拼接式可调冗余磁轴承及其支撑轴系制造技术

拼接式可调冗余磁轴承及其支撑轴系，包括主轴、磁轴承和安装底座，所述磁轴承为上述拼接式可调冗余磁轴承，主轴通过磁轴承转动安装在安装底座上，安装底座上安装有轴承调节组件，通过调节轴承调节组件来对磁轴承的轴线位置进行调节，轴承调节组件用于调节磁轴承轴线的相对高度和径向位置，以便于提高转子铁芯、定子铁芯的同轴度，提高磁轴承的精度，从而提高整个支撑轴系的抗干扰能力差和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
拼接式可调冗余磁轴承及其支撑轴系
本专利技术涉及轴承领域，具体涉及一种拼接式可调冗余磁轴承及其支撑轴系。
技术介绍
磁轴承，是一种新型高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、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、超净等特殊环境。现有的磁轴承技术，单个磁轴承主要采用线圈电流来控制轴承的支撑载荷并对载荷进行调整，通过控制线圈中的电流，控制高速旋转轴的自由度。一般对于高速旋转主轴5个自由度的控制，需要2个径向控制磁轴承和1个轴向控制磁轴承，前者每个磁轴承控制径向的2个自由度，后者每个磁轴承控制轴向的1个自由度。传统上采用3个磁轴承支撑高速旋转的主轴，存在磁轴承数量多、冗余度差、抗干扰能力差、安全系数低等缺点。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种拼接式可调冗余磁轴承及其支撑轴系，使得磁轴承具有较好的冗余互补性能，减少支撑轴系的轴承用量，提高抗干扰能力差和安全性能。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是，拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯和定子铁芯，转子铁芯转动安装在定子铁芯内，转子铁芯与定子铁芯之间形成安装间隙，还包括永磁体组件和励磁线圈，励磁线圈安装在安装间隙内，永磁体组件成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖。进一步的，定子铁芯的内壁上均布有励磁柱，励磁线圈绕设在励磁柱上。进一步的，定子铁芯的两侧端面上开设有永磁体固定槽，永磁体组件包括第一永磁体组和第二永磁体组，第一永磁体组、第二永磁体组分别固定安装在永磁体固定槽内。进一步的，在相邻的永磁体固定槽之间设有安装台，安装台上挖设有螺孔，对应的，端盖上挖设有固定孔，固定孔与螺孔连接。采用上述拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，包括主轴、磁轴承和安装底座，主轴通过磁轴承转动安装在安装底座上，安装底座上安装有轴承调节组件，以对磁轴承的轴线位置进行调节。进一步的，轴承调节组件包括成对相对设置的调节件，调节件包括定位块和固定板，定位块滑动安装在安装底座上，固定板固定安装在安装底座上，固定板上安装有调节螺母，调节螺母与定位块连接。进一步的，在轴承调节组件上可拆式安装有上夹板，形成轴承座，上夹板与固定板可拆式连接。进一步的，安装底座上设有定位孔，对应的，在固定板的底面上设有销轴孔，定位孔与销轴孔之间通过销轴连接。进一步的，安装底座上固定安装有主轴支架，主轴支架包括下支架和上定位支架，上定位支架可拆式安装在下支架上，下支架与上定位支架的结合面上形成轴孔，主轴安装在轴孔内。进一步的，主轴上还套设有辅助轴承，辅助轴承卡接在轴孔内。本专利技术的有益效果是，(1)通过永磁体组件、励磁线圈共同对转子铁芯进行悬浮支撑，可以有效提高磁轴承的冗余互补性能，并且轴承的内外圈不存在机械接触，提高系统的运行、传动效率。(2)余磁轴承在径向上存在双磁链回路的冗余设计，永磁体组成的磁链回路和径向励磁线圈通入直流电形成的线圈励磁磁链回路，永磁体回路克服大部分的轴重、轴上部件以及轴上载荷，而励磁线圈磁链生成的载荷用来克服高速旋转主轴的运动波动，对悬悬浮力进行稳定性控制，具有冗余稳定性，系统的可靠性相对较高。(3)通过轴承调节组件的设置，便于在磁轴承在安装过程中，对磁轴承的外圈的轴线进行高度和轴向调节，提高轴承的内外圈同轴度。(4)在主轴上设置辅助轴承，在系统在静止阶段，对主轴上载荷进行支撑，减小磁轴承内部永磁体和励磁线圈的承重载荷，实现静止状态励磁线圈零电流供电；在转轴高速旋转过程中，辅助轴承主要对系统，尤其是磁轴承系统进行保护，防止高速的碰撞冲击、摩擦损坏磁轴承。附图说明图1是磁轴承的结构示意图。图2是磁轴承的爆炸示意图。图3是支撑轴系的结构示意图。图4是支撑轴系的爆炸示意图。附图标记：转子铁芯1，定子铁芯2，永磁体组件3，励磁线圈4，端盖5，励磁柱6，永磁体固定槽7，第一永磁体组8，第二永磁体组9，安装台10，螺孔11，固定孔12，主轴13，磁轴承14，安装底座15，轴承调节组件16，调节件17，定位块18，固定板19，调节螺母20，上夹板21，安装耳22，螺钉孔23，夹板螺钉24，销轴26，主轴支架27，下支架28，上定位支架29，轴孔30，辅助轴承31，圆弧部32，卡接肋板33。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步描述。拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯1和定子铁芯2，转子铁芯1转动安装在定子铁芯2内，转子铁芯1与定子铁芯2之间形成安装间隙，还包括永磁体组件3和励磁线圈4，励磁线圈4安装在安装间隙内，永磁体组件3成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖5，永磁体组件3、励磁线圈4共同对转子铁芯1进行悬浮支撑，永磁体组件3用于支撑旋转主轴、转子铁芯1的重量以及主轴上的偏载荷，励磁线圈4用于支撑旋转主轴、轴上的载荷拨动，即，通过控制线圈电流的大小，控制气隙磁通，达到控制、调整转子铁芯径1向力载荷的大小，以应对主轴上的径向载荷变化。定子铁芯2的内壁上均布有多个励磁柱6，励磁线圈4绕设在励磁柱6上，优选的，在定子铁芯2内设有三个励磁柱6，对应的，每个励磁柱6上套设有励磁线圈4，优选的，每个励磁柱6之间的夹角为120°，使得励磁线圈4对转子铁芯1提供均匀的支撑力。定子铁芯1的两侧端面上开设有永磁体固定槽7，永磁体组件3包括第一永磁体组8和第二永磁体组9，第一永磁体组8、第二永磁体组9分别固定安装在定子铁芯1两侧的永磁体固定槽7内，第一永磁体组8、第二永磁体组9的充磁方向一致，且沿着径向充磁，即，靠近定子轴心处为S极，圆周外围为N极，第一永磁体组8、第二永磁体组9每极的充磁方向由N极到S极。在相邻的永磁体固定槽7之间设有安装台10，安装台10上挖设有螺孔11，对应的，端盖5上挖设有固定孔12，固定孔12与螺孔11通过螺钉固定连接，通过端盖5对永磁体组件3进行固定。第二永磁体组9和励磁线圈组4的磁通回路共同控制卧式轴系的径向的运动，对旋转轴进行悬浮支撑，其中第二永磁体组9由永磁体的剩磁磁通回路控制高速旋转主轴轴重及轴上载荷的偏载荷，励磁线圈组4控制轴重及轴上载荷的波动，即通过控制线圈电流的大小，控制气隙磁通，达到控制、调整径向力载荷的大小；对于一般磁轴承径向永磁体的充磁，多沿着定子直径的方向，励磁线圈组4和第二永磁体组9每组由3个磁极共同作用。第一永磁体组8的充磁方向沿着高速旋转主轴的轴向进行充磁，具体充磁方向由配对磁轴承内部的轴向控制永磁体共同决定，即两对磁轴承在轴向充磁方向与自由度控制方向保持一致向外，或者一致向内，共同限制高速旋转主轴轴向的移动自由度。采用上述拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，包括主轴13、磁轴承14和安装底座15，所述磁轴承14为上述拼接式可调冗余磁轴承，主轴13通过磁轴承14转动安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯(1)和定子铁芯(2)，转子铁芯(1)转动安装在定子铁芯(2)内，转子铁芯(1)与定子铁芯(2)之间形成安装间隙，其特征在于，还包括永磁体组件(3)和励磁线圈(4)，励磁线圈(4)安装在安装间隙内，永磁体组件(3)成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖(5)。/n

【技术特征摘要】
1.拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯(1)和定子铁芯(2)，转子铁芯(1)转动安装在定子铁芯(2)内，转子铁芯(1)与定子铁芯(2)之间形成安装间隙，其特征在于，还包括永磁体组件(3)和励磁线圈(4)，励磁线圈(4)安装在安装间隙内，永磁体组件(3)成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖(5)。


2.根据权利要求1所述的拼接式可调冗余磁轴承，其特征在于，定子铁芯(2)的内壁上均布有励磁柱(6)，励磁线圈(4)绕设在励磁柱(6)上。


3.根据权利要求1所述的拼接式可调冗余磁轴承，其特征在于，定子铁芯(2)的两侧端面上开设有永磁体固定槽(7)，永磁体组件(3)包括第一永磁体组(8)和第二永磁体组(9)，第一永磁体组(8)、第二永磁体组(9)分别固定安装在永磁体固定槽(7)内。


4.根据权利要求3所述的拼接式可调冗余磁轴承，其特征在于，在相邻的永磁体固定槽(7)之间设有安装台(10)，安装台(10)上挖设有螺孔(11)，对应的，端盖(5)上挖设有固定孔(12)，固定孔(12)与螺孔(11)连接。


5.根据权利要求1-4任意一项所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，包括主轴(13)、磁轴承(14)和安装底座(15)，主轴(13)通过磁轴承(14)转动安装在安装底座(15)上，安装底座(15)上安装有轴承调节组件(16)，以对磁轴承(14)的轴线位置进行调节。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志鑫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33