体插入到第一转子隔磁片内后与第一转子隔磁片适配卡接。优选的，所述第二转子凹槽有四个，每个第二转子凹槽内设置有一个第二转子隔磁片和一个第二转子永磁体；四个第二转子凹槽分别位于转子的后半部的左上外侧端面、左下外侧端面、右上外侧端面和右下外侧端面上。优选的，所述第二转子凹槽呈燕尾槽状，第二转子凹槽的横截面呈等腰梯形状；第二转子隔磁片包括第二转子下底片，第二转子下底片的两侧连接有第二转子侧底片，第二转子隔磁片插入到第二转子凹槽内后与第二转子凹槽适配卡接；第二转子永磁体呈瓦片形，第二转子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第二转子永磁体插入到第二转子隔磁片内后与第二转子隔磁片适配卡接。优选的，所述第一定子凹槽呈燕尾槽状，第一定子隔磁片包括第一定子下底片，第一定子下底片的两侧连接有第一定子侧底片，第一定子隔磁片插入到第一定子凹槽内后与第一定子凹槽适配卡接；第一定子永磁体呈瓦片形，第一定子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第一定子永磁体插入到第一定子隔磁片内后与第一定子隔磁片适配卡接。优选的，所述第二定子凹槽呈燕尾槽状，第二定子隔磁片包括第二定子下底片，第二定子下底片的两侧连接第二定子侧底片，第二定子隔磁片插入到第二定子凹槽内后与第二定子凹槽适配卡接；第二定子永磁体呈瓦片形，第二定子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第二定子永磁体插入到第二定子隔磁片内后与第二定子隔磁片适配卡接。优选的，所述转子内适配连接有转轴，第一转子永磁体、第二转子永磁体、第一定子永磁体和第二定子永磁体为同极磁体；转子由第一转子永磁体、第二转子永磁体、第一定子永磁体和第二定子永磁体相对产生的斥力悬浮于定子内，永磁体之间产生的斥力F公式(1)如下：上式(1)中：Bg为气隙磁密，Ag为有效磁感面积，μ0为真空磁导率；上式(2)HmBm为永磁体工作点的磁能积，Vm为永磁体体积，Vg为气隙的体积，Kf为漏磁系数，Kr为磁阻系数。优选的，所述第二定子永磁体的体积大于第一定子永磁体的体积，第二定子永磁体的横截面的面积大于第一转子永磁体横截面的面积；第一转子永磁体横截面的面积与第二转子永磁体横截面的面积相同；第二转子永磁体横截面的面积大于第一定子永磁体的横截面的面积；第二定子永磁体与转子上的第一转子永磁体及第二转子永磁体的有效磁感面积为Ag1，第一定子永磁体与转子上的第一转子永磁体第二转子永磁体的有效磁感面积为Ag2，有效磁感面积Ag1的值大于有效磁感面积Ag2的值。优选的，所述第一转子隔磁片、第二转子隔磁片、第一定子隔磁片和第二定子隔磁片均为黄铜片；转子和定子均采用40Cr钢材料制成，第一转子永磁体、第二转子永磁体、第一定子永磁体和第二定子永磁体均采用钕铁硼材料制成；所述橡胶阻尼环呈圆环状。本专利技术的有益效果是：本专利技术中的该被动式永磁斥力型的磁轴承结构，通过在定、转子中以一定角度嵌入永磁体，使永磁体相对分布产生斥力，在整个轴承系统中产生相对稳定的磁力场，使转子及转子内的转轴产生悬浮效果。并且通过橡胶阻尼环减小旋转过程中轴承的振动，整个结构由永磁体产生高磁通密度，不需要外接电源故可以有效降低损耗，且结构简单稳定、体积小，整个磁轴承结构简单新颖，创造性高。需要注意的是，本专利技术中的转子上设置的永磁体有八块，即四块第一转子永磁体和四块第二转子永磁体，并且对四块第一转子永磁体和四块第二转子永磁体的位置进行了设定。位置和数量上的设置，目的是为了保证使得转子在旋转后，自身受到比较均衡的斥力进行悬浮，例如旋转45°的时候，与不旋转时的受到的斥力相同。这就使得整个转子转动的更平稳，并且具有足够的斥力进行悬浮。附图说明为了清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是被动式永磁斥力型磁轴承结构的前端部的横向剖视示意图。图2是被动式永磁斥力型磁轴承结构的前半部的径向剖视示意图。图3是被动式永磁斥力型磁轴承结构的后端部的横向剖视示意图。图4是被动式永磁斥力型磁轴承结构的B-B方向截面图。图5是第一定子凹槽结构形状示意图。图6是第一转子凹槽结构形状示意图。图7是第一转子永磁体和第一定子永磁体之间的磁感线示意图。图8是第一转子永磁体旋转一定角度后和第一定子永磁体之间的磁感线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明：结合图1至图8，一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，包括转子1和定子2，转子1的前半部的外壁上开设有多个第一转子凹槽11，第一转子凹槽11内设置有第一转子隔磁片12和第一转子永磁体13。转子1的后半部的外壁上开设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，包括转子和定子，转子的前半部的外壁上开设有多个第一转子凹槽，第一转子凹槽内设置有第一转子隔磁片和第一转子永磁体，转子的后半部的外壁上开设有多个第二转子凹槽，第二转子凹槽内设置有第二转子隔磁片和第二转子永磁体；定子套在转子外并且与转子之间设有间隙，定子的上内端壁上开设有第一定子凹槽，第一定子凹槽内设置有第一定子隔磁片和第一定子永磁体，定子的左内端壁、右内端壁和下内端壁上开设有第二定子凹槽，第二定子凹槽内设置有第二定子隔磁片和第二定子永磁体；定子的外端套有橡胶阻尼环，橡胶阻尼环的外端套有轴承座。

【技术特征摘要】
1.一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，包括转子和定子，转子的前半部的外壁上开设有多个第一转子凹槽，第一转子凹槽内设置有第一转子隔磁片和第一转子永磁体，转子的后半部的外壁上开设有多个第二转子凹槽，第二转子凹槽内设置有第二转子隔磁片和第二转子永磁体；定子套在转子外并且与转子之间设有间隙，定子的上内端壁上开设有第一定子凹槽，第一定子凹槽内设置有第一定子隔磁片和第一定子永磁体，定子的左内端壁、右内端壁和下内端壁上开设有第二定子凹槽，第二定子凹槽内设置有第二定子隔磁片和第二定子永磁体；定子的外端套有橡胶阻尼环，橡胶阻尼环的外端套有轴承座。2.根据权利要求1所述的一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，所述转子呈圆筒状；第一转子凹槽有四个，每个第一转子凹槽内设置有一个第一转子隔磁片和一个第一转子永磁体；四个第一转子凹槽分别位于在转子的前半部的上外端面、下外端面、左外端面和右外端面上。3.根据权利要求2所述的一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，所述第一转子凹槽呈燕尾槽状，第一转子凹槽的横截面呈等腰梯形状；第一转子隔磁片包括第一转子下底片，第一转子下底片的两侧连接有第一转子侧底片，第一转子隔磁片插入到第一转子凹槽内后与第一转子凹槽适配卡接；第一转子永磁体呈瓦片形，第一转子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第一转子永磁体插入到第一转子隔磁片内后与第一转子隔磁片适配卡接。4.根据权利要求1所述的一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，所述第二转子凹槽有四个，每个第二转子凹槽内设置有一个第二转子隔磁片和一个第二转子永磁体；四个第二转子凹槽分别位于转子的后半部的左上外侧端面、左下外侧端面、右上外侧端面和右下外侧端面上。5.根据权利要求4所述的一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，所述第二转子凹槽呈燕尾槽状，第二转子凹槽的横截面呈等腰梯形状；第二转子隔磁片包括第二转子下底片，第二转子下底片的两侧连接有第二转子侧底片，第二转子隔磁片插入到第二转子凹槽内后与第二转子凹槽适配卡接；第二转子永磁体呈瓦片形，第二转子永磁体的横街面呈等腰梯形状，第二转子永磁体插入到第二转子隔磁片内后与第二转子隔磁片适配卡接。6.根据权利要求1所述的一种被动式永磁斥力型磁轴承结构，其特征在于，所述第一定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鸿昌，李帽顺，樊玉华，秦晓君，巩玉春，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37